(57)【要約】内燃エンジン（３）の排ガスシステム（２）のコンポーネント（１）であって、コンポーネント（１）は、排ガス（７）のための注入口（５）および排出口（６）を有する少なくとも１つのハウジング（４）と、媒体（１０）のための少なくとも１つの流入部（８）および１つの流出部（９）とを有し、コンポーネント（１）はさらに熱交換器（１１）を有し、排ガス（７）はこの熱交換器の周囲を流れることができ、交換器は、第１の熱部分（１２）および触媒体（１３）を有し、前記排ガス（７）はこの触媒体を介して流れることができ、触媒体は第２の熱部分（１４）を有する。【選択図】図１
2012500930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジン（３）の排気システム（２）のコンポーネント（１）であって、
前記コンポーネント（１）は、排ガス（７）のための注入口（５）および排出口（６）を有する少なくとも１つのハウジング（４）と、媒体（１０）のための少なくとも１つの流入部（８）および１つの流出部（９）とを有し、
前記コンポーネント（１）はまた熱交換器（１１）を有し、前記排ガス（７）はこの熱交換器の周囲を流れることができ、
前記熱交換器（１１）は、第１の熱部分（１２）および触媒コンバータ体（１３）を有し、前記排ガス（７）はこの触媒コンバータ体を介して流れることができ、
前記触媒コンバータ体（１３）は第２の熱部分（１４）を有し、
前記熱交換器（１１）は、前記媒体（１０）のための少なくとも１つの第１の流路（１５）を有し、前記熱交換器（１１）および前記触媒コンバータ体（１３）は前記ハウジング（４）内で一緒に配置されている、コンポーネント（１）。
【請求項２】
請求項１に記載のコンポーネント（１）であって、
前記ハウジング（４）は、中心軸（１６）、ならびに、前記中心軸（１６）に沿って第１の端部側（１７）、および第２の端部側（１８）を有し、
前記注入口（５）は、前記第１の端部側（１７）に配置され、前記排出口（６）は前記第２の端部側（１８）に配置され、
前記触媒コンバータ体（１３）は、前記中心軸（１６）に沿って配置され、かつ前記中心軸（１６）に平行して延びる外側の円周方向の面（１９）および内側の円周方向の面（２０）を有し、
前記内側の円周方向の面（２０）は前記注入口（５）に直接、流体的に連結され、
その結果、前記排ガス（７）は、前記内側の円周方向の面（２０）から前記外側の円周方向の面（１９）へ、前記触媒コンバータ体（１３）を介して半径方向に流れることができ、
さらに、前記少なくとも１つの第１の流路（１５）は、前記外側の円周方向の面（１９）上で前記触媒コンバータ体（１３）を少なくとも部分的に囲み、
環状ダクト（２１）は前記ハウジング（４）の内部壁（２２）に提供され、前記環状ダクト（２１）は、前記触媒コンバータ体（１３）の前記外側の円周方向（１９）に流体的に連結され、かつ前記排出口（６）に直接に連結され、ならびに、前記触媒コンバータ体（１３）および前記少なくとも１つの第１の流路（１５）を少なくとも部分的に囲む、コンポーネント（１）。
【請求項３】
前記触媒コンバータ体（１３）を少なくとも部分的に貫いている少なくとも１つの第２の流路（２３）が提供される、請求項１または請求項２に記載のコンポーネント（１）。
【請求項４】
前記熱交換器（１１）は少なくとも二段式にて具現化され、前記触媒コンバータ体（１３）の外側に配置される前記少なくとも１つの第１の流路（１５）は第１の段階（２５）に割り当てられ、前記触媒コンバータ体（１３）を貫いている前記少なくとも１つの第２の流路（２３）は前記熱交換器（１１）の第２の段階（２６）に割り当てられる、請求項３に記載のコンポーネント（１）。
【請求項５】
前記触媒コンバータ体（１３）は、前記触媒コンバータ体（１３）を半径方向（２８）に拡張可能にする第１の補償要素（２７）を、前記熱交換器（１１）の前記少なくとも１つの第２の流路（２３）と向かい合って、有する、請求項３または請求項４の記載のコンポーネント（１）。
【請求項６】
