JP5746180B2 - 加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、タンク、特に、内燃機関からの排気内の有害成分を減少させるための流体状還元剤を貯蔵するためのタンクに関する。

内燃機関内で燃料を燃焼させることにより、燃焼排気内には環境にとって有害な物質が存在するため、少なくとも部分的な排気の浄化が必要である。特にディーゼル燃料で運転される車両においては、排気の組成に関する法規制がますます厳しくなっており、特に窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）の割合を大幅に減少させる必要がある。

これに関連して、排気内の窒素酸化物の含有量を減らすために気体状アンモニア（ＮＨ_３）を還元剤として排気流内に送り込み、排気の窒素酸化物により選択的に窒素と水に転換させるという方法が知られている。車両用の内燃機関の分野における利用においては、アンモニアを提供するために、車両内に積み込まれた尿素水溶液がメータリングバルブを介して排気管内に、それにより排気流内に送り込まれる。このプロセスにおいて尿素水溶液からアンモニアが生成され、相応の触媒を用いて排気内に含まれる窒素酸化物が転換される。

尿素水溶液は、燃料と同様に別個のタンク内に貯蔵される。

尿素水溶液による排気浄化を行う車両が年間を通じて運転されることに関しては、尿素水溶液がおよそ−１１℃で凝結又は凍結することに注意が必要である。そのため尿素水溶液用の特別タンクには、低温においてタンク内にある尿素溶液の少なくとも一部を液状に保つため、又は液状にするためにヒータが必要であり、それにより排気流内への噴射が可能になる。

特許文献１より、尿素水溶液の温度調整システムが知られており、該システムにおいては、尿素水溶液タンクと自動車の排気装置との間の流体パイプにおいて加熱エレメントがこの流体パイプに配置されており、該加熱エレメントの加熱出力は、所与のパラメータにより制御又は調節される。加熱エレメントはここではＰＴＣ要素（正特性サーミスタ）（PTC: Positive Temperature Coefficient）とすることができる。加熱出力の調整は特に温度検出に応じて行われる。このとき温度検出とは、尿素水溶液の温度及び／又は外の周囲温度とすることができる。

また、特許文献２には、液状還元剤、特に尿素溶液用の車両タンクが開示されており、該タンクは複数の室を有しており、これらの室の一つには内側容器の形で、一つの組込まれた電気ヒータ及び液状尿素溶液を抜取るための吸引管が設けられている。内側容器は、タンクのおよそ中央に配置されているため、尿素溶液のこの領域がまず加熱される。

特許文献３には、還元剤貯蔵タンクが開示されており、タンクの所定の位置に一つの追加的な内側容器が設けられており、その所定の位置では尿素水溶液の形の還元剤が加熱器により加熱される。尿素溶液の抜取りは、相応の吸引管により、及び付属の回収管により行われる。このとき、低温で凍結した尿素水溶液の解凍の好影響に好影響を与えるように、回収管は加熱器に熱的に連結されている。

しかし、尿素水溶液貯蔵用タンク内で加熱器をこのように配置することは、加熱器及び抜取り管の配置が高コストになり、低い周囲温度において凍結した尿素溶液が必ずしも確実に解凍されるわけではなく、そのため、コールドスタートした内燃機関のスムースな運転が必ずしも保証されるわけではない。

独国特許第１０２００７０５５０３２号明細書 独国特許第１０２００６０２７４８７号明細書 独国特許第１０２００７０５０２７２号明細書

本発明の課題は、先述の、流体還元剤（尿素水溶液など）の貯蔵タンク用加熱装置を、簡単な手法で、流体還元剤をより良く加熱し、それにより、相応の排気浄化を行う内燃機関のより確実な運転がより迅速に保証されるように構成することである。

この課題は本発明においては、請求項１に記載の特徴を持つ流体還元剤貯蔵タンク用加熱装置、及び、請求項１２に記載の特徴を持つ、該加熱装置が使用される流体還元剤用貯蔵タンクにより解決される。

