JP2006515401A - 入れ子式に位置する往流領域及び還流領域を備え同じ側で排ガスの流出入を行う省スペース形排ガス後処理装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、第１の端面（４）と、第２の端面（５）と、第１の端面（４）と第２の端面（５）との間に延びて外被管（３）内に保持され排ガスが貫流可能であるハニカム構造物（２）を備えた排ガス後処理装置（１）に関する。
本発明の排ガス後処理装置（１）においては、第１の端面（４）に連結手段（７）が少なくともほぼ気密に連結され、この連結手段（７）を通って排ガスがハニカム構造物（２）の往流領域（８）内に流入し、排ガスが第２の端面（５）の後方にある流れ反転手段（１３）によって方向転換された後に還流領域（９）を通って逆流することができる。この排ガス後処理装置（１）は組込みスペースが僅かであり、極めて良好に排ガスの後処理を実施できるので有利である。従って、特に排気ターボ過給機の側方にあるスペースを特に有効に使用できるので有利である。本発明による排ガス後処理装置（１）は低コストで製造でき、熱的負荷の変動時にも優れた耐久性を示し、信頼性の高いものである。

Description

本発明は、ハニカム構造物と連結手段とを備えた排ガス後処理装置に関する。

自動車の登録台数の世界的な増加により多くの国々においては自動車による大気汚染の低減のために法的な排ガス規制値が導入されており、自動車から放出された排ガスの組成はこの排ガス規制値を満たさねばならない。これに必要な有害成分放出の削減は、比較的低い変換温度で良好な変換率を可能にする貴金属触媒の使用により行われる。更に、効果的な変換はできるだけ大きな反応表面積を提供できるかに係っている。この場合、自動車製造においては、ハニカム体を触媒担体として使用することが十分に普及している。ハニカム体は、流体が貫流可能である例えば通路のような多数の空洞を持ち、セラミックモノリシックとして又は金属製構造物として形成可能である。

金属ハニカム体は特に２つの代表的な構造形状に区別される。独国特許出願公開第２９０２７７９号明細書に代表例が示されている古くからの構造形状はスパイラル構造形状であり、主に平形薄板と波形薄板が互いに重ね合わされ、スパイラル状に巻回されている。他の構造形状の場合、ハニカム体は交互に配置された多数の平形薄板と波形薄板あるいは種々の波形薄板とから構成され、それらの薄板がまず１つの積層体（スタック）あるいは互いに絡み合わされる複数の積層体を形成する。すべての薄板の先端が外側に位置し、ハウジングあるいは外被管に結合され、これによって、ハニカム体の耐久性を高める多くの結合部が生ずる。その構造形状の代表例は、欧州特許第０２４５７３７号明細書あるいは国際公開第９０／０３２２０号パンフレットに記載されている。また、流れに影響を与えるためおよび／または個々の流通路間の交差混合を達成するために、薄板に補助的な構造物を設けることも古くから知られている。そのような構成の代表例は、国際公開第９１／０１１７８号パンフレット、国際公開第９１／０１８０７号パンフレットおよび国際公開第９０／０８２４９号パンフレットに記載されている。さらに、場合によっては流れに影響を与える他の補助的な構造物も備えた円錐形状ハニカム体も存在している。そのようなハニカム体は例えば国際公開第９７／４９９０５号パンフレットに記載されている。また、ハニカム体に特にラムダセンサを収容するためのセンサ用空所を設けることも知られている。その例は独国実用新案第８８１６１５４号明細書に記載されている。

この種のハニカム体はしばしば排ガス流路内で使用され、２つの端面を有している。排ガスはハニカム体内に一方の端面を通って流入し、他方の端面を通ってハニカム体から流出する。ハニカム体の組込みに極めて狭いスペースしか使用できず、同時にエンジンの近くへの組込みが行なわれる場合、１つのハニカム体を使用し、排ガスを唯１つの端面を通ってハニカム体内に流入させかつハニカム体から流出させると好ましい。つまり、この場合、ハニカム体内に２つの分離した流れ領域が形成されている。複流路式排ガスシステム内で使用するために２つの同心の流れ領域を備え、排ガスがそれらの流れ領域を同一方向につまり同じ流れ方向に交互に貫流するハニカム体は、例えば米国特許第６１５６２７８号明細書から公知である。それらの流れ領域はこの流れ領域の間にある管により分離されている。この種のハニカム体は製造に極めて費用を要し、その上その付加的な管がハニカム体の加熱挙動及び放熱挙動のような熱特性を悪化させる。同様に欧州特許第０８３５３６６号明細書から、ハニカム体が端面側にほぼ気密に配置された少なくとも１つの平らな隔壁を備え、それゆえ半円形断面の２つの部分領域を有するハニカム体を複流路式排ガスシステム内で使用できることは公知である。

上述したことをふまえて、本発明の課題は、価格的に有利に製造でき、かつ熱的負荷の変動下に優れた耐久性を有し、しかしそれにも拘わらず不利なスペース事情の下に省スペースで配置でき簡単に製造できる排ガス後処理装置を提供することにある。

この課題は請求項１に記載の特徴を有する排ガス後処理装置により達成される。有利な実施態様は従属請求項の対象である。

本発明による排ガス後処理装置は、第１の端面と、第２の端面と、第１の端面と第２の端面の間に延びて外被管内に保持され排ガスが貫流可能であるハニカム構造物を有している。第１の端面に連結手段が少なくともほぼ気密に接続され、連結手段を通って排ガスはハニカム構造物の往流領域に流入し、排ガスは第２の端面の後方にある流れ反転手段によって方向転換された後に還流領域を通って逆流することができる。

この種の排ガス後処理装置は僅かな空間を有効に使用できる。処理すべき排ガスは第１の端面を通ってハニカム構造物内に流入しかつ流出する。連結手段は、往流領域と還流領域とが同心的に或いは偏心的に配置されるように形成されている。空間的及び熱的要求に従って、往流領域を還流領域の内側或いは外側に配置してもよい。往流領域が還流領域の内側にあると好ましい。例えば還流領域が吸着材又は蓄積材料で被膜されているために、還流領域内に往流領域よりも低い温度を得ることが望ましい場合、流れ反転手段を断熱すべきではない。他の場合は断熱すると有利である。

ハニカム構造物の空洞に入口として特にほぼ規則的な流入口が形成されるが、付加的な補強隔壁または分離手段がハニカム構造物を貫通しないように、特に第１の端面がほぼ均質な構造物を有すると好ましい。従って例えば両方の領域を分離する管のような付加的な補強隔壁または分離手段は省くことができ、ハニカム構造物を価格的に手頃に製造できる。従って、セラミックス又は金属から成る通常のハニカム構造物を本発明による排ガス後処理装置の組立てに使用できる。なお「均質な」は、全ての通路が同じ形状及び／又は同じ大きさを持たねばならないことを必ずしも意味していない。

本発明による排ガス後処理装置の場合、ほぼ標準規格のハニカム構造物を使用でき、特に往流領域と還流領域とを分離する内管の形成を省くことができる。これは、排ガス後処理装置を価格的に手頃にかつ簡単に製造することを可能にする。往流領域及び還流領域は、連結手段により予め設定したように、ハニカム構造物の空洞の壁により互いに分離される。連結手段をハニカム構造物の第１の端面に少なくともほぼ気密に接続することは、例えば第１の端面がスリットを持ち、スリットのサイズが連結手段のサイズに応じて選択されることにより達成される。連結手段をハニカム構造物の端面のスリット内にラビリンスシールの形で突入させることにより、熱負荷の変動時でさえも、ハニカム構造物が連結手段の相対的膨張時にも損傷されることなく、ハニカム体に対する隔壁の気密性（シール）が高められる。

