(57)【要約】      （修正有）【課題】排気システムの触媒システムコンポーネントをできるだけ速く動作温度にまで上昇させる、及び／又は、触媒システムコンポーネントの動作温度範囲を正確且つ常時維持させる。【解決手段】少なくとも一つのシステムコンポーネント部分を有する、より好ましくは動力車両における内燃機関用の排気システムのシステムコンポーネントであって、閉じられた空洞構造２を備えており、前記閉じられた空洞構造２の壁は反応チャンバー５を囲んでおり、前記反応チャンバー５内には、反応性加熱システムの少なくとも一つの固定性システムコンポーネント６が配置されている。反応性加熱システムを利用することにより、有利なことには、排気システムにおける少なくとも一つのシステムコンポーネントの急速な加熱が可能である。【選択図】図１
2012026447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのコンポーネント部分を有する、より好ましくは動力車両における内燃機関用の排気システムのシステムコンポーネントであって、
閉じられた空洞構造（２）を備えており、
前記閉じられた空洞構造（２）の壁は反応チャンバー（５）を囲んでおり、
前記反応チャンバー（５）内には、反応性加熱システムの少なくとも一つの固定性システムコンポーネント（６）が配置されている、
ことを特徴とするシステムコンポーネント。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムコンポーネントにおいて、
少なくとも一つの前記固定性システムコンポーネント（６）は、より好ましくはコーティングされた固形物として、前記反応チャンバー（５）内に配置されている、及び／又は、前記固定性システムコンポーネント（６）は、より好ましくはコーティングとして、前記壁上に配置されている、
ことを特徴とするシステムコンポーネント。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシステムコンポーネントにおいて、
前記反応チャンバー（５）内における前記閉じられた空洞構造は、安定化構造（１０）を備えており、
前記安定化構造（１０）は、例えば挿入物の安定化及び／又は壁の変形の拡大の補填を行う、
ことを特徴とするシステムコンポーネント。
【請求項４】
少なくとも一つのシステムコンポーネント（１）、より好ましくは請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載のシステムコンポーネント（１）を有する排気システムであって、
少なくとも一つのシステムコンポーネントにおける閉じられた空洞構造（２）を含んでおり、
前記空洞構造（２）の壁は反応チャンバー（５）を囲んでおり、
前記反応チャンバー（５）内には、反応性加熱システムの少なくとも一つの固定性システムコンポーネントが配置されている、
ことを特徴とする排気システム。
【請求項５】
請求項４に記載の排気システムにおいて、
前記反応チャンバー（５）は、流体的に伝導性のある形態で、前記反応性加熱システムの可動性システムコンポーネント用の保存装置と接続線（９）を介して接続されている、
ことを特徴とする排気システム。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の排気システムにおいて、
前記接続線（９）には、計測器（１５）又は制御バルブ装置（１５）が配置されている、
ことを特徴とする排気システム。
【請求項７】
少なくとも一つのシステムコンポーネント（１）、より好ましくは請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の排気システムのシステムコンポーネント（１）、より好ましくは請求項４〜６のうちのいずれか１項に記載の排気システムのシステムコンポーネント（１）を加熱するための反応性加熱システムの用途であって、
前記反応性加熱システムは、少なくとも一つの固定性システムコンポーネント（６）と少なくとも一つの可動性システムコンポーネントとを含んでいる、
ことを特徴とする反応性加熱システムの用途。
【請求項８】
請求項７に記載の反応性加熱システムの用途において、
前記反応性加熱システムは、異なる物質からなる少なくとも二つの固定性システムコンポーネント及び／又は異なる物質からなる少なくとも二つの可動性システムコンポーネントを含んでいる、
ことを特徴とする反応性加熱システムの用途。
【請求項９】