本発明の一つの態様によると、内燃機関からの排気内の有害成分を減少させるための流体状還元剤を貯蔵するタンクは、ベーシックハウジングを有しており、該ベーシックハウジングはタンクの下部にセット可能であり、ベーシックハウジングの所定領域内には排出開口部があり、また、還元剤を加熱するための加熱器を有しており、該加熱器はベーシックハウジングの所定領域に配置されている。

還元剤を加熱するための加熱器が、加熱装置のベーシックハウジング内において、ベーシックハウジングの、流出開口部も配置されている領域に配置されるため、非常に低い周囲温度において長時間にわたって車両が静止したことにより尿素水溶液が完全に凍結していても、車両スタート直後にすばやく、排出開口部付近にある加熱器周辺で少なくとも少量の尿素水溶液が形成され、それにより、内燃機関の排気装置内に尿素水溶液をすばやく噴霧し、所望の排気浄化を行った運転が早期に可能になることが保証される。加熱器はこのときベーシックハウジングの所定領域に配置されており、特に排出開口部の直接的な周辺を加熱する。さらに運転が行われると、排出開口部周囲のさらなる周辺及び流体還元剤の全量の相応の加熱及び解凍ができる。

本発明のさらなる態様によると、内燃機関を排気浄化付きで確実に運転するために、加熱装置を流体還元剤貯蔵タンク内に配置して、加熱装置の加熱器を用いて所定の運転時間後にタンク内の全流体還元剤を加熱又は解凍することができる。

本発明のさらなる実施形態は従属請求項に記載されている。

所定領域にある加熱装置の加熱器は、排出開口部を少なくとも部分的に取囲むことができる。このとき加熱器は、該所定領域内に配置されているベーシックハウジングのくぼみ内にセットすることができ、これらくぼみは、加熱器の外形に合わせて構成することができる。

このとき加熱器は一つのメインボディ及びこのメインボディから延びる少なくとも２本の棒要素を有している。メインボディはさらに部分リング構造を有することができ、棒要素は、部分リング構造に対してほぼ半径方向にこの部分リング構造から離れるように延びることができる。

加熱装置の加熱器は少なくとも２つの別個の部分を有することができ、これらの部分はベーシックハウジングの所定領域の別個のくぼみ内に配置することができる。

くぼみは、メインハウジングをタンク内にセットした後に、メインハウジングの所定領域の外側に位置する側に配置することができ、内側に位置する側（タンク内側の方向）には、これに対応して突き出したリブを形成することができる。

このとき、くぼみ及び突き出したリブの側壁の壁厚は、少なくとも２つの値を有することができる。

ベーシックハウジングは、タンク内へのセット後にタンク内側に位置する側に、円筒状の壁を持つ、少なくとも部分的に円筒状のハウジング部分を有しており、この円筒状の壁には、複数の流れ開口部を形成することができる。

特に、加熱装置の加熱器は間隙なしでくぼみ内にセットすることができる。加熱器はベーシックハウジングのくぼみ内に埋め込むこともできる。このときは還元剤への良好な熱伝達が保証される。さらに、加熱器を埋め込むことにより製造が簡単になる。

本発明のさらなる態様によると、内燃機関からの排気内の有害成分を減少させるための流体状還元剤を貯蔵するタンクは、前述の加熱装置を有している。このとき該加熱装置は特にタンクの底面にセットすることができる。

流体還元剤貯蔵タンクの部分断面図の形で表した全体図である。タンク内には、本発明の一つの実施形態の加熱装置がセットされている。 本発明の加熱装置の前記実施形態の断面図である。 図２の加熱装置のベーシックハウジングの下からの斜視図である。 加熱装置のベーシックハウジング内にセットすべき加熱器の斜視図である。 図４の加熱器がセットされた、図３の加熱装置のベーシックハウジングの斜視図である。 図２の加熱装置の上からの斜視図である。 図６のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図６の加熱装置のリブのうちの一つの横断面図である（図６のＣ−Ｃ領域）。