前記触媒コンバータ体（１３）は、前記触媒コンバータ体（１３）を軸方向（３０）に拡張可能にする第２の補償要素（２９）を有する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のコンポーネント（１）。
【請求項７】
少なくとも前記少なくとも１つの第１の流路（１５）および／または前記少なくとも１つの第２の流路は、触媒活性コーティングを有する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のコンポーネント（１）。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のコンポーネント（１）を有する、自動車（３１）。
【請求項９】
前記熱交換器（１１）は、前記触媒コンバータ体（１３）のための加熱要素として、少なくとも特定の回数、用いられる、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のコンポーネント（１）を作動する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気システムのコンポーネントとしての共通のハウジング内における熱交換器および触媒コンバータの組合せに関する。このコンポーネントは、特に、排気流からのエネルギーを回収し、ハウジング内に提供される触媒コンバータの点火（ｌｉｇｈｔ−ｏｆｆ）挙動を最適化する機能を果たす。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内燃エンジンからの排ガスは、例えば、バッテリーを充電するために、または一部の他のエネルギー貯蔵を充電するために、あるいは、必要とされるエネルギーを直接に電気消費物（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｃｏｎｓｕｍｅｒ）に供給するために、熱電発電器により、電気エネルギーへと変換可能な熱エネルギーを有する。エネルギーはそれゆえ、自動車の作動のためにより大きな程度で利用可能である。このような熱電発電器は複数の熱電変換器素子を有する。熱電材料は、この熱エネルギーを電気エネルギーに効率的に変換（ゼーベック効果）でき、かつその逆（ペルチェ効果）にも変換できるタイプである。ゼーベック効果は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する現象に基づいており、熱電エネルギーを生成するために用いられる。ペルチェ効果はゼーベック効果の逆であり、熱の吸着に付随され、かつ異なる材料を介した電流の流れに関連して生じる現象である。ペルチェ効果は、例えば熱電式の冷却のために、既に提案されている。
【０００３】
自動車において利用するために、利用可能な対応の熱電発電器を作製する試みが既になされている。しかしながら、そのような発電器は、通常、製造するには非常に高価であり、比較的低いレベルの効率によって特徴付けられている。結果として、一連の適合性（ｓｅｒｉｅｓ  ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）を達成することは目下可能ではない。さらなる決定的な特徴は、排ガスからエネルギーを回収するためのコンポーネント全体の大きさである。これに関連して、最大量のエネルギーが、可能な限り最小の全体の大きさを伴って排ガスの流れから回収されるべきである。同時に、排ガス中に含有される汚染物質の広範囲の変換を可能にするために、排気制御システムの個々のコンポーネントが、内燃エンジンのあらゆる作動点においてできる限り迅速に作動温度に達せられることが保証されるべきである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、従って、従来技術に関連して記載された問題を少なくとも部分的に解決することである。特に、その意図は、熱交換器の媒体の、排ガスから熱エネルギーへと利用可能にされる熱エネルギーの変換に関してできる限り最高レベルの効率を可能にし、内燃エンジンのあらゆる作動点において、コンポーネントの排気制御の効率をも向上させる排気システムのコンポーネントを特定することである。