JP2003521627A - ハニカム体と蓄熱体から成る複合体とその動作方法 - Google Patents

ハニカム体と蓄熱体から成る複合体とその動作方法

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Abstract

(57)【要約】 優先流動方向の寸法を持つ廃ガス用ハニカム体と、該ハニカム体の内部に配置された少なくとも１個の蓄熱体とから成る複合体並びにこの複合体の、特に廃ガス装置内で、触媒コンバータのコールドスタート挙動を改善する動作方法を提供する。廃ガスを優先流動方向（１５）に貫流させ、優先流動方向に寸法（Ｅ）を持つ廃ガス用ハニカム体（１）と、その内部に配置され、所定の体積（Ｖ）をもつ、少なくとも１個の蓄熱体とから成る複合体において、前記蓄熱体が、同じ体積と、ハニカム体の寸法と同じ長さを持つ個々のシリンダー状蓄熱体の表面積よりも大きい表面積を有することを特徴とする。特に廃ガス装置内でこのハニカム体を使用し、廃ガス中の有害物質を触媒作用により効果的に低減させる温度に長時間にわたり保持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求項１の前文に記載の特徴を持ち、少なくとも１個の蓄熱体と、
ハニカム体とから成る複合体並びにその動作方法に関する。このようなハニカム
体は内燃機関、特に自動車用機関の廃ガス系統に好んで使用されている。
【０００２】 現今存在する自動車用の廃ガス系統は、有害物質の排出を低減させるべく特に
触媒コンバータを有する。この場合触媒コンバータは大抵ハニカム体として形成
されている。この触媒コンバータは、廃ガスを貫流させることができ、大きな触
媒活性表面を持つことを特徴とする。廃ガスが触媒コンバータの表面と接触した
際、廃ガス中に存在する一酸化炭素と炭化水素は酸化され二酸化炭素と水に変換
される。更にまた窒素酸化物は窒素と酸素に還元される。これら反応は、特に高
温で有利に進行する。これら反応が２５０℃以上の環境温度で生ずると、公知の
触媒コンバータは廃ガス中の９５％以上の一酸化炭素と炭化水素を除去する。そ
れに対し低温の場合、廃ガス中の有害物質分の明らかな上昇が起る。この理由か
ら、これ迄内燃機関の始動時点と、できるだけ良好な接触反応条件に到達する時
点との時間間隔を短縮すべく多くの試みがなされてきた。
【０００３】 変換開始前の時間の短縮は、効果的に有害物質を低下させるため、内燃機関の
再始動時になお十分な温度が保たれるように、少なくとも廃ガス系統の構成要素
を断熱することで達成できる。このため、ジャケット状の断熱部を装備した廃ガ
ス系統が公知である。しかし触媒コンバータ内を反応温度に維持することは、ご
く限られた時間で可能であるに過ぎない。その原因は、このジャケット状の断熱
部の大きな表面が明らかに一層冷却された環境と熱伝導的に接触しており、その
ため十分に冷却されてしまうことにある。米国の環境保護局（ＥＰＡ）の１９９
３年の報告によれば、自動車は２４時間以内に９８％迄が再始動されている。こ
れは、環境の負荷を明らかに低減するには、廃ガス系統の断熱をほぼこのような
時間の間行わねばならないことを示唆している。作業現場の運搬手段としてだけ
使用される自動車に対処するには、明らかに１２時間以上の時間を獲得すること
が重要と思われる。
【０００４】 米国特許明細書第５４７７６７６号は、機関停止後に触媒条件をできるだけ長
く保持させる廃ガス系統について記載している。この目的のため、廃ガス系統を
真空で囲み、かつ触媒コンバータの冷却を遅延させる蓄熱体を設ける。半径の外
側にある環境に対する断熱の他に、１実施形態では、触媒コンバータの中心に蓄
熱体を配置する。廃ガス系統の動作時、この蓄熱体はその周囲から熱エネルギー
を取り込み、このエネルギーを機関停止後に廃ガス系統に再び供給する。
【０００５】 米国特許第５４７７６７６号明細書による触媒コンバータ内の蓄熱体は、中実
円筒状に形成されている。更にこの蓄熱体に、触媒コンバータの一定の動作温度
範囲内で、その集合状態を変える相転位物質を含ませることを提案している。融
点以上の温度範囲で、この物質は、それ自体の温度を明らかに融点以上に上げる