例えば、連結手段が空洞壁と或る角度で交差することに起因する比較的小さな漏れが発生すること、即ち少量の排ガスが往流領域内に流入する代わりに本来の還流領域内に流入することは、ハニカム構造物内の圧力及び流れ条件に基づいて微少である。

排ガス後処理装置の有利な実施態様によれば、第１の端面がスリットを有し、このスリット内に連結手段がほぼ気密に、特に滑り嵌めを形成して、嵌め込まれていると有利である。

滑り嵌めの形成は、構成部品、特にハニカム構造物の異なる熱膨張挙動が排ガス後処理装置を損傷させないという排ガス後処理装置の構成を可能にする。滑り嵌めの形成により、一方ではハニカム構造物から連結手段に力が作用せず、他方では連結手段からハニカム構造物に力が作用しない。

本発明の排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、連結手段は第１の端面内に圧入されている。

これは、第１の端面内にスリットを形成し、連結手段と第１の端面とを有利にかつ簡単に結合できる。このような結合はほぼ気密であり、比較的僅かな漏れは排ガス後処理装置の作動中の往流領域および還流領域内の圧力及び流れ条件に基づいて微少である。

本発明による排ガスの別の有利な実施態様によれば、連結手段はほぼ第１の端面上に載っている。

これは連結手段と第１の端面との結合を容易にかつ価格的に手頃に形成することを可能にする。

本発明による排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、連結手段と第１の端面との間に第１の密閉手段が形成されている。

この第１の密閉手段は、耐熱性および耐腐食性に、連結手段の縁部と第１の端面との間に気密に載っている例えばシールリングの形に形成されている。

排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、連結手段が円錐形に拡がった管として形成されている。

連結手段を円錐形に拡がった管として形成することは、本発明による排ガス後処理装置を簡単に組立てることを可能にする。この場合、連結手段は排出手段を貫通して中心に通される。排出手段は、還流領域を流れる排ガスを放出する役目をし、断面ほぼ球欠状に形成可能である。排出手段は排ガス後処理装置からの排ガスの排出を一箇所で、例えば管等の接続のためにフランジを形成することにより可能にしなければならない。この場合、円錐形に拡がった管が球欠状の排出手段を通過し、その場合円錐形に拡がった管及び／又は球欠状の排出手段の熱移動がそれぞれの他の構造部材を損傷させないことが特に保証される。

排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、ハニカム構造物がセラミックス材料から構成されている。しかし、ハニカム構造物を金属材料から構成することも同様に可能である。これに関連して、ハニカム構造物は、少なくとも部分的に構造化されている少なくとも１つの金属層を巻付けることによって、或いは少なくとも一部が少なくとも部分的に構造化されている複数の金属層を巻付けることによって組立てられる。或いは、ハニカム構造物は、少なくとも一部が少なくとも部分的に構造化されている複数の金属層を積層し互いに絡み合わされることによって組立てられていると特に有利である。この結合の意味での「金属層」は薄板の他に、薄板と少なくとも部分的に流体が貫流可能である材料との組合わせ、並びに少なくとも部分的に流体が貫流可能である材料からなる層でもある。この種の層は任意にハニカム構造物の組立てに互いに組合せることができる。

こうしてスパイラル形ハニカム構造物を組立てることができ、更に、複数の積層体を例えばＳ字型に絡み合わせることにより、又は同じ方向に３つの積層体を絡み合わせることによってもハニカム体を組立てることができる。例えば波形の金属層の場合波長に一致する構造繰返し長さを持つ構造化された金属層とほぼ平形の金属層とから組立てると、構造化された金属層と平形の薄板との間に通路又は空洞が形成される。

排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、往流領域及び／又は還流領域の空洞の壁を形成する区間の少なくとも一部にある金属層の少なくとも一部に、特に少なくとも部分的に構造化された金属層の構造繰返し長さよりも大きなサイズを有する穴が形成されている。

それらの穴はほぼ平形の金属層にも、構造化された金属層にも形成してよい。こうして排ガスに渦を生じさせる空洞を形成でき、これが変換率を有利に改善する。さらに、穴の形成はハニカム構造物、特にハニカム構造物を被膜する際の製造コストを低減させる。

排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、往流領域及び／又は還流領域の空洞の壁を形成する区間の少なくとも一部にある金属層の少なくとも一部分が、少なくとも部分的に流体が透過可能である材料から形成されている。

これは開放形粒子フィルタの組立てを簡単に可能にする。粒子フィルタは、この粒子フィルタが基本的に粒子を完全に通過させ、詳しくは、本来ろ過除去すべき粒子より相当大きな粒子も通過させるとき、開放形と呼ばれる。これによって、そのようなフィルタは作動中にたとえ粒子が凝集しても閉塞されない。粒子フィルタの開放度の適当な測定方法は、例えば、どんな直径の球状粒子までそのフィルタを流動できるかを検査することにある。この用途の場合、特に直径が０．１ｍｍであるかそれより大きい球体がなお通過できるとき、好適には、０．２ｍｍより大きな直径の球体が通過できるとき、フィルタは開いている。

この材料を貫流中に壁に粒子が堆積する。この壁の貫流は壁の前後の圧力差によって促進される。圧力差は、少なくとも部分的に流体が透過する材料から形成されていない金属層に転流部及び／又は流れ案内面を形成することにより惹起され及び／又は遅延される。転流部及び／又は流れ案内面は、金属層の、後に往流領域及び／又は還流領域内に空洞の壁を形成する区間内にのみ形成される。ほぼ平形の金属層及び／又は少なくとも部分的に構造化された金属層は、少なくとも部分的に流体が透過する材料から形成してもよい。本発明による排ガス後処理装置を粒子フィルタとして形成すると、省スペースの粒子フィルタの組立てが有利に可能になる。

本発明の排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、往流領域及び／又は還流領域の空洞の壁を形成する区間の少なくとも一部にある金属層の少なくとも一部に、転流部、少なくとも部分的に構造化された金属層の構造繰返し長さよりも小さいサイズを有する穴、流れ案内面及び／又は微細構造物が形成されている。

転流部は切り起こし部を持つ穴を意味し、穴のサイズは少なくとも部分的に構造化された金属層の構造の構造繰返し長さよりも小さい。切り起こし部は流れ案内面を形成する。穴と流れ案内面との協働により、流れに渦を生じさせ、隣接する空洞間に流れを生じさせる横方向の流れ成分が生ずる。流れの渦は境界層流の形成を有利に防止し、変換率を高める。同じ目的で、少なくとも部分的に構造化された金属層の構造高さよりも明らかに低い構造高さを有する微細構造物も役立つ。転流部、穴、流れ案内面及び微細構造物は、ほぼ平形の金属層上もしくは金属層内に、並びに少なくとも部分的に構造化された金属層上もしくは金属層内にも形成してよい。転流部、流れ案内面及び微細構造物は排ガスの主流れ方向に対してそれぞれ任意の角度でハニカム構造物内に形成可能である。

排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、往流領域及び／又は還流領域の空洞の壁を形成する区間の少なくともの一部にある金属層の少なくとも一部が被膜され、特に触媒活性物質で被膜されている。