同時に、その意図は、できる限りコンパクトである設計を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これらの目的は特許請求の範囲の請求項１の特徴に係るデバイスを用いて達成される。本発明に係るコンポーネントの有利な実施形態は、従属の形での特許請求の範囲の請求項において特定される。特許請求の範囲の請求項において個々に特定される特徴は、任意の所望される技術的に適切な方法において互いに組み合わされることができ、かつ本発明のさらなる実施形態を示すことに留意されたい。特に、図面に関連した記載は、さらに本発明を説明し、かつ本発明の補助的な例示的実施形態を特定する。
【０００６】
内燃エンジンの排気システムの本発明のコンポーネントは、排ガスのための注入口および排出口、ならびに、媒体のための少なくとも１つの流入部および１つの流出部を有する少なくとも１つのハウジングを有する。さらに、コンポーネントはまた熱交換器を有し、排ガスはこの熱交換器の周囲を流れることができ、熱交換器は、第１の熱部分および触媒コンバータ体を有し、排ガスはこの触媒コンバータ体を介して流れることができ、触媒コンバータ体は第２の熱部分を有し、熱交換器は媒体のための少なくとも１つの第１の流路を有し、熱交換器および触媒コンバータ体はハウジング内で一緒に配置されている。
【０００７】
熱交換器において用いられる媒体は、特に、液体であり、および、好ましくは、実質的に水が利用可能であり、特に、また、長鎖炭化水素化合物、すなわち、オイルまたは潤滑油が利用可能である。コンポーネントは、熱交換器および触媒コンバータ体が、互いに独立し、従って、互いに別個となっている別々の熱部分または熱容量を有するコンポーネントの集合体を示すという事実によって規定される。これに関連して、熱交換器は、特に、管システムによって形成され、媒体がこの管システムを介して流れ、その結果、その管システムは、第１の熱部分を形成し、触媒コンバータ体は、特に、巻かれた、巻きつけられた、または重ねられた、少なくとも部分的に構造化された金属箔によって形成され、かつ第２の熱部分を規定する。熱交換器の管システムは、特に、互いに連結され、かつコンポーネントのハウジングの内部に配置された複数の管から構成され、これを介して媒体が、単一の流路または複数の流路に沿って流れる。熱交換器はまた、例えば、壁要素としてなど、単一部品からなる要素として提供されることができ、媒体は壁要素を介して流れることができ、かつ、この壁要素は、特に、ブレークスルーを有しており、その周囲を排ガスがそれゆえ流れることができる。この場合、媒体は、単一の流路に沿って、熱交換器を介して流れる。
【０００８】
ハウジング内の触媒コンバータ体および熱交換器の配置構成の結果として、熱移動の非常に高いレベルの効果が、触媒作用によって生成された熱を利用することによって達成可能であり、その結果、最大量の熱エネルギーが、熱交換器を介して運ばれ、適切な場合には、熱電変換器要素によってコンポーネントのハウジングの外側で電気エネルギーへと変換可能である。同時に、ハウジング内の熱交換器および触媒コンバータ体の配置構成は、排ガスおよび／または触媒コンバータ体が熱交換器によって加熱され、その結果、触媒コンバータ体が、できる限り迅速に、かつできる限り長く、点火温度より上の作動温度に達することができるか、または維持することができることを保証する。触媒コンバータ体の点火温度は、触媒コーティングが排ガス中の汚染物質と反応する温度として規定される。
【０００９】
コンポーネントの１つの好ましい実施形態によれば、ハウジングは、中心軸、ならびに、第１の端部側、および中心軸に沿った第２の端部側を有し、排ガスのための注入口は、第１の端部側に配置され、排出口は第２の端部側に配置される。これに関連して、触媒コンバータ体は、中心軸に沿って配置され、かつ中心軸に平行して延びる外側の円周方向の面および内側の円周方向の面を有し、内側の円周方向の面は注入口に直接、流体的に連結され、その結果、排ガスは、内側の円周方向の面から外側の円周方向の面へ、触媒コンバータ体を介して半径方向に流れることができる。熱交換器の少なくとも１つの第１の流路は、外側の円周方向の面上の触媒コンバータ体を少なくとも部分的に囲む。さらに、環状ダクトはハウジングの内部壁に提供され、環状ダクトは、触媒コンバータ体の外側の円周方向に流体的に連結され、かつ排出口に直接に連結され、ならびに、触媒コンバータ体および少なくとも１つの第１の流路を少なくとも部分的に囲む。