ことなく、極めて多くの熱エネルギーを取り込む。環境温度が低い場合、相転位
物質から成る蓄熱体は熱エネルギーを環境に放出する。その際、相転位物質の熱
伝導率が温度の降下と共に低下することが確認されている。これはシリンダー状
に形成した蓄熱体の場合、そのジャケット面を急速に冷却し、蓄熱体の内部から
環境への熱の搬送を妨げる。
【０００６】 本発明の課題は、廃ガス中の有害物質を効果的に低減するため、触媒コンバー
タのコールドスタート挙動を、動作温度を長時間持続させることで改善すること
にある。その際蓄熱体を囲むハニカム体との熱エネルギーの効率のよい交換を可
能にする、特にその蓄熱体の配置及び構造は重要な位置を占める。
【０００７】 この課題は、ハニカム体と、請求項１に記載の特徴を持ち、ハニカム体の内部
に配置される少なくとも１個の蓄熱体とから成る複合体ないしは請求項２８に記
載の特徴を持つその動作方法により解決される。有利な実施形態についてはそれ
ぞれの従属請求項に明確化してある。
【０００８】 本発明によれば、ハニカム体は内部に少なくとも１個の蓄熱体を持つ。このハ
ニカム体は液体を優先流動方向に貫流させることができ、かつ特に触媒コンバー
タの触媒坦体として適する。このハニカム体は、廃ガスの優先流動方向に沿った
その形状により説明できる。少なくとも１個の蓄熱体は、一定の長さ、表面積及
び所定の体積を持つ。この場合、表面積とは主にジャケット面のことである。こ
の蓄熱体の端面は、ハニカム体の長手方向の面を示し、通常そのジャケット面に
比べ全体的に無視し得るものであり、従って熱の伝達に左程関係しない。その所
定の体積は、常に蓄熱体の総数に関係する。複数の蓄熱体を有するハニカム体を
形成すると、その個々の体積はこの所定の体積に加算される。
【０００９】 本発明の考え方では、この蓄熱体を、全体として同じ体積及び触媒コンバータ
の寸法と同じ長さを持つシリンダー状の蓄熱体より大きな表面積を示すよう形成
する。所定の体積に比べ大きなこの表面積は、蓄熱体とハニカム体の熱交換を補
助する。更にこうして蓄熱体は一層均一に加熱・冷却され、その結果より多くの
熱エネルギーを蓄積し、環境に放出する。半径方向のより外側にあり、急冷され
る範囲での少ない熱伝導率に起因した熱の遮断は、こうして阻止できる。
【００１０】 体積に比べて表面積の割合を大きくする要求は、表面を少なくとも部分的にパ
ターニングすることで満たされる。かかるパターニング部は、例えばけばだて、
波形又はそれに類似した表面の隆起により形成できる。同じ体積及びハニカム体
の寸法と同じ長さを持つシリンダー状蓄熱体の表面積の少なくとも１．５倍に相
当する表面積があると有利である。
【００１１】 一実施例では、少なくとも２つの蓄熱体を有するハニカム体が形成される。一
定の体積を複数の蓄熱体に割り振ると、やはり体積に比して表面積の割合を高め
ることになる。重要な利点は、このような蓄熱体が内部に蓄積された熱エネルギ
ーを一層良く周囲のハニカム体に伝達できることである。このことから、蓄熱体
が端面を介して一層均一に十分冷却され、その結果熱伝導率がこの端面を介して
ほぼ一定することになる。
【００１２】 複数の蓄熱体を、それらが互いにほぼ等間隔になるようハニカム体内に配置す
ると特に有利である。こうしてハニカム体の冷却時に、一様な熱の取り込みがハ
ニカム体の端面を介して行われ、廃ガス系統のコールドスタート挙動を劣化させ
る局部的冷却箇所が生じるのを阻止する。
【００１３】 少なくとも１つの設置部を有するハニカム体を形成するとよい。少なくとも１
つのこの設置部は、蓄熱体をハニカム体内に固定する役目をする。この設置部を
通路として形成すると特に有利である。それによりハニカム体の全寸法にわたっ
て軸方向に配置され、従ってハニカム体の縦断面においても一様な熱の取り込み
を生じる蓄熱体を使用できる。
【００１４】 もう１つの別の実施例によれば、この複合体は、蓄熱体とハニカム体が熱伝導
的に接合されている点で優れている。これは例えば、この蓄熱体をハニカム体中
に押し込むことで達成される。こうして、蓄熱体とハニカム体の間に十分な接触
面が保証される。接触面ができるだけ大きいことが熱交換を助勢する。
【００１５】 しかしもう１つの別の実施例によれば、蓄熱体とハニカム体からなる廃ガス系