少なくとも一つの固定性システムコンポーネント（６）及び少なくとも一つの可動性システムコンポーネントを含む反応性加熱システムを有する、少なくとも一つのシステムコンポーネント（１）、より好ましくは請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の排気システムのシステムコンポーネント（１）、より好ましくは請求項４〜６のうちのいずれか１項に記載の排気システムのシステムコンポーネント（１）を加熱する方法であって、
前記排気システム及び／又はシステムコンポーネント（１）の反応チャンバー（５）内で生じる、物理的化合物及び／又は化学的化合物へ変化させる発熱反応、物理的反応及び／又は化学的反応によって放熱されるであろう反応熱は、加熱用に利用される、
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、
所定の第１の温度範囲内で、物理的化合物及び／又は化学的化合物へ変化させる前記発熱反応、物理的反応及び／又は化学的反応は生じ、及び／又は、
所定の第２の温度範囲内で、元々のシステムコンポーネントへ変化させる前記物理的化合物及び／又は化学的化合物の吸熱分解反応は生じる、
ことを特徴する方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の方法において、
ゼオライトからなる固定性システムコンポーネントと、水、アルコール、又はアルコールのような水と不凍剤との混合物からなる可動性システムコンポーネントとの物理的反応が実行され、
アルカリ性土壌酸化物、好ましくは酸化カリウムからなる固定性システムコンポーネントと、水、アルコール、又はアルコールのような水と不凍剤との混合物からなる可動性システムコンポーネントとの化学的反応が実行される、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に動力車両の内燃機関用の排気システムのシステムコンポーネントに関する。本発明の更なる主題は、少なくとも一つのシステムコンポーネントを備えた排気システムである。加えて、本発明は、そのような排気システムの少なくとも一つのそのようなシステムコンポーネントを加熱するための反応性加熱システムの用途に関する。本発明は同様に、そのような排気システムの少なくとも一つのそのようなシステムコンポーネントを加熱するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
常温起動モードにおいて、内燃機関の排気システムは通常大気温度である。しかしながら、大気温度の温度範囲において、例えば酸化触媒コンバーター又は酸窒化保存触媒コンバーターの他にＳＣＲ（選択的触媒還元）触媒コンバーターという排気システムの触媒システムコンポーネントは、それぞれの触媒システムコンポーネントがその機能を発揮できない温度レベル又は少なくとも非常に制限された程度でしかその機能を発揮できない温度レベルである。触媒システムコンポーネントが触媒的に活性化するためには、これらのコンポーネントは熱い排気ガス流を通じて加熱されなければならない。しかしながら、システムコンポーネントを備える排気システムそれ自体は、ある意味で熱バラストを構成する。なぜなら、常温の排気システムは、最適な断熱を行っていてさえ、排気ガス流を冷却するからである。したがって、それぞれの触媒システムコンポーネントの温度は、触媒システムコンポーネントが排気システムの端部方向に離れて位置するにつれて、ゆっくりと上昇する。
【０００３】
加えて、内燃機関の低負荷範囲においてさえ排気ガスの温度は、少なくとも常時、それぞれの触媒システムコンポーネントの動作温度範囲以下に位置することになる。その結果、この場合、動作温度範囲以下の触媒システムコンポーネントの冷却は、排気ガスを通じて、可能である。
【０００４】
例示的に上述した触媒システムコンポーネントの所望の動作温度範囲に関するこれらの問題の記述は、排気システム又はそのシステムコンポーネントにおける最適な断熱を通じて、部分的にのみ埋め合わせられ得る。
【０００５】
活性化していない触媒システムのせいで、そこで生じる排気物質の値は許容できるものではなく、例えば常温モードにおける即時の加熱が望ましいし、例えば低負荷範囲における追加的な加熱が少なくとも触媒システムコンポーネントに対して行うことが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それゆえ、排気システムの触媒システムコンポーネントをできるだけ速く動作温度にまで上昇させること、及び／又は、触媒システムコンポーネントの動作温度範囲を正確且つ常時維持させることを可能にするための要求が高まっている。
【０００７】