【００１０】
本発明の触媒コンバータ体（この触媒コンバータ体を介して半径方向の流れが存在できる）は、特に、国際公開Ａ１−０２／４０８３８号または国際公開Ａ１−０２／８１８７９号に係る半径方向の触媒コンバータの設計に対応しており、それらの文献の全体の内容が本明細書において参照されるものとする。これに関連して、加熱要素を有する半径方向の触媒コンバータを用いることもまた可能であり、これは、１つの特に有利な実施形態によれば、触媒コンバータ体のコールド・スタート挙動を改善することができる。特に、例えば、加熱タイプの触媒コンバータの形におけるそのような加熱要素は、ハウジングの注入口の上流に配置されるか、または、半径方向の触媒コンバータに存在する内部空間の内側に配置される。
【００１１】
１つの排ガスの注入口および排ガスの排出口に加えて、もちろん、複数の注入口および排出口がハウジング内に提供されることもまた可能である。触媒コンバータ体は、好ましくは円筒形の設計であり、その内部には空洞を有しており、排ガスはこの空洞を介して、ハウジングの排出口から流れることができる。排ガスは、適切な場合には、そこで、迂回手段を介して迂回され、その結果、排ガスは、その迂回手段を介して外側に流れ、半径方向における触媒コンバータ体は、外側の円周方向の面を介して触媒コンバータ体を去る。熱交換器の少なくとも１つの第１の流路は、好ましくは、触媒コンバータ体の外側の円周方向の面に直接に配置される。管システムとしての熱交換器の１つの実施形態を考慮すると、特に、これらの管は、中心軸に平行する軸方向に走り、かつ、触媒コンバータ体の外側の円周方向の面全体に亘って均一に分散するように配置される。このような好ましい熱交換器の配置構成を介して、特に大きな表面に渡る熱交換セクションが生成され、その結果、排ガス中において利用可能である、できる限り最も高い量の熱エネルギーが熱交換器の媒体に送られる。熱交換器は、好ましくは、ここで、触媒コンバータ体の円周全体を好ましくは囲む環状ダクト内に配置され、かつ触媒体の外側の円周方向の面とハウジングの内部壁との間に配置される。環状ダクトは、それが、排ガスの注入口に対して好ましくは閉じられており、その結果、触媒コンバータ体からの流れの後、排ガスが、排ガスの排出口の方向に、熱交換器の周囲における先行するおよび／または同時の流れに伴ってその環状ダクトを介して熱伝達されるような方法で具現化される。これに関連して、特に、排ガスのためのガイド部材を用いて、ハウジングおよび熱交換器が提供され、その結果、排ガス流中の渦巻きまたは他の抵抗要素に起因する可能な限り最小の圧力損失が達成される。さらに、熱交換器はまた、特にブレークスルーを有する平面の中空の要素として構成されることができ、その結果、排ガスは、その中空の要素を介して、およびその周囲を流れることができる。これに関連して、これらの壁状の要素の複数の層が、触媒コンバータ体とハウジングとの間のパイプラインと組み合わせて配置されることができる。
【００１２】
さらに好ましい実施形態によれば、触媒コンバータ体を少なくとも部分的に貫き、特に、その軸方向全体の広がりに亘って貫いている、少なくとも１つの第２の流路が提供される。熱交換器の第２の流路は、ここでの第１の流路と同一の設計であってもよい。特に、第２の流路は、それが、触媒コンバータの半径方向外側のセクションの内側に提供されるようにして、触媒コンバータ体内に配置され、その結果、ハウジングの注入口からやってくる排ガスが、触媒コンバータの第１の触媒活性領域であふれ、次いで、熱交換器の少なくとも１つの第２の流路に沿って流れる。触媒コンバータ体は、少なくとも１つの第２の流路を収容する目的のために、特に、孔または切り欠き部を有し、この設計へこの第２の流路が挿入可能であるように提供されている。
【００１３】