統用複合体を接合技術による結合で形成してもよい。自動車構造内に好んで使用
される廃ガス系統用の蓄熱体とハニカム体とから成る複合体は、高い動的応力に
曝される。その上、この廃ガス系統は、通常内燃機関に直結される。従って、蓄
熱体とハニカム体間に耐久性のある接合を形成することは特に重要である。
【００１６】 別の実施例では、蓄熱体が単位面積毎に、ハニカム体の同じ単位面積よりも平
均的に高い熱伝導率を持つ。蓄熱体の単位面積とは、蓄熱体の内部にある表面又
は半径上の一定寸法の面積である。熱伝導率は、蓄熱体の全単位面積を合計して
平均化する。こうして材料側の不均一性や特に際立った温度領域の熱伝導率に対
する影響は低減する。熱伝導率が高い場合、蓄熱体の内部に蓄えられた熱を、ハ
ニカム体の冷却時にハニカム体に伝達することができる。
【００１７】 ハニカム体の体積は、基材と空間部からなる。空間部の割合は、ハニカム体の
体積に対し百分率で表すことができる。次にハニカム体の単位体積とは、ハニカ
ム体全体に類似する百分率分の空間部を有する単位体積のことである。
【００１８】 もう１つの別の実施例では、ハニカム体の同じ単位体積より平均値的に高い熱
容量を持つ蓄熱体を用いる。この熱容量は、ハニカム体又は蓄熱体の全体積にわ
たり平均化される。このハニカム体より熱容量の大きな蓄熱体は、一定時間の温
度推移で、ハニカム体より多くの熱エネルギーを吸収・放出する。ハニカム体を
蓄熱体と直に接する周辺に配置すると、ハニカム体の急激な冷却を阻止できる。
【００１９】 相転位物質を含む蓄熱体を形成してもよい。この相転位物質は、相転位を２５
０〜６００℃、特に３５０〜５００℃の温度範囲で行う。この温度範囲は、廃ガ
ス系統内の触媒コンバータの動作温度に近い。この相転位は蓄熱体の熱容量を大
きく高める効果を持つ。従って触媒コンバータの通常動作中、このように形成し
た蓄熱体は極めて多くの熱エネルギーを吸収できる。蓄熱体の相転位温度以下に
ハニカム体が冷却されると、蓄熱体はハニカム体への熱の放出を開始する。それ
故、この相転位物質は、廃ガス中の有害物質の効果的な還元のため、ハニカム体
に必要な温度範囲内に相転位温度があるように選択される。
【００２０】 固体から液体又は液体から固体への相転位を起こす相転位物質から成る蓄熱体
を用いるとよい。上述の温度範囲で相転位を起こすこの種相転位物質は、高温の
蓄熱体として特に適する。更にこの種相転位は、極めて明瞭な熱容量の上昇を可
能にする。
【００２１】 もう１つの別の実施例では、蓄熱体を固体／固体の相転位物質で形成する。こ
れら物質の場合相転位は、格子構造の変化を意味する。この相転位物質は、この
材料が全動作時点で固体の集合状態で存在し、蓄熱体の外形を保護するための厳
しい動作条件の下に行われる付加的安全策を講じる必要がない利点を持つ。
【００２２】 一実施例によれば、蓄熱体を環状に形成する。これは、蓄熱体が半径の外側に
ある表面と、半径の内側にある表面とを有することを意味する。こうして蓄熱体
は、半径の外側並びに半径の内側にある範囲に熱エネルギーを伝達する。
【００２３】 もう１つの別の実施例では、蓄熱体を帯状に形成する。この帯状蓄熱体を設置
部に相応してハニカム体内に配置する。そのため、帯状蓄熱体を捻転、巻付け又
は積層する必要がある。こうして、一定の体積で大きな表面積が得られる。
【００２４】 もう１つの別の実施例では、蓄熱体は針金状に形成される。針金状とは、この
蓄熱体が、捻転、巻付け又は積層することなく、ハニカム体の軸方向寸法以上の
長さを有することを示す表現である。針金状の蓄熱体の、ハニカム体内への空間
的配置は、例えばこの蓄熱体を、通されているハニカム体に相応する設置部内に
コイル状に配置することで形成できる。同様にまたハニカム体に複数の通路を設
け、そこに針金状の蓄熱体を通すことも考えられる。蓄熱体のこのような実施形
態は、熱の伝導用に大きな表面積を利用する結果となる。
【００２５】 有利にはハニカム体は金属製であり、少なくとも部分的にパターニングされた
金属薄板層を有する。これら金属薄板層は積層及び／又は巻付けにより形成され
る。このような構造の故に、ハニカム体は廃ガスも通すことができる。積上げ又
は巻き込みにより、これら金属薄板層はハニカム体の端面内に優先貫流方向に対