したがって、本発明は上述した課題を扱い、排気システム及びそのシステムコンポーネントに加えて関連する動作方法及び反応性加熱システムの用途のために、より好ましくは、排気システム及び／又はより好ましくは触媒システムコンポーネントに対する急速加熱の挙動によって特徴付けられる、改善された又は少なくとも代替的な形態を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によると、かかる課題は、本発明の独立請求項の主題によって解決される。有利な実施形態は従属請求項の主題である。
【０００９】
本発明はこのため、特に動力車両の内燃機関用の排気システム又は該排気システムのシステムコンポーネントに、反応チャンバーを壁で囲む閉じられた空洞構造を有する少なくとも一つのシステム部分又はコンポーネント部分を設けると共に、前記閉じられた空洞構造に反応性加熱システムにおける少なくとも一つの固定性システムコンポーネントを配置するという全体的なアイデアに基づいている。
【００１０】
そこでは、反応性加熱システムは、反応熱の放出に晒される発熱反応にて反応チャンバー内で互いに反応する固定性システムコンポーネント及び可動性システムコンポーネントを含んでいる。
【００１１】
反応性加熱システムを有する排気システム又は少なくとも一つのシステムコンポーネントを備えることにより、少なくとも一つのより好ましくは触媒システムコンポーネントに対する急速な加熱が実現される。その結果、それぞれの触媒システムコンポーネントの動作温度又は動作温度範囲に急速に到達し、そして、排気物質の値がこのために大いに低減され得る。
【００１２】
そこでは、全体的な排気システム、排気システムのシステム部分、排気システムのシステムコンポーネント及び／又はシステムコンポーネントのコンポーネント部分には、反応性加熱システムにおける少なくとも一つの固定性システムコンポーネントを有するそのような空洞構造が設けられ得る。したがって、そのような空洞構造の位置決めは、例えば、マニホルド、充電装置、一次パイプ、酸化触媒コンバーター、ディーゼル粒子フィルター、排気パイプ、ＨＷＬ（尿素水溶液）計測器、ＳＣＲ（選択的触媒還元）触媒コンバーター、ＮＳＣ（ＮＯＸ吸蔵触媒コンバーター）、後部排気管、接続線、逆止め弁、その他の内部又は上で実行され得る。
【００１３】
空洞構造は、閉じられた設計であり、その結果、周囲との間における物質の行き来が空洞構造の壁を介して防止されるか、殆ど無視できる程度にまで防止される。空洞構造の壁は反応チャンバーを囲んでおり、該反応チャンバー内において反応性加熱システムのシステムコンポーネントは発熱反応にて互いに反応する。空洞構造は二重壁のケーシングとして設計され得、その場合、そのような二重壁のケーシングはそれぞれのシステムコンポーネントの僅かに一部の領域内に配置され得る。そこでは、二重壁のケーシングは、部分的でさえなくても、閉じられ状態で周囲方向におけるそれぞれのシステムコンポーネントを必ずしも囲む必要はない。このため、そのような二重壁のケーシングの僅かに部分的な配置は周囲方向においてもまた可能である。
【００１４】
好ましくは、そのような二重壁のケーシングは、排気管部分、及び／又は触媒システムコンポーネント、及び実質的に円筒状の排気システムコンポーネントと共に用いられる。特に好ましくは、二重壁のケーシングは、排管及び排管部分と一緒に用いられるのみならず、例えば触媒コンバーター、ＮＳＣ又はＳＣＲ、ディーゼル粒子フィルター、ＨＷＬ計測器及び／又はＦＰシステムコンポーネントという触媒システムコンポーネントと一緒に用いられる。
【００１５】
二重壁のケーシングは、異なる方法で設計され得る。好ましくは、支持枠又は支持筐体が、より好ましくは金属シートから形成された壁によって内部及び／又は外部が少なくとも部分的に囲まれている。筐体又は排管と壁との間には、退避可能な中間領域が形成されている。内部及び／又は外部に位置する壁は、溶接、玉縁、折戸、その他を介して排管又は筐体に接続されている。これにより、中間領域は耐圧された形態で結合される。二重壁のケーシングはこのため、筐体又は排管を介してその壁と一緒に形成される。
【００１６】
同様に好ましくは、内部及び／又は外部の排管又は筐体は、特に支持のない二重壁のシェルによって少なくとも部分的に囲まれている。この二重壁のシェルは同様に、応接、玉縁、折戸、その他を介して排管又は筐体に接続され得る。そこでは、中間領域は、二重壁のシェルの壁間で耐圧された形態で配置及び結合されている。この場合における二重壁のケーシングは、二重壁のシェルを介して形成されている。
【００１７】