熱交換器は少なくとも二段式にて具現化され、触媒コンバータ体の外側に配置される少なくとも１つの第１の流路は第１の段階に割り当てられ、触媒コンバータ体を貫いている少なくとも１つの第２の流路は熱交換器の第２の段階に割り当てられる。二段式を用いて熱交換器を実施することは、特に、後者が２つの注入口および排出口を有し、これらを介して、少なくとも１つの第１の流路または第２の流路が各々別個にて、媒体が供給可能であることを意味する。これに関連して、媒体は、しかしながら、異なる方法において、または同じ方法において具現化されてもよい。この好ましい実施形態は、熱交換器が、特に、媒体についての２つの温度範囲を有し、１つの温度範囲は、少なくとも１つの第１の流路の配置構成によって生じ、第２の温度範囲は、少なくとも１つの第２の流路の配置構成によって生じる。異なる温度を有する媒体が次いで、熱電発電器の領域において、個々の温度範囲に特に適している変換器要素へと供給可能である。熱電発電器または本発明に係るコンポーネントの熱効率は、それゆえ、さらに増加される。同時に、内燃エンジンの臨界作動点において、熱エネルギーを触媒コンバータ体に供給するために用いられる媒体の必要とされる量は、非常に少なく保たれる。というのも、熱交換器の少なくとも１つの第２の流路のみが、触媒コンバータ体を加熱するために用いられるからである。この場合、加熱された媒体が、少なくとも１つの第１の流路を加熱し、かつそれを介して流れることは必要ではない。触媒コンバータ体の可能な限り最も迅速な加熱、およびそれゆえ作動能力は、この有利な実施形態によって達成可能である。
【００１４】
コンポーネントのさらに特に有利な実施形態によれば、第２の流路の領域内に配置された触媒コンバータのゾーンは、比較的低い特定の熱容量を有することもできるので、それらのゾーンは、適切な場合には、その媒体の結果として、より迅速に加熱され、それゆえ、比較的短い時間内で触媒コンバータの作動能力を可能にする。
【００１５】
コンポーネントのさらなる有利な実施形態によれば、熱交換器の第２の流路は、媒体のための流入部および流出部を用いることなく、それ自体において密封されている量として具現化することができる。このような展開において、第２の流路は、触媒コンバータ体のために、潜在的な熱貯蔵の役割を果たすことができる相変化物質で満たされる。第２の流路内に提供された相変化物質が加熱された場合、この物質はその相状態が、例えば、特定量の熱の吸収を介して固体から液体へと変化する。内燃エンジンの好ましからざる作動点に起因して、特にコールド・スタートの場合に、点火温度以下に触媒コンバータ体の温度が下がっていることは、例えば液体から固体への相の新たな変化に起因する相変化物質の熱の発生を介して補償され得る。触媒コンバータ体は加熱されて、点火温度以上のままとなる。このような実施形態を用いて、相の変化に起因する媒体の量の変化を吸収することができる補償量が第２の流路内に提供される。
【００１６】
コンポーネントのさらに有利な実施形態によれば、触媒コンバータ体は、触媒コンバータ体を半径方向に拡張可能にする第１の補償要素を、熱交換器の少なくとも１つの第２の流路と向かい合って、有する。これは、圧縮応力を有する熱交換器の第２の流路に負荷をかけず、またはこの流路を置き換えることなく、半径方向への触媒コンバータの拡張を吸収することができる切り欠き部のことを特にここで示すことが意図されている。切り欠き部に加えて、触媒コンバータ体の少なくとも部分的に構造化された金属箔において構造物を提供することもまた可能であり、この構造物は、曲げることができること、または所定の圧縮可能性による熱応力に起因する触媒コンバータ体の半径方向への拡張を補償することができる。
【００１７】