し垂直に一定の寸法を有する。一実施例によれば、蓄熱体は少なくとも部分的に
これら金属薄板層の推移に従って配置されている。これは、このハニカム体の構
造が穿孔、細溝その他により遮断されず、従って特に堅牢に形成されたハニカム
体と蓄熱体とから成る複合体を可能にする。
【００２６】 もう１つの別の実施例によれば、ハニカム体は積層及び／又は巻付けにより形
成され、部分的にパターニングされた、巻孔のある金属薄板層を有する。巻孔と
は、金属薄板層を巻芯軸により捻ることにより生じる余地のことである。金属薄
板を巻いた後、この巻芯軸を除去し、上述の余地がハニカム体中に残る。これら
の巻孔は大抵、最小の曲率半径を有する金属薄板層の範囲の近くに配置されてい
ることを特徴とする。これらの巻孔内に蓄熱体を配備できるので設置部を付加的
に形成するのを省略できる。加えて、後から設置部を装入すること伴い、金属薄
板の安定性が損なわれることはない。
【００２７】 もう１つの別の有利な実施形態では、蓄熱体は電気的に加熱可能に形成されて
いる。これは例えば、電気絶縁部により囲まれた導体が蓄熱体に接して又は蓄熱
体内に配置されることを意味する。導体の固定は接合技術による結合で形成でき
る。或いはまた蓄熱体をこの導体で巻くことも同様に可能である。ハニカム体が
一定温度以下に冷却されてしまうのを防ぐため、コールドスタート状態の温度範
囲の上方にある限界温度を決定し、それを下回った場合に蓄熱体を電気的に加熱
すると有利である。限界温度の決定は、蓄熱体の加熱が必要な場合だけ、導体の
エネルギー源が負荷される利点がある。
【００２８】 もう１つの実施例では、触媒活性面を持つハニカム体が形成される。これは、
廃ガス系統の運転停止後、蓄熱体の配備により、特に長時間適温を保つ廃ガス系
統の範囲内で、触媒反応が生ずる利点を有する。それにより廃ガス系統の新たな
始動時に、有害物質の排出の低減又はそればかりか回避すら可能である。
【００２９】 もう１つの実施例では、ハニカム体をジャケット管ｄで少なくとも部分的に囲
む。その際ハニカム体内部にある蓄熱体は、ジャケット管と接合する。このハニ
カム体は概して針金細工風の構造と、廃ガスにより貫流可能な溝を持つ。その高
い動的応力との関係で、蓄熱体がハニカム体に、即ちハニカム体の針金細工風の
構造に固定されていないと有利と思われる。蓄熱体をジャケット管と接合するこ
とで、蓄熱体の耐久性のある配置がハニカム体内に実現できる。
【００３０】 もう１つの更なる実施例では、蓄熱体は少なくとも１つの固定要素を用いてジ
ャケット管と接合される。これら固定要素は、一方でジャケット管に固定され、
他方で蓄熱体を予め設定した位置に固定する。その際この固定要素は、例えば網
目の粗い格子として、ハニカム体の正面の外側に形成でき、蓄熱体と複数の接合
箇所を持つ。同様に、各蓄熱体を唯一の固定要素でジャケット管と接合してもよ
い。正面側で蓄熱体と接合された固定要素で蓄熱体を固定する他に、固定要素も
ハニカム体の内部領域を貫通してハニカム体と接合してもよい。
【００３１】 少なくとも１個の固定要素が、少なくとも部分的に断熱材から成るとよい。こ
うして、蓄熱体内に集められた熱エネルギーが固定要素を介してハニカム体の外
側にある範囲に運ばれるのを回避できる。このため、固定要素は例えば少なくと
も部分的にセラミックスからできていてもよい。
【００３２】 もう１つの別の実施例では、蓄熱体は直にジャケット管と接合される。この場
合、蓄熱体は、その表面上に、表面積の１／４以下に相当する接合範囲を持つ。
その結果、蓄熱体の表面積の大部分はハニカム体内部に配置される。金属薄板層
の推移に従う、単数又は複数の帯状の蓄熱体に関するこの実施形態は特に有利で
ある。かくして蓄熱体を金属薄板層と共に成形し、引続き金属薄板層と同様、狭
い接合範囲でジャケット管と接合してもよい。この結果、付加的固定要素を省略
でき、その上所望の安定性も生ずる。この複合体の安定性に対する特に高度な要
求の故に、追加の固定要素を加えることも考えられる。
【００３３】 もう１つの別の実施例は、複合体が少なくとも１個の蓄熱体の配備又は形態に
より、ハニカム体を異なる円弧形に分割することを特徴とする。このハニカム体