本発明によれば、往流領域の空洞の壁を形成する区間も、還流領域の壁を形成する区間も、少なくとも金属層の一部を被膜する、特に触媒活性物質で被膜することができる。例えば、往流領域及び還流領域を共に触媒活性物質で被膜することができる。全く同様に、酸化触媒コンバータと粒子フィルタとの組合せをコンパクトにするために、往流領域の空洞の壁に酸化触媒被膜を設け、還流領域の空洞の壁を少なくとも部分的に流体が透過する材料から形成することも可能である。酸化触媒コンバータの範囲に形成された二酸化窒素（ＮＯ₂）は、この場合、有利に粒子フィルタの範囲を連続的に再生する役目をする。

本発明の排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、往流領域及び／又は還流領域の壁が少なくとも部分領域に被膜を有する。

この場合、部分領域は流れ方向に形成されていてもよい。即ち往流領域又は還流領域は、それぞれの貫流方向に被膜を有する領域或いは被膜を有しない領域を持つ。更にまた、例えばそれぞれの貫流方向に対して垂直な方向の部分領域も被膜が形成されていてもよい。従って、例えば往流領域に被膜を有する内部領域を形成することができ、一方他の領域、例えばその内部領域の外側は被膜を有しないか又は他の被膜を有してもよい。往流領域及び／又は還流領域の壁はこれらの領域内の空洞又は通路の壁である。被膜はウオシュコートであっても又はウオシュコートを含んでいてもよい。

本発明の排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、被膜が少なくとも往流方向及び／又は還流方向において不均質である、特に被膜の存在に関して、被膜の種類に関して及び／又は被膜（すなわち被膜面、被膜内及び／又は被膜上）に惹起される種々の物理的及び／又は化学的作用に関して不均質である。

往流方向は往流領域を貫流可能な流れ方向であり、一方還流方向は還流領域を貫流可能な流れ方向である。この場合ハニカム構造物の貫流に関する全般的なパラメータが重要であり、局所的に往流領域内にも還流領域内にも別の流れ方向が生じ得る。

ここで「不均質」は、特に往流領域及び／又は還流領域の壁の被膜がそれぞれ流れ方向で異なることを意味する。従って、例えば或る部分領域が被膜を有し、一方他の部分領域が被膜を有していないこともある。更に異なる種類の被膜を形成することもできる。被膜すなわち被膜面、被膜内及び／又は被膜上に惹起される上述した物理的及び／又は化学的作用は、被膜自体の他に、被膜内に貯蔵された粒子によっても惹起される。従って、例えば貯蔵された貴金属触媒により、排ガスの１種類又は複数種類の成分を少なくとも一時的に吸着させ他の時点では例えば別の温度で再び脱着させる等の化学反応を接触作用で起こさせる部分領域を形成してもよい。これらの物理的及び／又は化学的作用は、同様に被膜の上方に（つまり例えば被膜の上方範囲内に）、被膜内に、例えば多孔性の被膜又は著しく表面を拡大させる種類の被膜により促進されて、及び／又は被膜上で（つまり被膜の表面上で）も惹起可能である。

ハニカム構造物を全体として、境界面まで２種類の被膜で形成すると特に有利である。これは特に、製造後のハニカム構造物を、その一方の端面から第１の被膜剤を含む浴槽内に浸漬し、その後引き上げ、ここで他方の端面から第２の被膜剤を含む浴槽内に浸漬する。このようにして被膜したハニカム構造物を本発明による排ガス後処理装置に使用した場合、排ガスはまず往流領域内の第１の被膜を有する領域を貫流し、その後さらに往流領域内の第２の被膜を有する領域を貫流する。排ガスは、流れ反転手段内で方向変換された後、まず還流領域内の第２の被膜を有する領域を貫流し、その後還流領域内の第１の被膜を有する領域を貫流する。特に、第１の被膜を三元触媒被膜として、第２の被膜をＨＣ吸着被膜すなわち炭化水素を少なくとも一時的に吸着する被膜として、或いはその逆に実施すると有利である。更に、排ガスを二度方向変換させると有利であり、その際排ガスは、排ガス後処理装置内への流入時と同じ方向に排ガス後処理装置から流出する。そのために、第２の端面の外径に一致せず第２の端面の外径よりも小さい外径を有する第１の流れ反転手段が第２の端面に形成される。第１の端面の往流領域の外側に、排ガスに新たな方向変換を生じさせる第２の流れ反転手段が形成されている。これによって、ハニカム構造物の内部の不均質な被膜と、流体が貫流可能である唯１つの空洞を表す往流領域とを簡単に組合わせることができる。

本発明による排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、往流領域及び／又は還流領域が、軸線方向の複数の部分領域の内の少なくとも１つの部分領域に、
ａ）酸化触媒被膜
ｂ）三元触媒被膜
ｃ）吸着被膜
ｄ）窒素酸化物吸着被膜
ｅ）炭化水素吸着被膜
ｆ）選択触媒還元被膜
の少なくとも１つを有する。

ａ）〜ｆ）の被膜の種類に従って、およびａ）〜ｆ）の被膜の組合せに従って、本発明による排ガス後処理装置は多岐に亘る適用分野に使用できる。このようにして、特に、直列に貫流可能である多数の部分領域を備え、各部分領域がａ）〜ｆ）の少なくとも１つの被膜を有する排ガス後処理装置を形成できる。

排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、往流領域の空洞の壁を形成する金属層の区間が第１の比熱容量を有し、還流領域の空洞の壁を形成する区間が第２の比熱容量を有し、金属層の少なくとも一部では第１の比熱容量が第２の比熱容量と異なっている。

これは、往流領域が還流領域とは異なる比熱容量を有するハニカム構造物の組立てを可能にする。従って例えば、往流領域又は往流領域の一部のみに比較的低い比熱容量を持ち、それにより往流領域の迅速な加熱、従って触媒変換の迅速な開始を可能にするハニカム構造物の製造が可能になる。

排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、金属層の少なくとも一部では、往流領域の空洞の壁を形成する区間が、還流領域の壁を形成する区間と、
Ａ）材料の厚さ
Ｂ）補強構造物の形成、寸法及び厚さ
Ｃ）被膜の形成および組成
の少なくとも１つにおいて異なっている。

各特性量Ａ、Ｂ、Ｃは、個々に或いは互いに組合せて有利に、往流領域の第１の比熱容量が還流領域の第２の比熱容量とは異なっているハニカム体の形成を可能にする。例えば、金属層、特に薄板の対応する領域内の材料厚さが例えば金属層の縁を折返すことにより高められることによって、還流領域内に更に大きな比熱容量を獲得できる。それらの領域の幾つかに、例えば金属層に結合された付加的な材料層内に構成された補強構造物を形成することによっても、同様な効果を達成できる。層の厚さを少なくとも領域内で変化させる全ての方式において、構造化された金属層の構造に相応に適合させることができ、従って有利には連続した取付面を隣接する金属層に形成でき、それゆえこの隣接する金属層への良好な結合を形成することができる。金属層の領域の比熱容量は被膜の形成によっても変えることができる。こうして金属層の１つの区間に被膜を設け、一方別の区間は被膜を有しないか又は他の被膜を有することができる。

排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、往流領域及び／又は還流領域の空洞の壁を形成する金属層の区間が不均質な比熱容量を有する。

例えば往流領域の最初に貫流される部分領域の比熱容量を往流領域の残部領域の比熱容量よりも低くして、接触変換の迅速な開始を可能にするとよい。

排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、往流領域の壁を形成する構造化された金属層の区間が第１の構造繰返し長さ、第１の構造高さ及び第１の構造形状を持つ構造を有し、一方還流領域の壁を形成する区間が第２の構造繰返し長さ、第２の構造高さ及び第２の構造形状を持つ構造を有し、第１の構造繰返し長さが第２の構造繰返し長さと異なり、及び／又は第１の構造高さが第２の構造高さと異なり、及び／又は第１の構造形状は第２の構造形状と異なる。