コンポーネントの１つの好ましい実施形態によれば、触媒コンバータ体は、触媒コンバータ体を軸方向に拡張可能にする少なくとも１つの第２の補償要素を有する。これらの第２の補償要素は、排ガスのために提供されている流路が維持されるように、軸方向への触媒コンバータ体の拡張を補償するために特に適している。さらに、これらの第２の補償要素はまた、第１または第２の流路に伝達可能な引張応力または圧縮応力を回避することが意図されている。第２の補償要素は、ハウジング内で第１および／または第２の流路をそれらの位置に、特に半径方向において、固定する保持要素に特に一体化される。この目的のために、第１の流路および／または第２の流路への第２の補償要素の連結はスライディング・シートとして具現化可能である。別の有利な実施形態によれば、第２の補償要素は、第１および／または第２の流路に一体化される。この目的のために、特に、パイプラインの形で構成される流路は、屈曲、または例えば、オメガの形をして折り合わされた連結を有することができ、これらは、軸方向への可動性を可能にし、それゆえ、軸方向への触媒コンバータ体の拡張を補償する。この場合、触媒コンバータ体および流路を互いに対して固定する保持要素が、軸方向において固定された形において具現化されることもまた可能である。
【００１８】
さらに有利な実施形態によれば、少なくとも１つの第１の流路および／または少なくとも１つの第２の流路は、触媒活性コーティングを有する。さらに、ハウジングの内部壁の領域または環状ダクトの領域は、触媒活性コーティングもまた提供可能であり、その結果、一方で、排ガス中の汚染物質の可能な限り最大の完全な変換が達成され、他方で、排ガスの発熱触媒反応から生じる、可能な限り最大の熱エネルギー量が、熱交換器へと熱伝達可能である。適切な場合には、熱移動が触媒コーティングによってさらに悪化される場合には、流路のコーティングを省くこともまた可能である。
【００１９】
酸化触媒コンバータのためのコーティングは、好ましくは、触媒コンバータ体またはコンポーネントのさらなる領域の触媒活性コーティングのために提供される。発熱反応は、排ガス中の熱エネルギーを増加させるものであるが、排ガスの成分の触媒変換の結果として、触媒コンバータ体において生成される。排ガスのこのさらに増加した熱エネルギーは、熱交換器を介して媒体により熱伝達され、コンポーネントの外側から、電気エネルギーへと有利にも変換される。触媒コンバータ体およびさらなる領域は、適切な場合には、様々なコーティングおよび／または触媒コンバータを用いて具現化可能である。
【００２０】
本発明は、自動車、特に乗用車に特に用いられる。
【００２１】
さらに好ましい実施形態によれば、本発明に係るコンポーネントを作動する方法が提供され、ここで、熱交換器は、触媒コンバータ体のための加熱要素として、少なくとも特定の回数、用いられる。
【００２２】
本発明および技術分野は、添付の概略的な図面を参照して示される。図面は特に好ましい変形を提示しているが、本発明はそれに限定されないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は側面図におけるコンポーネントの第１の実施形態の変形を示す。
【図２】図２はコンポーネントの第１の実施形態の変形の断面を示す。
【図３】図３は、触媒コンバータ体の金属箔を示す。
【図４】図４は自動車へのコンポーネントの統合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、側面図におけるコンポーネント１の第１の実施形態の変形を示す。コンポーネント１は、第１の端部側１７および第２の端部側１８を有するハウジング４を有する。排ガス７のための注入口５は、第１の端部側１７に配置され、注入口５を介して、排ガス７は、触媒コンバータ体１３内の空洞へと移動する。排ガス７のための排出口６は、コンポーネント１のハウジング４の第２の端部側１８上に提供される。触媒コンバータ体１３は、コンポーネント１のハウジング４の中心軸１６に対して平行し、かつ同心円状に延び、ここでは、触媒コンバータ体１３として示され、これを介して、半径方向の流れが存在し得る。排ガス７は、触媒コンバータ体１３の内部において方向が逸らされて、内側の円周方向の面２０を介して、触媒コンバータ体１３のハニカム体構造物へと流れる。排ガス７は、半径方向に触媒コンバータ体１３を介して流れ、外側の円周方向の面１９を介して触媒コンバータ体から流れ出し、環状ダクト２１において、第１の流路１５により、図の右側半分において示される熱交換器１１に対して接触する。