の針金細工風の構造の故に、少なくともこの１個の蓄熱体を、複合体の支えとな
る要素として形成するとよい。この蓄熱体は概してハニカム体より大きな質量を
持ち、これが動的応力を受けた際、比較的大きな力がハニカム体と蓄熱体との接
合部に働くことになる。それ故、例えば廃ガス系統内へのこの複合体の固定は、
蓄熱体の半径の外側にある範囲を介して行うとよい。こうしてハニカム体を１つ
の接合箇所だけで、この蓄熱体と接合することで廃ガス系統内に配備できる。
【００３４】 有利な一実施形態では、スポーク状に配備され、半径の外側に向かう帯状の蓄
熱体を持ち、中心に配置された環状蓄熱体を用いる。その際、該蓄熱体は、例え
ばハニカム構造の設置部としても使用できる。スポーク状に配備された蓄熱体は
ハニカム体をできるだけほぼ同じ大きさの円弧に分割する。こうしてハニカム体
内への極めて良好な熱の取り込みが可能になる。付加的に帯状蓄熱体の半径の外
側にある範囲を、例えばジャケット管と接合してもよい。これら蓄熱体を互いに
接合することで、複合体の安定性を増大できる。一体構造の蓄熱体、即ち欠点と
なる接合プロセスなしで形成できるこの形態は極めて有効である。
【００３５】 この最後に述べた蓄熱体の形態を、同様に蓄熱体として形成したジャケット管
により補うと特に有利である。この結果、個々の円弧部分は蓄熱体で囲まれ、触
媒反応に必要な温度を長く保持できる。その上、この車輪形の構造は、特別な安
定性を与える。特にこの蓄熱体を接合技術による接合又はできるだけ一体構造に
形成すると、ハニカム体と蓄熱体から成る複合体の安定性を向上できる。
【００３６】 本発明のもう１つの観点から、少なくとも１個の蓄熱体を持つ触媒的に有効な
ハニカム体の動作方法を提案する。この触媒的に有効なハニカム体は、優先流動
方向を持ち、動作時被浄化廃ガスが貫流する。その際、廃ガスがハニカム体の内
部に配備した蓄熱体に沿って優先流動方向に流れると特に有利である。引続き廃
ガスの還流が生じ、その際この廃ガスは新たに蓄熱体に沿って流れる。ハニカム
体の触媒的に有効な面で起る触媒反応の故に、最初にハニカム体を出た時点での
廃ガス温度は、ハニカム体に入った時よりも明らかに高い。この熱した廃ガスの
蓄熱体に沿う新たな流れは、ハニカム体の冷却時に蓄熱体が再び供与できる、よ
り大きな熱エネルギーをハニカム体に使わせる。
【００３７】 蓄熱体を、廃ガスの還流に関連して、溝のある状態で環状に形成するとよい。
廃ガス系統の動作中に優先流動方向を持つ廃ガスは、半径方向の外部を蓄熱体に
沿って流れる。ハニカム体から出た後、廃ガスは向きを変え、逆方向に新たに溝
を通過する。蓄熱体内部の該溝は、還流廃ガスをハニカム体の端面側の限られた
範囲から流出させ、この廃ガスを適当な装置で容易に更に転送する利点を持つ。
【００３８】 本発明の更なる利点、特徴及び使用方法を添付の図面との関連の下に実施例に
基づき以下に詳述する。
【００３９】 図１は、内部に複数の蓄熱体２を配備したハニカム体１を示す。これら蓄熱体
２は、ハニカム体１をその軸方向の全域にわたり貫通している。蓄熱体２は、ハ
ニカム体１の端面３上に均等に配分されている。隣接する蓄熱体２は、ハニカム
体１内への一様な熱の流入を保証すべく、互いに所定の間隔ａを有する。
【００４０】 図２は、長さＬがハニカム体１の軸方向の寸法Ｅと等しい１個の蓄熱体２を持
つハニカム体１の実施形態を斜視図で示す。この蓄熱体２はハニカム体１の中心
に配置され、環状をなしている。環状の実施形態のため、その表面積Ｏは、単独
のシリンダー状蓄熱体２に比べ拡大しており、その体積Ｖは不変である。図２は
付加的に、各ハニカム体１と蓄熱体２の単位体積ＶＥと単位面積ＦＥを示す。
【００４１】 図３はハニカム体１の概略縦断面図であり、蓄熱体２の異なる設置方法を示し
ている。蓄熱体２用の設置部４は一種の穿孔として形成されている。これは、設
置部４がハニカム体１の軸方向の寸法Ｅ全体を貫通していないことを意味する。
このように形成された設置部４は、任意に流動方向に配置できる。
【００４２】 更に図３は蓄熱体２の設置手段としての通路５を示す。通路５は、設置部４と
は異なり、廃ガスの貫流不能なハニカム体１の範囲を持たない利点を有する。