これは、有利には往流領域及び／又は還流領域において異なるセル密度及び／又はセル形状を有するハニカム構造物の組立て、或いは往流領域及び／又は還流領域がセル密度及び／又はセル形状の異なる部分領域を有するハニカム構造物の組立てをも可能にする。本発明によれば、往流領域及び／又は還流領域の壁を形成する金属層の領域の上述した構成の如何なる組合せも可能である。

本発明の排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、ハニカム構造物の第２の端面の後方に、往流領域から流出する排ガスの流れ方向を反転させて排ガスを還流領域内に流入させる流れ反転手段が配置されている。この関連において、流れ反転手段がほぼ半殻状に、特に中央部に窪みを有するほぼ半球として形成されていると特に有利である。

本発明の排ガス後処理装置の別の有利に形態によれば、流れ反転手段がほぼ半殻状に、特にほぼ半球として、ほぼ半球欠体として、或いは片側を閉鎖したほぼ円筒体として、場合によってはそれぞれの中央部に窪みを備えるように形成されている。半殻状の流れ反転手段を使用すると、流れ反転手段を容易にかつ価格的に手頃に形成できるので有利である。片側を閉鎖した円筒体の形の流れ反転手段は縦断面で見て片側の開いている長方形に形成されている。

本発明の排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、第１の端面に、還流領域を貫流する排ガスと第１の端面を通って連結手段の外側に出て行く排ガスとを集める収集室が形成されている。

連結手段の外側とは、例えば往流領域が同心的に還流領域の外側に形成されている場合、連結手段が収集室の外側にも存在できるので、例外として解釈されたい。

本発明の排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、収集室がほぼ球欠状に、半球状に又は閉鎖された半円筒の形に形成されている。

これらの形状は容易に製造可能であり、また熱応力の吸収に極めて適している。

本発明の排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、収集室及び／又は外被管に連結されて、還流領域を貫流する排ガスを排出可能な流出手段が形成されている。

流出手段を、外被管及び／又は収集室に対する適当な連結手段を有する単管として又はフランジとして形成し、外被管に結合する場合この外被管は任意の箇所に拡大部分を持っていてもよく、この拡大部分は排ガスを収集室からこの拡大部分を通って流出手段へ流すことを可能にする。流出手段を収集室に結合して形成することは、流出手段を収集室内の対応する凹所にほぼ気密に結合し、例えば溶接することによって特に簡単に実現できる。本発明によれば、特に収集室及び／又は流出手段を鋳造部品として形成することも可能である。収集室と流出手段とを有利に単一部品として形成してもよい。

本発明の排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、流出手段が外被管及び／又は収集室に気密に結合され、及び／又は収集室が外被管に気密に結合されている。

本発明の排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、連結手段が収集室を通って、或いは流出手段が連結手段を通って、通過区間内を通過している。

本発明の排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、通過区間内で、連結手段と収集室との間に或いは通過区間と連結手段との間に、熱的接合部、ろう付け結合部又は溶接結合部、特に有利には溶接結合部が形成されている。

熱的接合部の形成はこの接合部により保持力を吸収できるので有利である。

本発明の排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、通過区間内に滑り嵌めが形成されている。

通過区間内の滑り嵌めは、熱的負荷の変動時に、構造部材、特にハニカム構造物の縦方向膨張の良好な膨張補償の他に保持力の吸収を可能にするので有利である。

本発明の排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、通過区間内に第２の密閉手段が形成されている。

特に耐熱性かつ耐食性の第２の密閉手段と滑り嵌めとの組合せは、優れた気密性を非常に優れた膨張補償に結び付ける。

本発明の排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、収集室及び／又は流出手段が外被管よりも耐変形性に形成されている、特に外被管よりも厚い材料厚みを有している。

収集室及び／又は流出手段の耐変形性（変形強度）は、特に往流方向もしくは還流方向に対して直角方向に変形する際外被管の耐変形性（変形強度）よりも大きい。従って、排ガス後処理装置は全体として有利に収集室及び／又は流出手段のみで保持することができ、場合によっては流れ反転手段に更に支承部を取付けることも可能である。これは外被管を形成する際の費用を節約できる。

本発明の排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、少なくとも１つの測定センサが特に流れ反転手段内に設置されている。

測定センサは特に自動車製造において排ガス後処理装置をオンラインで監視する場合に例えばいわゆる車上診断（Ｏｎ Ｂｏａｒｄ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ、ＯＢＤ或いはＯＢＤ ＩＩでも）に使用される。

本発明の排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、測定センサは次の測定量、
ａ）排ガスの酸素含有量
ｂ）排ガスの温度
ｃ）排ガスの少なくとも１種類の成分の割合
ｄ）排ガスの流速、
ｅ）排ガスの体積流量密度
の少なくとも１つを測定できる。

特にラムダセンサによる排ガスの酸素含有量の測定並びに排ガスの温度の測定はしばしば特にＯＢＤ（車上診断）を必要とする。測定センサをハニカム構造物自体の中に設置した場合、測定センサが突入している空洞又は通路数に関する妥協を余儀なくされる。というのは、一方では、できるだけ多数の空洞に亘って平均化されている測定信号を得るために、できるだけ多くの空洞が所望され、他方では、例えばハニカム構造物を触媒担体として形成する際、その触媒活性表面をできるだけ失われないようにするために、測定センサと交差する空洞の個数をできるだけ少なくする必要があるからである。この場合、測定センサを流れ反転手段内に設置すると有利である。というのは、そこでは往流領域の全ての空洞に亘って平均化された測定信号が、例えば触媒表面を失うことなく得られるからである。特に測定センサはラムダセンサ及び／又は温度センサとして形成してもよい。

本発明の排ガス後処理装置の別の有利な実施態様によれば、少なくとも１つの試薬供給ユニットが特に流れ反転手段内に設置されている。

特に尿素のような還元剤を供給するための試薬供給ユニットを流れ反転手段内に設置することは、ハニカム構造物内に設置するのに比べてスペースを節約でき、低コストを可能にする。更に流れ反転手段が遮音手段を例えば被膜の形で又は案内面等の形で有すると有利である。更に、排ガスが排ガス後処理装置を貫流する際に往流領域、還流領域、流れ反転手段、及び場合によっては流出手段を備えた収集室のような個々の範囲内で受ける圧力損失はほぼ同じである。

本発明を以下において図面に基づいて詳述するが、本発明は図面に示された実施例に限定されない。
図１は本発明による排ガス後処理装置の第１実施例の概略断面図、
図２は本発明による排ガス後処理装置のハニカム構造物の端面側から見た図、
図３は図２のハニカム構造物を構成するための金属層を示す概略図、
図４は転流部を持つ金属層の１例を示す図、
図５は微細構造物を持つ通路の１例を示す図、
図６は本発明による排ガス後処理装置の第２実施例の縦断面図、
図７は本発明による排ガス後処理装置の第３実施例の縦断面図、
図８は本発明による排ガス後処理装置の第４実施例の縦断面図、
図９は本発明による排ガス後処理装置の第５実施例の縦断面図、
図１０は本発明による排ガス後処理装置の第６実施例の縦断面図を示す。