触媒コンバータ体１３は、これに関連して、第２の熱部分１４を有し、熱交換器１１は第１の熱部分１２を有する。熱交換器１１は、１つの実施形態において、パイプラインとして示され、媒体１０はこれを介して流れる。第１の流路１５のパイプラインは、ここでは、流入部８および流出部９の配置構成に関係なく、熱交換器１１の体積全体に亘ってパイプラインを介した均一の流れが達せられ、それゆえ、媒体１０と排ガス７との間の最適な交換が可能にされるように、構成される。排ガス７は、環状ダクト２１において、熱交換器１１の領域内において迂回して、ハウジング４の排出口６の方向において、熱交換器１１の周囲を流れる。環状ダクト２１は、ハウジング４の内部壁２２、および触媒コンバータ体１３の外側の円周方向の面１９によって画定されている。環状ダクト２１は、ハウジング４の第１の端部側１７に対しては閉じられているように実現され、第２の端部側１８に対しては開いているように実現され、その結果、排ガスは、ハウジング４の排出口６の方向において、環状ダクト２１を介して流れる。
【００２５】
図１の図面の左側半分において、熱交換器１１の実施形態が、第１の流路１５および第２の流路２３を有して示される。ここで、第２の流路２３は、触媒コンバータ体１３の実質的に内側に配置される。第１の流路１５は流入部８と連結され、媒体１０はこれを介して導入される。媒体１０は、流出部９を介して第１の流路１５を流れた後に、ハウジング４を去る。第２の流路２３のための流入部８および流出部９は図１には示されていない。後者は、別個の流入部８および流出部９を有することができ、または、第２の流路２３が第１の流路１５に平行して連結されるように、流入部８および流出部９に連結されることができる。
【００２６】
熱交換器１１は、それゆえ、一段式の熱交換器または少なくとも二段式の熱交換器として作動可能である。第１の流路１５および第２の流路２３の平行した連結を仮定すると、一段式の熱交換器１１が実装される。一方で第１の流路１５、および他方で少なくとも第２の流路２３のために、別個の流入部８および流出部９を有する熱交換器１１の実施形態を仮定すると、特に、異なるようにして温度が調整された媒体１０を、熱電発生器に供給して、各々異なる温度範囲についての最大レベルの効率性を有する熱素子ができる限り効率的に利用可能である、二段式の熱交換器が実装される。これに関連して、熱交換器１１の第１の段階２５は第１の流路１５によって形成され、第２の段階２６は第２の流路２３によって形成される。
【００２７】
さらに、コンポーネント１は、特に、触媒コンバータ体１３のコンポーネントであり、かつ第１の流路１５および／または第２の流路２３を固定する役割を果たす第２の補償要素（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｅｌｅｍｅｎｔ）２９を有する。これらの第２の補償要素２９は、それが特に圧縮可能な形で具現化されているという事実のため、その熱応力に起因して、軸方向３０における触媒コンバータ体１３の拡張を補償するのに適している。
【００２８】
図２は、コンポーネント１の第１の実施形態の変形の断面の概略図である。ここでは特に、排ガス７が半径方向２８に触媒コンバータ体１３を介して流れ、これに関連して、特に、触媒コンバータ体１３の内側の円周方向の面２０から外側の円周方向の面１９へ、あらかじめ規定されたフローダクト３６において、触媒コンバータ体１３の金属箔３５の構造物３７を介して誘導されることを示している図である。この図において、熱交換器１１は、第１の流路１５および第２の流路２３を有して示されており、これらは共に第１の熱部分１２を規定する。触媒コンバータ体１３は第２の熱部分１４を有する。排ガス７は半径方向２８に触媒コンバータ体を介して流れ、ここでは管状の構成で示されている熱交換器１１の第２の流路２３に、触媒コンバータ体１３内で、接触する。これに関連して、半径方向２８における、触媒コンバータ体１３の拡張を可能にするか、または補償することが意図される第１の補償要素２７が提供される。