【００４３】 図４は、針金状の蓄熱体２を有するハニカム体１の斜視図を示す。針金状の蓄
熱体２は、ハニカム体１の軸方向の寸法Ｅよりも明らかに長い長さＬを持つ。こ
のように形成された蓄熱体２が何回も曲折され、ハニカム体１の内部に配置され
ている。この蓄熱体２には電気加熱装置６が設けられている。
【００４４】 電気加熱装置６を持つ針金状の蓄熱体２のもう１つの実施形態を図５に示す。
蓄熱体２は、ハニカム体１（図示せず）の通路５内に螺旋状に配置されている。
【００４５】 図６は、蓄熱体２を持つハニカム体１のもう１つの実施形態の端面側平面図で
ある。このハニカム体１は巻体及び／又は積層体に形成され、少なくとも部分的
に廃ガスを貫流可能なようにパターニングした金属薄板層１４を有する。ハニカ
ム体１の製造処理中に金属薄板層１４を巻き付けることで巻孔８を有する。この
ハニカム体１の金属薄板層１４は触媒活性面９を有する。これら金属薄板層１４
はジャケット管１０により囲まれている。
【００４６】 帯状蓄熱体２は金属薄板層１４の推移（７）に従う。これら蓄熱体はハニカム
体１内に規則正しく配分され、自由に選択可能な間隔ａで互いに隔たっている。
【００４７】 図示のこの蓄熱体２の固定は、１つにはジャケット管１０の接合範囲１１で行
われる。ハニカム体１と蓄熱体２とから成る複合体の安定性を更に高めるため、
図示の実施形態は固定要素１２を持つ。これら固定要素１２は棒状に形成されて
おり、ジャケット管１０に固定されている。固定要素１２と蓄熱体２が交差する
箇所で、固定要素１２と蓄熱体２との接合が形成されている。こうして蓄熱体２
とハニカム体１とから成る複合体の安定性が高まる。
【００４８】 図７は、ハニカム体１と蓄熱体２とから成る複合体の、本発明の動作方法によ
る廃ガスの流動過程を概略的に示す。蓄熱体２は溝１３により環状に形成されて
おり、ハニカム体１の内部に配置されている。上記の方法によれば、廃ガスは最
初環状の蓄熱体２の外側を優先流動方向１５に流れる。引続き図示しない手段に
より流れの反転が起る。引続き廃ガスは逆の流動方向１６に蓄熱体２の内部にあ
る範囲を通り、その結果蓄熱体と熱接触する。こうして蓄熱体２に極めて多くの
熱エネルギーを処理させることが可能になる。
【００４９】 図８は、もう１つの別のハニカム体１内にある蓄熱体２の実施形態を斜視図で
示す。ハニカム体１内への特に良好な熱の取り込みは、この実施形態の場合、蓄
熱体２を車輪のように形成することで達成される。その際蓄熱体２とハニカム体
１をほぼ同じ大きさの円弧部分１７に分割する。蓄熱体２とハニカム体１とから
成るこの複合体は、高い動的応力を受ける場合にも極めて安定している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による蓄熱体を有するハニカム体の１実施形態の切断面図。
【図２】 ハニカム体と蓄熱体とから成る複合体のもう１つの実施形態の切断面図。
【図３】 ハニカム体の１実施形態の切断面図。
【図４】 蓄熱体及び加熱装置を有するハニカム体の１実施形態の断面図。
【図５】 もう１個の蓄熱体のハニカム体中における配置を示す図。
【図６】 別の蓄熱体を有するハニカム体の正面側の平面図。
【図７】 １実施形態のハニカム体中における廃ガスの概略的流れ過程を示す図。
【図８】 別の蓄熱体を有するハニカム体のもう１つの実施形態を示す図。
【符号の説明】
１ ハニカム体 ２ 蓄熱体 ３ ハニカム体の切断面図 ４ 蓄熱体の設置部 ５ 通路としての蓄熱体 ６ 電気加熱装置 ７ 金属薄板層の推移 ８ 巻孔 ９ 触媒活性面 １０ ジャケット管 １１ 接合範囲 １２ 固定要素 １３ 溝 １４ 金属薄板層 １５ 廃ガスの優先流動方向 １６ 逆方向の廃ガスの流動方向 １７ 円弧部分 Ｅ ハニカム体の寸法 Ｌ ハニカム体の長さ Ｏ 表面積 Ｖ 体積 ａ 蓄熱体の間隔 ＦＥ 単位面積 ＶＥ 単位体積
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｊ 35/02 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｃ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AB01 BA03 BA04 CA04 CA10 GA06 GA10 GA16 GA21 HA45 HA46 4D048 BA39X BB02 BB18 CC08 CC25 CC42 CC43 CC55 CC57 CC63 4G069 AA01 BA17 CA02 CA03 EA18 EA24 EB08 EE03 EE04