図１は、外被管３内にハニカム構造物２が保持されている排ガス後処理装置１の概略縦断面図を示す。ハニカム構造物２は第１の端面４と第２の端面５とを持ち、それらの間に流体が貫流できる空洞が延びている。この空洞は特に通路と呼ぶことができる。処理すべき排ガス流６は、円錐形に拡がった管の形に形成された連結手段７を通ってハニカム構造物２内に流入する。連結手段７は、第１の端面４がスリットを有しこのスリット内に端面側から嵌め込むことにより、第１の端面４にほぼ気密に結合されている。特にこの連結はほぼ気密な滑り嵌めの形で実施されている。さらに、スリット内に、連結手段７と共に滑り嵌めを形成する短い管片を嵌め込んでもよい。

連結手段７を通って第１の端面４に向かう流れにより、往流領域８及び還流領域９が形成される。往流領域８は還流領域９の内側にある。往流領域８内を排ガスは主に往流方向１０に流れ、一方還流領域９内を排ガスはほぼその逆に還流方向１１に流れる。往流領域８と還流領域９とは全く特別な構造的手段により互いに分離されているのではなく、特に往流領域８を還流領域９から分離する中間管は存在しない。往流領域８と還流領域９との分離１２は、連結手段７の後方の領域内に位置し流体が貫流可能である空洞の壁でできている。その結果、往流領域８と還流領域９との間の分離１２は固有の構造部材を表さず、寧ろ上述したように理解されたい。

往流領域８を還流領域９から分離するための基本的に特別な措置が全く講ぜられていないので、ハニカム構造物２として、場合によっては、第１の端面４にスリットだけを設ける必要はあるが、セラミックス又は金属層からなる通常のハニカム構造物を使用することができる。

往流領域８を流れる排ガスは、第２の端面５を通ってハニカム構造物２を出て行き、流れ反転手段１３内に流入する。流れ反転手段１３は半殻状に形成されていてもよく、この場合には１つの窪み１４及び２つの隆起部１５を有する。窪み１４は、往流領域８を流れる排ガスがその第２の端面５から流出する範囲の前方の中心に形成されている。

流れ反転手段１３の形状により、排ガスの流れ方向の反転１６が行われ、排ガスはその後第２の端面５を通って還流領域９内を還流方向１１に流れる。流れ反転手段１３は、意図していない排ガス損失を回避するために、例えば溶接又はろう付けにより外被管３に気密に接合されている。熱損失を回避するために、断熱部３９を設けてもよい。

排ガスは、ハニカム構造物２の全長を貫流した後、ハニカム構造物２から第１の端面４を通って連結手段７の外側に出て行き、排出手段１７内に流入する。排出手段１７は収集室１８とこれから分岐した流出手段１９とで形成されている。流出手段１９はフランジとして或いは管としても形成可能である。処理済み排ガス流２０は流出手段１９を通って排ガス後処理装置１から出て行く。排出手段１７も、意図していない排ガスの放出を回避するために、外被管３に気密に接合されている。

この実施例において、収集室１８は球欠状に形成されている。流出手段１９は球欠体に接合された管として形成されている。連結手段７は球欠状の収集室１８を貫通している。収集室１８を半球として、或いは片側を閉鎖した円筒体として形成することも可能である。

図２は、本発明による排ガス後処理装置１のハニカム体２１の端面側から見た図を示す。ハニカム体２１は外被管３内に固定されているハニカム構造物２から構成されている。ハニカム構造物２は、流体が貫流可能である通路２４を形成するほぼ平形の金属層２２と構造化された金属層２３とから組立てられている。第１の端面４は連結手段７が嵌り込むスリット２５を有する。即ちスリット２５の位置、形状、厚さ及び寸法は連結手段７に合させてある。スリット２５および連結手段７は、連結手段７がハニカム構造物２の第１の端面４に特にラビリンスシールの形で少なくともほぼ気密に接続されるように形成されている。

図２に示したハニカム構造物２は、金属層２２、２３の３つの積層体（スタック）を同じ方向に巻付けて形成されている。個々の積層体はほぼ平形の金属層２２と構造化された金属層２３とを交互に積層することにより形成されている。各積層体は、中心点２６の回りで折りたたまれ、その後それら３つの積層体を組合せて、同じ方向に巻き付けられる。

例えば往流領域８及び／又は還流領域９の空洞内に穴２７を形成し、穴２７のサイズが構造化された金属層２３の構造の構造繰返し長さよりも大きくなるようにしたい場合、例えば図３に示してあるような金属層２２、２３からハニカム構造物２の組立てが行なわれる。図３は穴２７を有する金属層を示す。なお、この金属層はほぼ平形の金属層２２である。同様に少なくとも部分的に構造化された金属層２３に穴２７を形成することも可能である。

金属層２２はハニカム構造物２を横方向２８に見て５つの区間に分割されている。厳密に５つの部分区間に分割することは、往流領域８内にもまた還流領域９内にも穴２７を形成する必要があることに起因する。本発明によれば、別の数の部分区間を持つ金属層２２も可能である。穴２７の図３に示した位置、寸法及び形状は一例であり、本発明によれば穴２７の別の位置、寸法及び形状も可能である。特に１つの区間に異なる大きさ及び形状の穴２７を形成してもよく、或いは形状及び寸法が異なっている穴２７を有する区間を形成してもよい。

この積層体を形成する場合、金属層２２を折り目軸線２９の回りで折りたたむ。内側区間３０は、ハニカム構造物２の製造後に往流領域８の空洞の壁の一部を形成し、一方中間区間３１は連結手段７の後方にあり、従って往流領域８を還流領域９から分離する役目をする。それ故、内側区間３０は穴２７を持ち、一方中間区間３１は穴を有していない。

中間区間３１はハニカム構造物２内の金属層２２の相対位置を考慮するために種々の大きさに形成されている。中間区間３１のサイズにとって、金属層２２がどのような角度で連結手段７の後方にある区間と交差するかが重要である。ここでは図２からわかるように種々の角度が可能である。それらの交差角がフラットであればあるほど、往流領域８を還流領域９から有効に分離することを保証するために、対応する中間区間３１のサイズを大きくしなければならない。即ち交差角が極めて鋭角であるとき、中間区間３１のサイズは小さくてよい。さらに、連結手段７に対する金属層２２の位置に応じて、中間区間３１の中心は折り目軸線２９からそれぞれ異なる間隔を持つことができる。

中間区間３１に続く外側区間３２は、これらの外側区間３２がハニカム構造物２の製造後に還流領域９の空洞の壁を形成するので、同様に穴２７を持っている。縁区間３３は、例えばろう付け及び／又は溶接により外被管３と堅牢な接合を可能にするために、穴を有していない。

穴２７のサイズが構造化された金属薄板２３の構造の構造繰返し長さよりも大きいことが保証されている限り、穴２７は如何なる形状及びサイズを有していてもよい。こうして、排ガスが貫流できる連通した空洞又は通路が形成される。ハニカム構造物２の縦方向３４にある金属層２２の縁には、この金属層２２が翻り裂けるのを阻止するために穴２７を形成しないと好ましい。

ハニカム構造物２の別の構造形態の場合、金属層２２、２３は、往流領域８と還流領域９との空洞の壁だけが穴２７を持つことを保証するために、相応の穴２７を備える必要があるが、これらの領域８、９は互いに効果的に分離されている。