本発明について、以下に望ましい実施形態を用いて図を参照しながら詳細に説明する。

図１に図示されたタンク１の部分断面図には、タンク１が例えば自動車内に、又は、内燃機関、特にディーゼル内燃機関の運転において流体還元剤２を用いた排気浄化を実施すべきその他の装置内にどのように配置可能であるかが図示されている。本図においては望ましくは還元剤２は尿素水溶液であり、この尿素水溶液はここでは従来技術により内燃機関の排気装置内に噴射され、対応する所定の化学反応により排気の転換、及びそれにより所望の排気浄化が行われる。タンク１はそのため全体が又は少なくとも部分的に流体還元剤２、例えば尿素水溶液により満たされている。加熱装置３がタンク１内に配置されており、特に所定の位置、望ましくはタンク１の下部底要素内にセットされる。

加熱装置３は複数部分で構成された、又は望ましくは一体で構成されたベーシックハウジング５を有しており、ベーシックハウジング５の下部領域にはフランジ６が設けられており、加熱装置３のベーシックハウジング５はこのフランジ６によりタンク１内の対応する開口部内にセットすることができる。ベーシックハウジング５はこの開口部（例えばタンクの底要素内に配置されている）内で固定され、流体還元剤２に関して十分にシールされる。

加熱装置３はさらに抜取り管７に接続可能であり、抜取り管７（ホースの形で設けることが可能）を用いて排気浄化に必要な流体還元剤２の量を抜取ることができ、図示されていないバルブ装置及び噴射装置を介して、図示されていない内燃機関の排気装置内に送り込むことができる。

図１においては、タンク１内にセット可能な加熱装置３は、タンク１の形と寸法に関してほぼ対称的にセットされる。本発明はしかしながらこれに限定されるものではなく、タンク１は直方体の実施形態の他にも任意の実施形態及び形状をとることができ、加熱装置３もその形状に対して非対称的にタンク１内にセット可能であり、ただ、加熱装置３は、任意の形状のタンク１内にセットされた後に、望ましくはタンク１の最も低い位置にあることが保証される必要がある。タンク１及び、タンク１内にセット可能な加熱装置３の全体配置を分かりやすく示すためにほぼ対称的な関係の例が図示されている。

図２には、本発明の加熱装置３のさらなる詳細が図示されている。加熱装置３の断面図を示す図２では特に、タンク１内に加熱装置３がどのようにセット可能かが示されている。

加熱装置３は、図２において上の領域、つまり、タンク１の底要素の上にある領域にあるベーシックハウジング５、また、図１及び２においてフランジ６により形成される平面から所定の寸法だけ上に向かって突き出している円筒状の壁８を有している。円筒状の壁８はそれによりベーシックハウジング５の円筒状ハウジング部分を形成しており、この部分は上が開いていて、流体還元剤２で満たされたタンク１においては連絡管のように還元剤２により満たされている。ベーシックハウジング５の円筒状の壁８の内側における円筒状のハウジング部分の貫流は、流れ開口部９により保証される。

円筒状の壁８の内側（すなわちほぼ円筒状のハウジング部分の内側）における還元剤２の温度を検出するために、円筒状の壁８の内側の一か所において、望ましくは円筒状の壁８に温度センサ１０が配置されている。温度センサ１０は円筒状の壁８の内側の任意の場所に配置することができ、また、さらなる複数の場所に複数の温度センサを設けることができ、そのそれぞれの検出信号は、図示されていない中央制御装置に送られて温度検出の評価が行われる。追加的に、円筒状の壁８の外の所定の場所、特にタンク１内の場所にさらなる温度センサを設けることができ、この場合もそれぞれの検出信号は（図示されていない）制御装置に送信されて評価される。