さらに、二つの支持筐体の壁及び／又は複数の排管間における中間領域の設計も考えられ、筐体の壁又は複数の排管は、溶接、玉縁、フランジ、その他を介して耐圧された形態で、一緒に閉じられている。この場合、二重壁のケーシングは筐体の壁及び／又は複数の排管を介して形成されている。
【００１８】
同様に好ましくは、空洞構造は、それぞれのシステムコンポーネントの中に及び／又はそれぞれのシステムコンポーネントの上に配置される管として設計されている。
【００１９】
加えて、空洞構造は、閉じられたチャネルシステムとして好ましくは設計されることもできる。そのようなチャネルシステムは、パイプラインシステムとして、又は例えば触媒コンバーター基板の内部における閉じられた複数のチャネルのシステムとして形成され得る。
【００２０】
好ましくは、空洞構造は間隙筐体として設計されており、この場合における反応チャンバーは間隙筐体の間隙を介して形成されている。そのような間隙筐体を用いた空洞構造の形成は、二重壁建築に実質的に相当する。
【００２１】
好ましくは、間隙筐体として設計された空洞構造は、触媒システムコンポーネント、ディーゼル粒子フィルター、ＳＣＲ触媒コンバーター、ＨＷＬ計測器、燃料プロセッサー及び／又は燃料噴射装置と共に利用される。
【００２２】
パイプラインシステムの形態における空洞構造の設計の場合において、パイプラインシステムは加熱プレートを追加的に設けることができ、該加熱プレートは、パイプラインシステムとの接触により、パイプラインシステムによって加熱されると共に、拡大された表面積により、より大きな熱放出を可能とする。そのような熱プレートは、システムコンポーネント内における触媒システムコンポーネント、ディーゼル粒子フィルター、ＳＣＲ触媒コンバーターと一緒に用いられる。ＳＣＲ混合装置の場合、そのような加熱プレートは好ましくはＳＣＲ混合装置と一体的に設計されている。加熱プレートを備えるそのようなパイプラインシステムは反応性加熱素子と称され得る。
【００２３】
複数の巻き線を有するパイプラインシステムは、内燃機関の吸入管内で好ましくは利用される加熱レジスタとして形成され得る。
【００２４】
加えて、間隙形状の空洞構造は、好ましくは円筒の頭部の領域及び／又は吸入管の領域に好ましくは位置付けられている。さらに、加熱レジスタは同様に好ましくは、加熱システムの気候箱（climate box）内に配置されている。
【００２５】
空洞構造の壁及び／又は加熱プレートの壁は好ましくは金属から構成されている。金属材料として特に好ましくは、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、スチール及びスチール合金である。
【００２６】
好ましくは、空洞構造は安定化構造を含んでいる。このため、機械的に安定化させる挿入物、例えば波形の金属シート、穴が開けられた波形の金属シート、くぼみ、クモの巣状又はその他の間隔の開いた要素が、空洞構造内に好ましくは配置されている。繊維状構造、オープンポーラスフォーム又はクローズドポーラスフォーム、その他もまた、間隔を開ける要素として利用でき得る。
【００２７】
加えて、空洞構造の少なくとも一つの壁は波形状に形成され得る。波形状に形成することにより、熱膨張のオフセットが可能である。このため、波形状に設計された少なくとも一つの壁はより柔軟に設置され得、排気システムの設計においてより多くの自由度が得られる。
【００２８】
好ましくは、そのような波形状の壁は二重壁のケーシングの場合に利用される。
【００２９】
反応性加熱システムは、少なくとも一つの可動性システムコンポーネント及び少なくとも一つの固定性システムコンポーネントを、例えば反応チャンバーのような複数の設計素子と共に、含んでいる。反応性加熱システムは、少なくとも一つの固定性反応コンポーネントと少なくとも一つの可動性反応コンポーネントとの反応チャンバーにおける発熱反応に基づいて、基本的に動作する。発熱反応を介して放出される反応熱のために、そのような反応性加熱システムは少なくとも一つのシステムコンポーネントを加熱するために利用され得る。本発明の観点において、少なくとも二つのシステムコンポーネントの間での発熱反応は、大いに可逆に設計されている。
【００３０】
非束縛で満たされた状態の反応性加熱システムにおけるそのような可動性システムコンポーネントは、液体及び／又は気体又は蒸気の形で存在している。固定性システムコンポーネントは、反応チャンバー又は空洞構造内に配置され、束縛された状態であると同時に非束縛の状態でもある。
【００３１】