図４は、ほぼ平形の金属層２２及び／又は構造化された金属層２３内の外側区間３２及び／又は内側区間３０内に形成可能な転流部を有する金属層の一例を示す。転流部は穴３５と切り起こされた流れ案内面３６とから構成されている。転流部は主として２つの作用を有する。即ち、穴３５はハニカム構造物２の２つの隣接する空洞内の流れの混合を行う横方向の流れ成分を形成し、流れ案内面３６は補助的に空洞内の流れに渦流を生じさせて境界面の層流を防止し、それにより変換率を高める。

境界面の界面層流は、図５からわかるように、微細構造物の形成により減らすことができる。図５は、排ガスが流れ方向３７に貫流する通路２４を示し、微細構造物３８が形成されている。微細構造物３８の上流に、境界面流れを生じる層流又は準層流（いわゆる「プラグ流」）の流れ分布Ｐが形成されている。境界面流れの場合、実際に最外縁部内の気体分子だけが通路２４の表面と接触し、従って排ガス全体の比較的僅かな変換率が達成されるに過ぎない。この変換率は、排ガスが微細構造物３８の傍を流れ過ぎる際に渦を形成し境界面流れを中断させることによって、改善できる。

穴２７を区間３０、３２内に形成する図３に関する上述の説明は、全く同様に区間３０、３２が受けるであろう他の全ての種類の構造上の変化に関係する。例えば、区間３０、３２を、ハニカム構造物２を組立てる際に、往流領域８が還流領域９とは、次の１つ又は複数の特性、即ち比熱容量、通路数もしくは通路の形状、空洞の形状、被膜、触媒活性物質の種類と濃度、転流部の種類と個数、少なくとも部分的に構造化された金属層２３の構造繰返し長さよりも小さいサイズを有する穴３５、流れ案内面３６及び／又は微細構造物３８及びそれらの区間の多孔度が異なるように形成することが全く同様に可能である。これは特に、折り目軸線２９に対する区間３２の相対位置並びにハニカム構造物２の横方向２８への区間３０、３２の寸法に当てはまる。金属層２２、２３は、往流領域８及び／又は還流領域９が縦方向３４の複数の部分領域に分割されるように形成されていてもよい。これらの部分領域は上記の特性の１つ又は複数が異なっていてもよい。

往流領域８内で酸化触媒コンバータとして、また還流領域９内で開放形の粒子フィルタとして動作する、或いはまたその逆であってもよいハニカム構造物２を用いて、排ガス後処理装置１を形成すると特に有利である。特に、往流領域８及び／又は還流領域９の空洞の壁を形成する区間３０、３２を、少なくとも部分的に流体が貫流可能である材料から形成することが可能である。このような材料は例えば金属繊維材料、特に焼結した金属繊維材料がある。往流領域８が少なくとも部分的に還流領域９よりも大きな比熱容量を有する或いは小さな比熱容量を有するハニカム構造物２を形成することもできる。

図６は、本発明による排ガス後処理装置１の第２実施例の縦断面を示す。この排ガス後処理装置１は外被管３内に保持されているハニカム構造物２を有する。以下においては、即ち、特に図６〜１０に基づく全ての実施例の説明の際、第１実施例との相違点だけが述べられる。その他の点は上述した図１〜図５に対してなされた説明に完全に一致する。

この第２実施例は、片側を閉鎖した円筒体の形状に形成された流れ反転手段１３を有している。この種の流れ反転手段１３はその縦断面内において片側を開いている長方形の形状を有する。この種の流れ反転手段１３も、ハニカム構造物２の往流領域８から還流領域９へのガス流の反転１６を可能にする。収集室１８と流出手段１９とから成る排出手段１７は鋳造部品として形成可能である。排出手段１７の変形強度（耐変形性）は、有利に例えば外被管の変形強度（耐変形性）よりも、種々異なる材料で形成することにより或いは異なる材料厚さ（図示せず）に形成することによっても大きくすることができる。

連結手段７は、ハニカム構造物２の第１の端面４内に押込み部位４０で、連結手段７と往流領域８との間にほぼ気密な結合が生じるように押し込まれている。

図７は、本発明による排ガス後処理装置１の第３実施例の縦断面を示す。半球状の流れ反転手段１３内に、１つの測定センサ４１、特にラムダセンサ及び／又は温度センサが設置されており、測定センサ４１の感応部が流れ反転手段１３とハニカム構造物２の第２の端面５との間の範囲内に突入し、測定値をこの容積から取出す。本発明によれば、測定センサ４１を他の形状に形成された流れ反転手段１３内に設置することも、また複数の測定センサ４１を設置することも可能である。少なくとも１つの測定センサの代わりに、又は少なくとも１つの測定センサ４１に追加して、流れ反転手段１３内に、その形状に関係なく、少なくと１つの試薬供給ユニット（図示せず）を設置してもよく、試薬供給ユニットにより試薬、例えば尿素のような還元剤を、反転１６中のガス流に入れることができる。少なくとも１つの測定センサ４１も、また少なくとも１つの試薬供給ユニットも任意の角度でかつ任意の位置で流れ反転手段１３内に嵌め込むことが可能である。

連結手段７はハニカム構造物２の第１の端面４上に載っている。連結手段７と第１の端面４との間には、有利には往流領域８と還流領域９との間の補助的密閉を可能にする第１の密閉手段４２が形成されている。しかし、本発明によれば、この第１の密閉手段４２を形成せずに、つまり連結手段７を第１の端面４上に直接載せることも可能である。

図８は、本発明による排ガス後処理装置１の第４実施例を示す。図８は、連結手段７が収集室１８を貫通して出て行く通過区間４３を示している。この通過区間４３内で連結手段７と収集室１８とが１個の滑り嵌め４４を形成している。付加的に、意図していない排ガス漏れ損失を阻止するための補助的密閉を生じる第２の密閉手段４５が形成されている。しかし、本発明によれば、第２の密閉手段４５を持たない滑り嵌め４４の形成も可能である。第１の密閉手段４２も、第２の密閉手段４５も、耐熱性及び耐腐食性の材料、例えば適切なプラスチックから形成されていると有利である。

通過区間４３内に滑り嵌め４４を形成することは、排ガス後処理装置１の作動中の熱的負荷の変動時の膨張を有利に補償する。

図９は、本発明による排ガス後処理装置１の第５実施例の縦断面を示す。この実施例においては、通過区間４３内に熱的接合部、特に溶接接合又は硬ろう接合部、特に好ましくは溶接接合部が連結手段７と収集室１８との間に形成されている。

更に図９におけるハニカム構造物２は不均質に形成されており、ハニカム構造物２の往流領域８は還流領域９と異なって形成されている。ハニカム構造物２は例えばこれまで示してきたように複数の金属層から組立てられ、これらの金属層の内少なくとも一部が少なくとも部分的に構造繰返し長さおよび構造の振幅で構造化されている。往流領域８内には構造繰返し長さよりも大きいサイズを有する穴が形成されており、それによりハニカム構造物２の複数の空洞もしくは通路を互いに連通する空隙４６が形成されている。この種の空隙４６は還流領域９内に形成されていない。還流領域９の壁は、還流領域９内に粒子フィルタが形成されるように、少なくとも部分的に流体が貫流可能である材料から形成されている。往流領域８の特性及び還流領域９の特性との別の組合せも本発明により可能である。往流領域８においても還流領域９においても、ここで述べた全ての手段または引用した従来技術に記載されている全ての手段の形成、すなわち、特に少なくとも部分的に流体が貫流可能である材料からの壁の形成、特に構造繰返し長さよりも小さい又は大きいサイズを有する穴の形成、微細構造物、転流部及び／又は流れ案内面の形成、並びに特性の異なる被膜の形成は、領域８、９の少なくとも一部で行なわれ又はそれらの領域内で組合され得る。