加熱装置３のベーシックハウジング５は円筒状の壁８の内側に所定領域１１を有しており、これは形成されたベーシックハウジング５の円筒状のハウジング部分の底の機能を持つ。つまりベーシックハウジング５の所定領域１１は、フランジ６により形成された平面内に、又は、図２においてこの付近の上又は下の（ほぼ平行な）平面内に配置することができる。

望ましくは所定領域１１の中央には排出開口部１２が設けられており、この排出開口部１２を通じて円筒状の壁８の内側の円筒状のハウジング部分から、つまりタンク１から、還元剤２を抜取ることができる。排出開口部１２にはフィルタ装置１３が直接的に配置されており、このフィルタ装置１３により、抜取りの際に排出開口部１２を通じて流れる還元剤２は、想定される不純物に関してろ過され、それにより例えば抜取られた還元剤２を内燃機関の排気装置内に噴射する際に噴射装置の故障が回避される。

同様に排出開口部１２と連絡している排出室１４も配置されており、この排出室１４は、抜取られた還元剤２により貫流され、また、図１に図示された抜取り管７に接続することができる。望ましくは抜取り管７は、制御可能なバルブ装置１５を介して加熱装置３、特に排出室１４に接続されている。それにより、抜取るべき流体還元剤２はタンク１から円筒状の壁８の内側の円筒状のハウジング部分へ、フィルタ装置１３、及びベーシックハウジング５の所定領域１１内の排出開口部１２を介して排出室１４へ、そこから制御可能なバルブ装置１５を介して抜取り管７により、さらなる処理のために内燃機関の方向、特に付属の排気装置の方向に流れる。

ベーシックハウジング５の所定領域１１（すなわち円筒状の壁８の内側の円筒状のハウジング部分の底領域）には所定の場所に溝状の又はスリット状のくぼみ１６が設けられており、このくぼみ１６は図２において下から、所定領域１１内に形成されているため、所定領域１１の上側には、溝状又はスリット状くぼみ１６という特別な領域において突き出したリブ１７が形成される。

図２において所定領域１１の上側で突き出したリブ１７となる溝状又はスリット状くぼみ１６内には、加熱器１８をセットすることができ、加熱器１８はくぼみ１６内のほぼ全空間を満たし、望ましくは間隙なしに、又は、くぼみ１６内に非常にわずかな間隙があるのみで配置することができる。図２には図示されてない電気接続ケーブルを介して加熱器１８を接続し、相応の熱を発生させるための電力を供給することができる。加熱器１８により提供される熱は、くぼみ１６又は突き出したリブ１７の壁厚を介して、タンク１内に入れられている還元剤２に伝達されるため、還元剤はこのようにして加熱することができる。特に、リブ１７付近にある還元剤２は最初に加熱される。

図２において電気接続ユニットが符号１９で示されており、この接続ユニット１９を介して電力が加熱器１８に供給され、また、円筒状の壁８の温度センサ１０又は排出室１４内のさらなる温度センサ１０などの温度センサの検出信号を外に伝達することが可能である。接続ユニット１９内には任意のコネクタ装置又は接続装置を設けることができる。接続ユニット１９はまた、制御ユニットとして機能可能なさらなる電気的及び／又は電子的な構成部品及び回路を有することができる。

加熱器１８のさらなる構成及び加熱装置３のメインハウジング５内での配置については以下に、図３~６を参照しながら詳しく説明する。

図２においてすでに、溝状又はスリット状のくぼみ１６内に加熱器１８がセットされることが示されている。図３には加熱装置３が示されており、図２の断面図に比較すると視点は下からベーシックハウジング５に向けられている。加熱装置３のベーシックハウジング５内にはくぼみ１６が見え、くぼみ１６はまっすぐな又は湾曲した形状及び分岐を持つこともできる。図３では、くぼみ１６の配置内の中ほどの領域に排出室（流出室）１４が示されており、排出室１４は一方では、図３に図示されていない排出開口部１２（図２）をカバーしており、抜取り管７に直接的に又はさらなる装置を介して接続することができる。くぼみ１６を見やすくするために抜取り管７及び図２に示されたベーシックハウジング５の下側のさらなる装置は図示されていない。