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 廃ガスを優先流動方向（１５）に貫流させることができ、優
    先流動方向（１５）に寸法（Ｅ）を有する廃ガス用ハニカム体（１）と、このハ
    ニカム体（１）の内部に配置され、少なくともその１個の蓄熱体（２）が所定の
    体積（Ｖ）を持つ、少なくとも１個の蓄熱体（２）とから成る複合体において、
    少なくともその１個の蓄熱体（２）が同じ体積（Ｖ）と、ハニカム体（１）の寸
    法（Ｅ）と同じ長さを有し、個々のシリンダー状の蓄熱体（２）の表面積よりも
    大きい表面積を有することを特徴とする廃ガス用ハニカム体と少なくとも１個の
    蓄熱体とから成る複合体。
  2. 【請求項２】 少なくとも１個の蓄熱体（２）が、同じ体積（Ｖ）のシリン
    ダー状蓄熱体（２）の１．５倍に相当する表面積と、ハニカム体（１）の寸法（
    Ｅ）に等しい長さ（Ｌ）とを持つことを特徴とする請求項１記載の複合体。
  3. 【請求項３】 ハニカム体（１）が少なくとも２個の蓄熱体（２）を備える
    ことを特徴とする請求項１又は２記載の複合体。
  4. 【請求項４】 ハニカム体（１）の端面（３）を介して比較的均一な熱の取
    り込みが行われるように、蓄熱体（２）が互いにほぼ等間隔にハニカム体（１）
    内に配置されたことを特徴とする請求項３記載の複合体。
  5. 【請求項５】 ハニカム体（１）が、少なくとも１個の蓄熱体（２）を配置
    する少なくとも１つの設置部（４）を有することを特徴とする請求項１乃至４の
    １つに記載の複合体。
  6. 【請求項６】 少なくとも１つの設置部（４）が通路（５）として形成され
    たことを特徴とする請求項５記載の複合体。
  7. 【請求項７】 少なくとも１個の蓄熱体（２）とハニカム体（１）が熱伝導
    的に接合されたことを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の複合体。
  8. 【請求項８】 少なくとも１個の蓄熱体（２）とハニカム体（１）が接合技
    術により結合されたことを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の複合体。
  9. 【請求項９】 少なくとも１個の蓄熱体（２）が単位面積（ＦＥ）毎に、同
    じ単位面積（ＦＥ）のハニカム体（１）よりも高い平均熱伝導率を有することを
    特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の複合体。
  10. 【請求項１０】 少なくとも１個の蓄熱体（２）が、ハニカム体（１）の同
    じ単位体積（ＶＥ）より高い単位体積当りの平均熱容量を有することを特徴とす
    る請求項１乃至９の１つに記載の複合体。
  11. 【請求項１１】 少なくとも１個の蓄熱体（２）が、２５０〜６００℃、特
    に３５０〜５００℃の温度範囲で相転位を生じる相転位物質で形成されたことを
    特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の複合体。
  12. 【請求項１２】 少なくとも１個の蓄熱体（２）が「固体−液体」相転位物
    質で形成されたことを特徴とする請求項１１記載の複合体。
  13. 【請求項１３】 少なくとも１個の蓄熱体（２）が「固体−固体」相転位物
    質で形成されたことを特徴とする請求項１１記載の複合体。
  14. 【請求項１４】 少なくとも１個の蓄熱体（２）が環状に形成されたことを
    特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載の複合体。