図１０は、本発明による排ガス後処理装置１の第６実施例を示す。排ガス後処理装置１の組立てに使用されるハニカム構造物２は不均質な被膜を備えている。軸線方向の第１の部分領域４７及び軸線方向の第２の部分領域４８はそれらの被膜が異なるように形成されている。部分領域４７、４８は境界面４９により分離されている。ハニカム構造物２の被膜形成時に、それら部分領域４７、４８は、一方では第１の端面４を介して境界面４９まで、他方では第２の端面５を介して境界面４９まで被膜される。軸線方向の第１の部分領域４７における被膜と軸線方向の第２の部分領域４８における被膜とはその機能が異なっていてもよく、例えば軸線方向の第２の部分領域４８には炭化水素吸着被膜が形成され、軸線方向の第１の部分領域４７には三元触媒被膜が形成され、或いはその逆でもよく、各部分領域４７、４８に他の全ての公知の被膜を形成することも可能であり、本発明の範囲内に属する。複数の境界面４９及び従って複数の部分領域４７、４８を設置することも可能であり、本発明の範囲内のことである。

軸線方向の２つの部分領域４７、４８において排ガスがハニカム構造物２を貫流する際に全部で４つの部分領域が形成されている。これは、まず、往流領域８内の軸線方向の第１の部分領域４７、それに次ぐ往流領域８内の軸線方向の第２の部分領域４８、更に流れ反転手段１３により反転１６した後の還流領域９内の軸線方向の第２の部分領域４８、最後に還流領域９内の軸線方向の第１の部分領域４７である。これは、特に図９に関する説明に示された往流領域８及び／又は還流領域９の壁の不均質性と組合せることもできる。また本発明によれば、部分領域４７、４８の１つだけを被膜することも可能である。

ここで実施例として示したハニカム構造物２は、本発明では円形だけなく、それぞれ、例えば卵形（長円形）、楕円形または多角形等の他の断面を有していてもよい。これは、同様にハニカム構造物２の第１の端面４にほぼ気密に接続されている連結手段７の断面の形状にも当てはまる。例えば測定センサ４１の設置、通過区間４３内の特殊な構成、連結手段７の第１の端面４への結合、流れ反転手段１３の構成、ハニカム構造物２の不均質性、被膜の形成、場合によっては複数の部分領域４７、４８等のような細部は、各実施例に示したものばかりでなく、任意に一緒に組合せることも可能である。

本発明による排ガス後処理装置１は、ごく僅かな組立てスペースでも、簡単に排ガスの後処理を可能にする。それにより排気ターボ過給機の範囲内の側方に存在するスペースを利用できるので特に有利である。本発明による排ガス後処理装置１は、低価格で製造でき、熱的負荷の変動時にも優れた耐久力を得られ、従って信頼性の高いものである。この排ガス後処理装置１は往流領域および還流領域に異なる特性及び被膜を持つことができ、従って種々の要求に適合可能である。

本発明による排ガス後処理装置の第１実施例の概略断面図。 本発明による排ガス後処理装置のハニカム構造物の端面側から見た図。 図２のハニカム構造物を構成するための金属層を示す概略図。 転流部を持つ金属層の１例を示す図。 微細構造物を持つ通路の１例を示す図。 本発明による排ガス後処理装置の第２実施例の縦断面図。 本発明による排ガス後処理装置の第３実施例の縦断面図。 本発明による排ガス後処理装置の第４実施例の縦断面図。 本発明による排ガス後処理装置の第５実施例の縦断面図。 本発明による排ガス後処理装置の第６実施例の縦断面図。

符号の説明

１ 排ガス後処理装置、 ２ ハニカム構造物、 ３ 外被管、 ４ 第１の端面、
５ 第２の端面、 ６ 処理すべき排ガス流、 ７ 連結手段、 ８ 往流領域、
９ 還流領域、 １０ 往流方向、 １１ 還流方向、 １２ 往流領域と還流領域との分離、 １３ 流れ反転手段、 １４ 窪み、 １５ 隆起部、 １６ 反転矢印、
１７ 排出手段、 １８ 収集室、 １９ 流出手段、 ２０ 処理済み排ガス流、
２１ ハニカム体、 ２２ ほぼ平形の金属層、 ２３ 構造化された金属層、
２４ 通路、 ２５ スリット、 ２６ 中心点、 ２７ 穴、 ２８ ハニカム構造物の横方向、 ２９ 折り目軸線、 ３０ 内側区間、 ３１ 中間区間、
３２ 外側区間、 ３３ 縁区間、 ３４ ハニカム構造物の縦方向、 ３５ 穴、
３６ 流れ案内面、 ３７ 流れ方向、 ３８ 微細構造物、 ３９ 熱絶縁部、
４０ 押込み部位、 ４１ 測定センサ、 ４２ 第１の密閉手段、 ４３ 通過区間、
４４ 滑り嵌め、 ４５ 第２の密閉手段、 ４６ 空隙、 ４７ 軸線方向の第１の部分領域、 ４８ 軸線方向の第２の部分領域、 ４９ 境界面、 Ｐ 流れ断面。

Claims (38)