図４は加熱器１８の一つの実施形態を示しており、示された加熱器１８の実施形態は、リング状又は、図に示されたように部分リング状の構造又は部分リング構造２０を有している。この部分リング構造２０又はリング状の配置が加熱器１８のメインボディを構成している。部分リング構造２０には複数の棒状の要素又は棒要素２１が形成されている。棒要0素２１は別個の部品として製造して部分リング構造２０に取り付けることも、又は、加熱器１８全体を一つの一体でのユニットとして形成することもできる。

部分リング構造２０にはカット部２２があり、このカット部２２には、図３のベーシックハウジング５の、そこに配置される部分がはめられる。そのため図４に示された加熱器１８が、対応して構成された、加熱器１８の形に合わせたくぼみ１６内にセットされると、図５に図示されたような配置となる。ここで加熱器１８はほぼ間隙なしでくぼみ１６内にセットされるため、相応の制御が行われた後、加熱器１８内で電力により発生した熱はくぼみの壁（図２参照）のみを介して外側に、突き出したリブ１７の周囲の還元剤２に伝わることができる。つまり、加熱器１８内に生じた熱が通過する必要があるのは、溝状又はスリット状のくぼみ１６もしくは突き出したリブ１７の壁のみである。

また、カット部２２があることにより、ベーシックハウジング５の所定領域１１内に大きさと位置が対応する空き部分２２ａが生じる。空き部分２２ａは後述する図６にも図示されている。

加熱器１８はそれによりくぼみ１６内にセットされた後は形状結合的に保持される。ここで加熱器１８は所定領域１１の下表面と同一平面上にそろえられるか、又は、所定の様態でくぼみ１６内の深くに配置することができる。

図２の断面図では加熱器１８の個々のコンポーネントがくぼみ１６内にあることが示唆されている。図２の断面図は図５のほぼＡ−Ａ線での断面を示しているため、図２では、対応するくぼみ１６（又はリブ１７）及び加熱器１８のコンポーネント、特に棒要素２１はそれぞれ、縦方向に切断されて図示されている。

図６も斜視図であるが、図５とは異なり、ベーシックハウジング５の所定領域１１の向かい側が示されている。そのため視線は、斜め上から（図２において、すなわちタンク１の内側から）ベーシックハウジング５に向けられている。

所定領域１１の主平面からリブ１７が突き出しており、加熱器１８はその下にセットされて設けられている（図６では見えない）。しかしながら図６の図から、リブが、図４の加熱器１８の外形にほぼ対応しているのがわかる。

加熱器１８の部分リング構造２０及び棒要素２１に関連するリブ１７の配置により、リブ１７内に配置されている加熱器１８が、図６には図示されていない排出開口部１２に直接的に隣接して配置されていること、及び、排出開口部１２の上にあるフィルタ装置１３に直接的に隣接して配置されていることが示されている。部分リング構造２０がフィルタ装置１３に隣接していることにより、周囲温度が低くて還元剤２がほぼ完全に凍結した場合に、車両の運転開始直後、つまり加熱装置１８に出力が供給された直後に、フィルタ装置１３又は排出開口部１２の周囲の小さな領域の加熱が行われる。それにより、非常に急速に少なくとも少量の還元剤２が、内燃機関の排気装置に送り込むのに適した液状になることが保証される。特に、排出開口部１２又はフィルタ装置１３付近の部分リング構造２０が、フィルタ装置１３の直接的な周囲を急速に加熱するのに貢献している。

前述のカット部２２があることにより、大きさと位置がこれに対応する空き部分２２ａがベーシックハウジング５の所定領域１１内に生じる。図６に図示された所定領域１１内の空き部分２２ａは、流体還元剤２の流入領域となる。加熱器８による解凍後に流体還元剤２が排出開口部１２の領域で液状化されると、還元剤２は簡単に排出開口部１２に流入できる。