好ましくは、固定性システムコンポーネントは、必要な分の物体及び／又は構造化されて形作られた物体として、又はモノリシックな物体として、反応チャンバー又は空洞構造内に配置されている。特に好ましくは、空洞構造における少なくとも一つの壁は固定性システムコンポーネントで被覆されている。好ましくは、例えば繊維物質、オープンポーラス、その他の空洞構造のスペーサー素子は、少なくとも一つの固定性システムコンポーネントに追加的に又は代替として被覆されている。非常に特に好ましくは、オープンポーラスフォームは空洞構造内に位置付けられており、オープンポーラスフォームは可動性システムコンポーネントを少なくとも部分的に構成している。
【００３２】
基本的に、反応性加熱システムは、設計素子である反応チャンバーと、保存装置と、保存装置と反応チャンバーとを流体的に接続する接続線とを含んでいる。反応チャンバーにおいて、少なくとも一つの固定性システムコンポーネントが配置されている一方で、保存装置は少なくとも一つの非束縛の可動性システムコンポーネントの保存用として機能する。反応チャンバーは、接続線を介して、保存装置から少なくとも一つの可動性システムコンポーネントが供給され得る。加えて、計測器が接続線に配置され、これにより、反応チャンバーに対する少なくとも一つの可動性システムコンポーネントの供給が計測又は制御され得る。計測器は、ポンプ、制御バルブ、熱噴射装置、その他として設計され得る。加えて、例えば逆止め弁である逆流防止装置が、計測器の後に特に好ましくは配置され得るが、非常に好ましくは、計測器の前に配置されて、逆止め弁は、少なくとも可動性システムコンポーネントの添加中において反応チャンバーから保存装置への可動性コンポーネントの戻りを防止する。
【００３３】
好ましくは、凝縮冷却装置が接続線に配置されており、該冷却装置が気体又は蒸気の可動性システムコンポーネントを液化する。特に好ましくは、凝縮冷却装置は別の接続線に配置されている。
【００３４】
接続線は好ましくはパイプラインとして設計されている。好ましくは、接続線は、プラスチック、特に好ましくは金、より好ましくは特定の領域における金属で形成されている。
【００３５】
保存装置は好ましくは閉じられた収集筐体として設計されており、該収集筐体は好ましくはプラスチック、より好ましくは金属から製造されている。金属で設計する場合には、アルミニウム又はアルミニウム合金からの設計が特に好ましい。
【００３６】
第１の温度範囲において、発熱反応熱を放出する反応は、保存装置からの可動性システムコンポーネントの供給を通じて反応チャンバー内で開始され得る。そのプロセスにおいて、少なくとも一つの可動性システムコンポーネントは、化学的反応及び／又は物理的反応における少なくとも一つの固定性システムコンポーネントと反応して、物理化合物又は化学化合物となる。そのプロセスにおいて放出された反応熱は、排気システムの少なくとも一つのシステムコンポーネントを加熱するために利用され得る。第１の温度範囲は、好ましくは５０℃以下に調整され、特に好ましくは１００℃以下に調整され、非常に特に好ましくは、特に触媒システムコンポーネントの各々の動作温度以下に調整される。そこで、第１の温度範囲は排気ガス温度及び／又はそれぞれのシステムコンポーネントの温度に関連している。
【００３７】
反応熱のために形成された物理化合物又は化学化合物は、可逆的な発熱反応において形成されおり、これにより、第２の温度範囲内で、分解反応の結果として、物理化合物又は化学化合物が少なくとも一つの可動性及び固定性システムコンポーネントへ分離することが実現される。この分解反応は同様に反応チャンバー内において生じ、該分解反応は吸熱性である共に排気ガス流の廃熱からの必要な反応エネルギーを引き出す。
【００３８】
反応性加熱システムの動作モードは基本的に二つのフェイズに分けられ得る。所定の第１の温度範囲内での加熱フェイズにおいて、少なくとも一つの可動性システムコンポーネントは、接続線を介して反応チャンバーへ供給され、適用される場合には計測器を介して制御される。このために、可動性システムコンポーネントは固定性システムコンポーネントと反応でき、そのプロセスで放出された発熱反応の反応熱は少なくとも一つのコンポーネントを加熱するために利用される。そのプロセスにおいて、少なくとも一つの可動性システムコンポーネントは少なくも一つの固定性システムコンポーネントと反応して、化学化合物又は物理化合物に変化する。
【００３９】
通常は第１の温度範囲よりも高くに位置する所定の第２の温度範囲内での再生フェイズにおいて、化学的化合物又は物理的化合物に対する吸熱反応は分解反応によって逆になり得る。この第２の温度範囲において、化学化合物又は物理化合物は吸熱反応における分離に晒されて少なくとも一つの可動性及び固定性システムコンポーネントに変化する。そのプロセスにおいて、この所定の第２の温度範囲における少なくとも一つの可動性システムコンポーネントは蒸気及び／又はガスの状態で得られ、接続線及び／又は別の接続線を介して保存装置に伝達され得る。