1. 第１の端面（４）と、第２の端面（５）と、第１の端面（４）と第２の端面（５）との間に延びて外被管（３）内に保持され排ガスが貫流可能であるハニカム構造物（２）とを備えた排ガス後処理装置において、第１の端面（４）に連結手段（７）が少なくともほぼ気密に接続され、連結手段（７）を通って排ガスがハニカム構造物（２）の往流領域（８）に流入し、排ガスが第２の端面（５）の後方にある流れ反転手段（１３）によって方向転換された後に還流領域（９）を通って逆流することを特徴とする排ガス後処理装置。
2. 往流領域（８）および還流領域（９）が入れ子式に、特に同心状に位置することを特徴とする請求項１記載の排ガス後処理装置。
3. 往流領域（８）が還流領域（９）の内側に存在することを特徴とする請求項２記載の排ガス後処理装置。
4. 還流領域（９）が往流領域（８）の内側に存在することを特徴とする請求項２記載の排ガス後処理装置。
5. 流れ反転手段（１３）が断熱材（３９）を備えていることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の排ガス後処理装置。
6. 第１の端面（４）がスリット（２５）を有し、スリット（２５）内に連結手段（７）がほぼ気密に、特に滑り嵌めを形成して、嵌め込まれていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の排ガス後処理装置。
7. 連結手段（７）が第１の端面（４）内に圧入されていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の排ガス後処理装置。
8. 連結手段（７）がほぼ第１の端面（４）上に載っていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の排ガス後処理装置。
9. 連結手段（７）と第１の端面（４）との間に第１の密閉手段（４２）が形成されていることを特徴とする請求項８記載の排ガス後処理装置。
10. 連結手段（７）が円錐形に拡がった管として形成されていることを特徴とする１乃至９の１つに記載の排ガス後処理装置。
11. ハニカム構造物（２）がセラミックス材料から構成されていることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の排ガス後処理装置。
12. ハニカム構造物（２）が、少なくとも部分的に構造化されている少なくとも１つの金属層（２３）を巻き付けることによって、或いは少なくとも一部が少なくとも部分的に構造化されている複数の金属層（２２、２３）を巻き付けることによって組立てられていることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の排ガス後処理装置。
13. ハニカム構造物（２）が、少なくとも一部が少なくとも部分的に構造化されている複数の金属層（２２、２３）を積層し互いに絡み合わせることによって組立てられていることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の排ガス後処理装置。
14. 往流領域（８）及び／又は還流領域（９）の空洞の壁を形成する区間（３０、３２）の少なくとも一部にある金属層（２２、２３）の少なくとも一部に、特に少なくとも部分的に構造化された金属層（２３）の構造繰返し長さよりも大きいサイズを有する穴（２７）が形成されていることを特徴とする請求項１２又は１３記載の排ガス後処理装置。
15. 往流領域（８）及び／又は還流領域（９）の空洞の壁を形成する区間（３０、３２）の少なくとも一部にある金属層（２２、２３）の少なくとも一部が、少なくとも部分的に流体が貫流可能である材料から形成されていることを特徴とする請求項１２乃至１４の１つに記載の排ガス後処理装置。
16. 往流領域（８）及び／又は還流領域（９）の空洞の壁を形成する区間（３０、３２）の少なくとも一部にある金属層（２２、２３）の少なくとも一部に、転流部、少なくとも部分的に構造化された金属層（２３）の構造繰返し長さよりも小さいサイズを有する穴、流れ案内面及び／又は微細構造物が形成されていることを特徴とする請求項１２乃至１５の１つに記載の排ガス後処理装置。
17. 往流領域（８）及び／又は還流領域（９）の空洞の壁を形成する区間（３０、３２）の少なくとも一部にある金属層（２２、２３）の少なくとも一部が被膜され、特に触媒活性物質で被膜されていることを特徴とする請求項１２乃至１６の１つに記載の排ガス後処理装置。
18. 往流領域（８）及び／又は還流領域（９）の壁が少なくとも部分領域（４７、４８）に被膜を有することを特徴とする請求項１乃至１７の１つに記載の排ガス後処理装置。
19. 被膜が少なくとも往流領域（８）及び／又は還流領域（９）において不均質である、特に被膜の存在の有無に関して、被膜の種類に関して、及び／又は被膜に惹起される物理的及び／又は化学的作用に関して不均質であることを特徴とする請求項１７又は１８記載の排ガス後処理装置。
20. 往流領域（８）及び／又は還流領域（９）が、軸線方向の複数の部分領域（４７、４８）の内の少なくとも１つの部分領域に
    ａ）酸化触媒被膜
    ｂ）三元触媒被膜
    ｃ）吸着被膜
    ｄ）窒素酸化物吸着被膜
    ｅ）炭化水素吸着被膜
    ｆ）選択接触還元被膜
    の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１７乃至１９の１つに記載の排ガス後処理装置。
21. 往流領域（８）の空胴の壁を形成する金属層（２２、２３）の区間（３０）が第１の比熱容量を有し、還流領域（９）の空洞の壁を形成する区間（３２）が第２の比熱容量を有し、金属層（２２、２３）の少なくとも一部では第１の比熱容量が第２の比熱容量と異なることを特徴とする請求項１２乃至２０の１つに記載の排ガス後処理装置。
22. 金属層（２２、２３）の少なくとも一部では、往流領域（８）の空洞の壁を形成する区間（３０）が、還流領域（９）の空洞の壁を形成する区間（３２）とは
    Ａ）材料の厚さ
    Ｂ）補強構造物の形成、寸法及び厚さ
    Ｃ）被膜の形成及び組成
    の少なくとも１つについて異なっていることを特徴とする請求項２１記載の排ガス後処理装置。
23. 往流領域（８）及び／又は還流領域（９）の空洞の壁を形成する金属層（２２、２３）の区間（３０、３２）が不均質な比熱容量を有することを特徴とする請求項２１又は２２記載の排ガス後処理装置。
24. 往流領域（８）の壁を形成する構造化された金属層（２３）の区間（３０）が第１の構造繰返し長さ、第１の構造高さ及び第１の構造形状を持つ構造を有し、還流領域（９）の壁を形成する区間（３２）が第２の構造繰返し長さ、第２の構造高さ及び第２の構造形状を持つ構造を有し、第１の構造繰返し長さが第２の構造繰返し長さと異なり、及び／又は第１の構造高さが第２の構造高さと異なり、及び／又は第１の構造形状が第２の構造形状と異なることを特徴とする請求項１２乃至２３の１つに記載の排ガス後処理装置。
25. ハニカム構造物（２）の第２の端面（５）の後方に、往流領域（８）から流出する排ガスの流れ方向（１０）を反転させて排ガスを還流領域（９）内に流入させる流れ反転手段（１３）が配置されていることを特徴とする請求項１乃至２４の１つに記載の排ガス後処理装置。
26. 流れ反転手段（１３）がほぼ半殻状に、特にほぼ半球として、ほぼ半球欠体として、或いは片側を閉鎖したほぼ円筒体として、場合によってはそれぞれ中央部に窪み（１４）を備えるように形成されていることを特徴とする請求項２５記載の排ガス後処理装置。
27. 第１の端面（４）に、還流領域（９）を貫流する排ガスと第１の端面（４）を通って連結手段（７）の外側に出て行く排ガスとを集める収集室（１８）が形成されていることを特徴とする請求項１乃至２６の１つに記載の排ガス後処理装置。
28. 収集室（１８）がほぼ球欠状に、半球状に又は閉鎖された半円筒の形に形成されていることを特徴とする請求項２７に記載の排ガス後処理装置。
29. 収集室（１８）及び／又は外被管（２）に連結されて、還流領域（９）を貫流する排ガスを排出可能な流出手段（１９）が形成されていることを特徴とする請求項１乃至２８の１つに記載の排ガス後処理装置。
30. 流出手段（１９）が外被管（３）及び／又は収集室（１８）に気密に結合され、
    及び／又は収集室（１８）が外被管（３）に気密に結合されていることを特徴とする請求項２７乃至２９の１つに記載の排ガス後処理装置。
31. 連結手段（７）が収集室（１８）を通って、或いは流出手段（１９）が連結手段（７）を通って、通過区間（４３）内を通過していることを特徴とする請求項２７乃至３０の１つに記載の排ガス後処理装置。
32. 通過区間（４３）内で、連結手段（７）と収集室（１８）との間に或いは流出手段（１９）と連結手段（７）との間に、熱的接合部、特にろう付け結合部又は溶接結合部、特に溶接結合部が形成されていることを特徴とする請求項３１記載の排ガス後処理装置。
33. 通過区間（４３）内に滑り嵌め（４４）が形成されていることを特徴とする請求項３１記載の排ガス後処理装置。
34. 通過区間（４３）内に第２の密閉手段（４５）が形成されていることを特徴とする請求項３３記載の排ガス後処理装置。
35. 収集室（１８）及び／又は流出手段（１９）が外被管（３）よりも耐変形性に形成されている、特に外被管よりも厚い材料厚みを有していることを特徴とする請求項１乃至３４の１つに記載の排ガス後処理装置。
36. 少なくとも１つの測定センサ（４１）が特に流れ反転手段（１３）内に設置されていることを特徴とする請求項１乃至３５の１つに記載の排ガス後処理装置。
37. 測定センサ（４１）が次の測定量、
    ａ）排ガスの酸素含有量
    ｂ）排ガスの温度
    ｃ）排ガスの少なくとも１種類の成分の割合
    ｄ）排ガスの流速、
    ｅ）排ガスの体積流量密度
    の少なくとも１つを測定できることを特徴とする請求項３６に記載の排ガス後処理装置。
38. 少なくとも１つの試薬供給ユニットが特に流れ反転手段（１３）内に設置されていることを特徴とする請求項１乃至３７の１つに記載の排ガス後処理装置。

Images