フィルタ装置１３のさらなる周囲、及び、それにより円筒状の壁８の内側のさらなる空間は、加熱器１８のさらなるコンポーネント、すなわち複数の棒要素２１により対応する。

図４の棒要素２１はその延在方向に所定の長さを有しており、その長さは、棒要素２１が部分リング構造２０から半径方向に延在するが、円筒状の壁８に対して所定の間隔を持つように決められる。図６ではくぼみ及びリブ１７もまた、円筒状の壁までは延びておらず、所定領域１１内でリブ１７の周りにはフロー面が形成されるため、流体の又は加熱器１８により液状化された還元剤２は簡単に排出開口部１２に流れることができる。加熱器１８付近、すなわち熱を発するリブ１７付近で液状になった還元剤２はそれにより所定領域１１内のすべての位置から排出開口部１２に流れることができる。このようにして、すでに液状化された還元剤２の少量がタンク１から抜取られ、排気浄化のために使用可能であることが保証される。

図７は、図６で図示されたＢ−Ｂ線での断面図を示している。所定領域１１の部分の上面においてリブ１７が図示されており、リブ１７は所定領域１１の下側のくぼみ１６に対応している。くぼみ１６内には加熱器１８の個々のコンポーネントが配置されている。この図では棒要素２０はその縦方向延長に対して斜めの断面で図示されている。所定領域１１及び突き出したリブ１７の上には還元剤２がある。

図８の断面図では、くぼみ１６又はリブ１７内における加熱器１８又はそのコンポーネントの配置が見やすく図示されている。この断面図は、図６の面Ｃ−Ｃ又は図７の線Ｃ−Ｃでの水平方向断面図であり、この線Ｃ−Ｃにより図７の像平面に対して垂直の平面が暗示されている。図８に示された、所定領域１１に対して平行なこの切断面内に加熱器１８又は棒要素２１が図示されており、棒要素２１はリブ１７又はくぼみ１６の側壁２３内に配置されている。加熱器１８内で発生した熱が最適に伝達されるよう、側壁２３は加熱器１８のコンポーネントをしっかりとかつほぼ間隙なしに取囲んでいる。熱伝達は図８において矢印Ｐで示されている。ここで、加熱器１８内で発生した熱は側壁２３を通過し、円筒状の壁８の内側にあってリブ１７周囲を流れる還元剤２に伝達される。

リブ１７又はくぼみ１６の側壁２３はこのとき所定の厚み又は壁厚を有している。

図８の図、及び、図６のリブでも示唆されているように、側壁２３の厚みは均一（均一の壁厚）という可能性のほかに、特定の部位において異なる壁厚を設けることができる。

通常の壁厚として、より薄い壁厚ｄ１を持つ領域２４は通常領域と呼ばれ、より厚い壁厚ｄ２を持つさらなる領域２５は厚壁領域と呼ばれる。通常領域２４の壁厚ｄ１はほぼ均一であるのに対し、厚壁領域２５の壁厚ｄ２はより厚い。くぼみ１６の内のり空間は、複数の側壁があって還元剤２にさらされている側壁２３の表面に比較して、平坦な面として実施されているため、加熱器１８及びそのそれぞれのコンポーネントは所望の様態でほぼ間隙なしでセットすることができ、熱伝達にとって必要な機械的な接触も形成される。

異なる壁厚ｄ１＜ｄ２のため、熱伝達は望ましくはより薄い壁厚を通じて、つまり通常領域２４において行われる。厚壁領域２５において行われる熱伝達はいくらか少ない。しかしながら厚壁領域２５により全体的にリブ１７又はくぼみ１６の機械的安定性は改善され、また、ベーシックハウジング５製造において（ツールの）型の充填に関して長所が得られる。

図６には、通常領域２４及び厚壁領域２５などのさまざまな壁領域が相応に図示されている。側壁２３のさまざまな厚み領域は、加熱器１８の棒要素２１及び付属のくぼみ１６又はリブ１７の配置の領域のみでなく、部分リング構造２０のくぼみ１６及びリブ１７にもある。図６にはそのことも図示されている。