【００４０】
好ましくは、凝縮冷却装置は少なくとも一つの接続線に配置されており、気体又は蒸気の可動性システムコンポーネントが液化されて液化状態で保存装置に蓄積され得る。
【００４１】
凝縮冷却装置を備えることなく、可動性システムコンポーネントの液化が、好ましくは冷却され得る保存装置それ自体の内部で生じることが考えられ得る。
【００４２】
可動性システムコンポーネントが純粋に気体状態である場合には、凝縮冷却装置が同様に省略され得、そして、可動性システムコンポーネントは、コンプレッサーにより、保存装置内における圧力下で保存され得る。
【００４３】
特に好ましくは、可動性システムコンポーネントの量が容量を超えており、その結果、可動性システムコンポーネントの一旦保存された量を用いて、少なくとも一つのシステムコンポーネントに対する多数の加熱が実行され得る。この場合、加熱フェイズ間で必ず生じる再生フェイズが省略される。
【００４４】
有利なことには、そのような反応性加熱システムは再生設計がなされており、それにより、化学的反応熱及び／又は物理的反応熱の形態で排気ガス流の廃熱の一部を付加的に保存する。したがって、そのような反応性加熱システムを備えることで、固定性状態における内燃機関を有する反応性加熱システムに関して熱損失が一切生じない。
【００４５】
加えて、計測器を利用することにより、再生された反応熱の量は、少なくとも一つのシステムコンポーネントを加熱するために好ましくは制御され得、これにより、可動性システムコンポーネントの容量を超えて保存した場合には、複数の加熱フェイズが、加熱フェイズ間の再生フェイズを実行することなしに実行されなければならない。
【００４６】
そのような反応性加熱システムは化学的設計及び／又は物理的設計であり得る。そのような反応性加熱システムの物理的設計の例は、吸収性のある反応熱システムである。吸収性のある反応性加熱システムを用いる場合、少なくとも一つの吸収剤が固定性システムコンポーネントとして利用され、液体又は気体が可動性システムコンポーネントとして利用される。固定性システムコンポーネントとの可動性システムコンポーネントの接触によって生じる反応は吸収である。
【００４７】
吸収とは、固体の表面上における気体又は液体の表面エンリッチメントを意味する。この吸収は、純粋に物理的に生じると同時に化学吸着の形態で部分的に化学的に生じ得る。化学吸着の例は、例えばニッケルを含有する触媒上の複化合物の付着である。このため、吸収は必ずしも純粋に物理的に生じる必要はなく、部分的に又は完全に化学法則に基づき得る。
【００４８】
好ましくは、吸収剤としてのゼオライト、シリカゲル、活性炭、又は分子こし器として設計された活性炭の他に、ベントナイトも利用される。可動性システムコンポーネントとして、水、アルコール、これらの物質の混合である炭化水素が好ましくは用いられる。
【００４９】
さらに、吸収性−反応システムは親水性又は疎水性となり得る。親水性の吸収性−反応システムの場合、ゼオライト、より好ましくは親水性を有し、及び／又は、シリカゲルが、親水性のある吸収剤として利用されている。有極性の可動性システムコンポーネントとして、水、アルコールの他に、水、アルコール、炭酸、酸性水溶液、アルカリ水溶液、アンモニア水溶液、その他が、好ましくは利用されている。
【００５０】
疎水性の吸収−反応性システムの場合、例えば脱アルミニウムのゼオライト及び／又は活性炭のような疎水性のゼオライトが疎水性の吸収剤として好ましくは利用されている。好ましくは、炭化水素や非極性化合物の混合物が、非極性の可動性システムコンポーネントとして利用される。
【００５１】
好ましくは、次のような吸収−反応性システムが利用されている。水を備えた疎水性ゼオライト、アルコールを備えたゼオライト、水−不凍性混合物、例えば水−アルコール混合物を備えたゼオライトが利用される。
【００５２】
特に好ましくは、不燃性の吸収剤及び／又は不燃性の可動性システムコンポーネントが利用される。
【００５３】
特に好ましくは、吸収−反応性加熱システムは閉じられた設計であり、これにより、周囲との物質の行き来が防止される。この場合、定常状態の所定の温度における定常状態のシステムの圧力は大気圧に等しい。特に好ましくは、定常状態の所定の温度における定常状態におけるシステムの圧力は大気圧よりも低い。好ましくは、定常状態の所定の温度は−２０℃と４０℃との間であり、特に好ましくは−１０℃と４０℃との間であり、非常に特に好ましくは０℃と２５℃との間である。
【００５４】