  15. 【請求項１５】 少なくとも１個の蓄熱体（２）が帯状に形成されたことを
    特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載の複合体。
  16. 【請求項１６】 少なくとも１個の蓄熱体（２）が針金状に形成され、該蓄
    熱体（２）の長さ（Ｌ）がハニカム体（１）の寸法（Ｅ）よりも長いことを特徴
    とする請求項１乃至１３の１つに記載の複合体。
  17. 【請求項１７】 少なくとも１個の蓄熱体（２）が、少なくとも部分的に金
    属薄板層（１４）の推移（７）に従うように配置され、積層体及び／又は巻体に
    形成され、一部パターニングされた金属薄板層（１４）を持ち、金属製ハニカム
    体（１）を有する請求項１乃至１６の１つに記載の複合体。
  18. 【請求項１８】 少なくとも１個の蓄熱体（２）が、少なくとも１つの巻孔
    （８）内に配置されたことを特徴とし、積層および／又は巻回により形成され、
    部分的にパターニングされた金属薄板層を有する金属からなるハニカム体と、少
    なくとも１つの巻孔（８）とを有する請求項１乃至１７の１つに記載の複合体。
  19. 【請求項１９】 少なくとも１個の蓄熱体（２）が電気により加熱可能に形
    成されたことを特徴とする請求項１乃至１８の１つに記載の複合体。
  20. 【請求項２０】 ハニカム体（１）が少なくとも部分的に触媒活性面（９）
    を有することを特徴とする請求項１乃至１９の１つに記載の複合体。
  21. 【請求項２１】 少なくとも１個の蓄熱体（２）がジャケット管（１０）と
    接合されたことを特徴する請求項１乃至２０の１つに記載の複合体。
  22. 【請求項２２】 少なくとも１個の蓄熱体（２）が、少なくとも１個の固定
    要素（１２）によりジャケット管（１０）と接合されたことを特徴とする請求項
    ２１記載の複合体。
  23. 【請求項２３】 少なくとも１個の固定要素（１２）が、少なくとも部分的
    に断熱材から成ることを特徴とする請求項２２記載の複合体。
  24. 【請求項２４】 少なくとも１個の蓄熱体（２）が、その表面積の１／４以
    下に相当し、かつジャケット管（１０）と直接接合された接合範囲（１１）を持
    つことを特徴とする請求項２１乃至２３の１つに記載の複合体。
  25. 【請求項２５】 少なくとも１個の蓄熱体（２）が、ハニカム体（１）を２
    個又はそれ以上の円弧部分（１７）に分割することを特徴とする請求項１乃至２
    ４の１つに記載の複合体。
  26. 【請求項２６】 少なくとも１個の蓄熱体（２）が、内側から外側に延びる
    スポーク状、特に帯状の蓄熱体として形成されたことを特徴とする請求項２５記
    載の複合体。
  27. 【請求項２７】 少なくとも１個の蓄熱体（２）が、蓄熱体（２）の材料か
    らなるジャケット管（１０）と接合されたことを特徴とする請求項２６記載の複
    合体。
  28. 【請求項２８】 廃ガスを優先流動方向（１５）に貫流させることができ、
    優先流動方向（１５）に寸法（Ｅ）を持つハニカム体（１）と、少なくともその
    １個の蓄熱体（２）が所定の体積（Ｖ）を持ち、かつ少なくとも１個の蓄熱体（
    ２）が、同じ体積（Ｖ）とハニカム体（１）の寸法（Ｅ）と同じ長さの個々のシ
    リンダー状の蓄熱体（２）よりも大きい表面積を持ち、ハニカム体の内部に配置
    された少なくとも１個の蓄熱体（２）とから成る複合体の動作方法において、廃
    ガスを、最初蓄熱体（２）の優先流動方向（１５）に沿って通し、次いで向きを
    変え、最後に逆の流動方向（１６）に蓄熱体（２）に通して熱伝導的に接触させ
    ることを特徴とするハニカム体（１）の動作方法。
  29. 【請求項２９】 蓄熱体（２）を、少なくとも１つの溝（１３）のある状態
    で環状に形成し、廃ガスを蓄熱体（２）の半径の外側に沿って優先流動方向（１
    ５）に通し、逆の流動方向（１６）で溝（１３）を通すことを特徴とする請求項
    ２８記載の方法。
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