これらの第１の補償要素２７は、特に、図に示される切り欠き部、あるいは、金属箔３５の曲げることができる、または圧縮可能な構造要素である切り欠き部として具現化されることができる。排ガス７は、触媒コンバータ体１３の外側の円周方向の面１９を介して環状ダクト２１に流れ、かつここで、熱交換器１１の第１の流路１５周囲を流れて、特に、ハウジング４の内部壁２２および触媒コンバータ体１３の外側の円周方向の面１９によって画定されている環状ダクト２１を介して、ハウジング４の排出口６の方向に向かって運ばれる。第１の流路１５および第２の流路２３は、個々で、熱交換器１１の二段式の実施形態において示されており、第１の流路１５は、媒体１０のために、流入部８および流出部９を有する第１の段階２５として提供され、第２の流路２３は、また、媒体１０のために、流入部８および流出部９を有する第２の段階２６として具現化される。第１の段階２５のために用いられる媒体１０は、特にここでは、個々の温度範囲について最適な熱伝導特性および熱輸送特性を有するという点において、第２の段階２６において用いられる媒体１０とは異なり得る。第１の流路１５または第２の流路２３は各々互いに連結されており、それゆえ、第１の流路１５および第２の流路２３を介した均一の流れが、熱交換器１１の容積全体に亘って保証されるように、平行に連結される。特に、第１の流路１５および第２の流路２３において、熱交換器１１内の媒体の流れの均一化を生じることができるか、またはその均一化を改善することができる手段が提供される。
【００２９】
図３は、交互に重ねられたそのような複数の金属箔から特に製造される、触媒コンバータ体１３の金属箔３５の概略的な斜視図である。フローダクト３６は、金属箔３５の少なくとも部分的に存在する構造物３６によって、半径方向２８にここで形成され、このフローダクト３６を介して、排ガス７は、中心軸１６に沿って触媒コンバータ体１３へと流れ、触媒コンバータ体１３の内側の円周方向の面２０から外側の円周方向の面１９へと誘導される。
【００３０】
図４は、内燃エンジン３を有する自動車３１内でのこのようなコンポーネント１の使用の好ましい目的の概略図である。排ガス７は、内燃エンジン３、例えば火花点火またはディーゼルエンジンにおいて生成されるものであり、排気システム２へと流れる。これに関連して、コンポーネント１は、内燃エンジン３の直接下流に、有利にも連結されている。このコンポーネント１は、排気システム２自体の一部であってもよく、または、適切な場合には、排ガス再循環システム３２の一部であってもよく、コンポーネント１の熱交換器１１の媒体１０と、ラジエータ３３の冷却媒体３９との間の温度勾配が、熱電発電器３８の範囲内において、電気エネルギーとして利用可能であるという事実のため、ラジエータ３３が特に有利に考慮されることができる。コンポーネント１による処理の後、排ガス７はまた、それが浄化された形で周囲環境へと放出される前に、排ガス処理ユニット３４に供給されることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  コンポーネント
２  排気システム
３  内燃エンジン
４  ハウジング
５  注入口
６  排出口
７  排ガス
８  流入部
９  流出部
１０  媒体
１１  熱交換器
１２  第１の熱部分
１３  触媒コンバータ体
１４  第２の熱部分
１５  第１の流路
１６  中心軸
１７  第１の端部側
１８  第２の端部側
１９  外側の円周方向の面
２０  内側の円周方向の面
２１  環状ダクト
２２  内部壁
２３  第２の流路
２４  軸方向の広がり
２５  第１の段階
２６  第２の段階
２７  第１の補償要素
２８  半径方向
２９  第２の補償要素
３０  軸方向
３１  自動車
３２  排ガス再循環システム
３３  ラジエータ
３４  排ガス処理ユニット
３５  金属箔
３６  フローダクト
３７  構造物
３８  熱電発電器
３９  冷却媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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