上述した物理的反応性加熱システムの具体例は吸着プロセスを基礎にして動作しているが、吸収プロセスに基づく実施形態、又は吸着及び吸収の組み合わせで動作する実施形態もまた原理的に可能である。
【００５５】
さらに、そのような反応性加熱システムは化学的な反応性加熱システムとして設計され得る。この場合、システムコンポーネントは化学的に互いに反応し、化学的反応のために、化学化合物が形成される。好ましくは、そのプロセスにおいて、化学化合物の吸熱分解反応によって個々のシステムコンポーネントへの変化は、排気ガス温度及び／又はシステムコンポーネントの温度が２００℃から６００℃、特に好ましくは３００℃から５００℃、非常に特に好ましくは４００℃から５００℃にて生じる。
【００５６】
好ましくは、例えばカルシウム酸化物、バリウム酸化物、ストロンチウム酸化物、特に好ましくはカルシウム酸化物であるアルカリ性土壌酸化物が、固定性システムコンポーネントとしてのそのような化学的反応性加熱システムとして利用され、水が可動性システムコンポーネントとして利用される。
【００５７】
更なる化学的な反応性加熱システムとして、結晶水付着又は結晶水含有物に基づいたシステム、又は特に一酸化炭素の複雑な結合に基づいたシステムが、好ましくは利用され得る。
【００５８】
好ましくは、固定性システムコンポーネント及び可動性システムコンポーネントを含む反応性加熱システムが利用される。特に好ましくは、少なくとも二つの固定性システムコンポーネント及び一つの可動性システムコンポーネントを含む反応性加熱システムが利用される。この場合、それぞれの固定性システムコンポーネントの可動性システムコンポーネントとの間での異なる反応のために、異なる温度構造がそれぞれの反応チャンバーにおいて可能であり得ることが好ましい。このために、それぞれのシステムコンポーネント又はコンポーネント部分における異なる加熱反応の挙動が、同じ可動性システムコンポーネントと共に生成される。
【００５９】
非常に特に好ましくは、異なる材料から構成される少なくとも二つの固定性システムコンポーネントと複数の化合物の混合物を構成する可動性システムコンポーネントとを有する反応性加熱システムが利用される。この場合、それぞれの固定性システムコンポーネントのそれぞれの可動性システムコンポーネントの化合物との反応のために、異なる温度構造が同様に、それぞれのシステムコンポーネント又はコンポーネント部分において生成され得る。異なる固定性システムコンポーネントと共に可動性システムコンポーネントを有する反応性加熱システムを形成することにより、システムコンポーネント又は排気システムにおける空間的に十分な加熱が可能になる。
【００６０】
本発明の更に重要な特徴及び効果は、従属請求項、図面、図面を用いた個々の説明から明らかとなる。
【００６１】
上述した特徴及び後述する特徴はここで説明される各組み合わせにおいてのみ利用される得るものではないばかりか、発明の範囲を逸脱しない範囲でその他の組み合わせやそれら単独でも利用され得るものであると理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、固定性システムコンポーネントで充填された空洞構造を備える排気システムのシステムコンポーネントの概略図である。
【図２】図２は、空洞構造を備えるシステムコンポーネントであって、空洞構造の内側に固定性システムコンポーネントが適用された概略図である。
【図３】図３は、空洞構造における波形の壁を備えるシステムコンポーネントの概略図である。
【図４】図４は、空洞構造を備えるシステムコンポーネントであって、空洞構造の外側壁に固定性システムコンポーネントが適用された概略図である。
【図５】図５は、システムコンポーネントの前の下流に位置する反応性加熱素子を備えたシステムコンポーネントの概略図である。
【図６】図６は、反応性加熱素子の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
本発明の好ましい実施形態は、図面に描写され、以降の記述で詳細に説明される。そこでは、同一の引用符号は同一又は類似の部品又は同じ機能を有する部品を示す。
【００６４】
図１においてシステムコンポーネントが示されており、該システムコンポーネントは空洞構造２を含んでいる。そこでは、空洞構造２は二重壁のケーシングとして設計されており、その内部においてチューブ状のコンポーネントがシェル４に囲まれている。これにより、空洞構造２はチューブ状のコンポーネント３及び該コンポーネント３を囲むシェル４によって構成される。反応チャンバー５は、シェル４及びチューブ状のコンポーネント３によって囲まれており、該反応チャンバー５内には固定性システムコンポーネント６が配置されている。
【００６５】
固定性システムコンポーネント６は、例えば繊維マットのような覆瓦作用体又は成型体として一体的に設計され得る。固定性システムコンポーネント６の一体的設計は、例えばオープンな多孔質発砲体を介することで可能である。そこでは、反応チャンバー５内に配置された固定性システムコンポーネント６は完全に物質を構成することができる、又は、固定性システムコンポーネント６は別の物質の基板構造上に適用される。
【００６６】
シェル４は、溶接点７を介して、耐圧された形態で、チューブ状のコンポーネント４に接続されており、且つ、閉じられた形態で、そのように設計された反応チャンバー５に接続されている。これにより、反応チャンバー５と周囲８との間における物質の行き来が全くないこと又はほんの無視できるものとすることが可能である。
【００６７】
接続線９は、耐圧された形態で、シェル４に接続されており、該接続線９は、図１には示されていない保存装置に流体的に接続されている。ここでは、保存装置には、反応性加熱システムの可動性システムコンポーネントが保存されている。接続線９は、反応チャンバー５内へ可動性システムコンポーネントを供給する機能を有する。これにより、可動性システムコンポーネントが供給されることで、可動性システムコンポーネントは固定性システムコンポーネントと反応することが可能となり、発熱反応のために、システムコンポーネント１を加熱するための反応熱が放出される。接続線９は、計測器１５又は制御バルブ装置１５で制御され得る。
【００６８】
システムコンポーネント１は、図２によると、チューブ状のコンポーネント３上のコーティングとして固定性システムコンポーネントを含んでいる。このため、放出される反応熱は、有利なことには、システムコンポーネント１のチューブ状のコンポーネント３の上に直接に生成される。
【００６９】
図３に示されるシステムコンポーネント１は、安定化構造１０を備えるシェル４を含んでいる。安定化構造１０はシェル４における波形構造として設計されている。シェル４のこのしなやかな形状のために、溶接点７は低減された熱膨張に晒される。なぜなら、波形構造は、例えば図１又は２に示されるように、滑らかなシェルに比べて熱膨張に対してより柔軟に適応することができるからである。
【００７０】
図４では、システムコンポーネント１は、シェル４上の内部コーティングとして固定性システムコンポーネント６を含んでいる。図４に示された固定性システムコンポーネント６のシェル４上の内側へのコーティングに加えて、固定性システムコンポーネント６のコーティングはチューブ状のコンポーネント３に配置されることも考えられる。これに加えて、反応チャンバー５内へ固定性システムコンポーネントを充填することも考えられえる。
【００７１】
図５によるシステムコンポーネント１は、反応性加熱素子１１を含んでおり、該反応性加熱素子１１は、排気ガスのフロー方向１２において、チューブ状のコンポーネント３内におけるシステムコンポーネント１の前に配置されている。反応性加熱素子１１は加熱プレート１３を備えており、該加熱プレート１３を備えることで、熱放出の表面積が拡大され得る。これにより、システムコンポーネント１の加熱がより急速に起こる。
【００７２】
図６に示すように、反応性加熱素子１１はパイプラインシステム１４に接続される加熱プレート１３を含み、加熱プレート１３とパイプラインシステム１４とは、良好な熱伝導性を目的として、同様に相互に接続されている。パイプラインシステム１４は接続線９に接続されており、その内部に固定性システムコンポーネント６を含んでいる。その場合、パイプラインシステム１４が空洞構造２を構成し、パイプラインシステム１４の壁が代わりに反応チャンバー５を囲む。そのような反応性加熱素子１１は、固定性システムコンポーネント６に対する代替的なものとして又は付加的なものとして、二重壁のケーシングにおけるコーティングとして用いられ得る。
【符号の説明】
【００７３】
１  システムコンポーネント
２  空洞構造
３  チューブ状のコンポーネント
４  シェル
５  反応チャンバー
６  固定性システムコンポーネント
７  溶接点
８  周囲
９  接続線
１０  安定化構造
１１  反応性加熱素子
１２  排気ガスのフロー方向
１３  加熱プレート
１４  パイプラインシステム
１５  計測器又は制御バルブ装置
【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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