ベーシックハウジング５は金属材料で構成することができる。しかしながら望ましくはベーシックハウジング５は非金属材料、特に、還元剤２に対して耐性のあるプラスチック材料で、望ましくはプラスチック射出技術により形成されている。より厚い壁厚ｄ２を持つ側壁２３の厚壁領域２５は、それによりプラスチック射出技術において型充填がより良く行われることに貢献し、より薄い壁厚ｄ１を持つ通常領域２４は、加熱器１８により生成された熱が還元剤２に最適に熱伝達されることを保証する。

図４から６に図示されているように、加熱器１８は部分リング構造２０及び棒要素２１を有しており、加熱器１８は一体で形成することができる。加熱器１８、及び、くぼみ１６及びリブ１７の対応する形は、ベーシックハウジング５の所定領域１１内において少なくとも部分的に排出開口部１２又はフィルタ装置１３を取囲むように構成されている。これは部分リング構造２０によりほぼ達成される。棒要素２１は部分リング構造２０に星型に配置されており、例えば図６には図示されていない排出開口部１２又はフィルタ装置１３のおよそ中央にある中心が、部分リング構造２０内の中央領域に置かれているとすると、棒要素２１は、部分リング構造２０から半径方向に延びている。

部分リング構造２０により望ましくは排出開口部１２又はフィルタ装置１３の直接的な周囲が還元剤２に関して加熱される一方で、リブ１７内の棒要素２１は、円筒状の壁８により定義される、ベーシックハウジング５の円筒状のハウジング部分内における還元剤２のさらなる周辺を加熱する。これにより、凍結した還元剤２において還元剤２の体積の少なくとも小さな領域が非常に急速に液状化されることが可能になることが保証されるため、排気浄化も含めた内燃機関の運転が、運転状態の早期において保証される。

図６にはベーシックハウジング５のさらなる領域２６が図示されている。この領域２６は円筒状の壁８に関しては空き部分となっており、所定領域１１内又は円筒状の壁８の内側には位置していない。このさらなる領域２６は、タンク１内の還元剤２の充填レベル又は充填量を検出するためのセンサ装置配置の可能性に関するものである。望ましくはこのセンサ装置は領域２６に配置することができ、また、充填高さを検出できる超音波センサの形で構成することができる。タンク１の既知の寸法と組み合わせることで充填量を決定することができる。

図４には、部分リング構造２０及び複数の棒要素２１を持つ加熱器１８が図示されている。

代替的な実施形態においては、部分リング構造２０の代わりに、カット部２２のないリング構造が形成されるよう、加熱器１８は閉じたリングの形で構成することができる。代替的な実施形態としてのリング構造には、図４の図と同様に棒要素２１を、所定の数に対応して一体で構成するか、又は、別個のコンポーネントとして取り付けることができる。

この場合、カット部２２を持たないリング構造においては、排出開口部１２又はフィルタ装置１３の領域は周囲が完全に閉じられ、図４の加熱器１８と同様に、加熱器１８の熱放射により排出開口部１２又はフィルタ装置１３の付近の領域が好適に及び早期に加熱される。

さらなるバリエーションによると加熱器１８は複数部分から構成することもでき、その際個々の部分は電力供給に関して別個に制御できるため、選択的かつ現在の運転状態及び条件に応じて、加熱器１８の個々の部分に個別に、又はグループで、又は一緒に電力を供給することができる。例えば、検出された外気温（周囲温度）又は還元剤２の温度に応じて、加熱器１８に供給すべき加熱出力を正確かつ必要に応じて制御することができる。

カット部２２及び空き部分２２ａ（図６）が形成できるよう、加熱器１８は例えば同心円のリングのように配置された複数の部分リング構造を有することができる。それぞれの部分リング構造のカット部２２はこのとき、位置をそろえた一つの共通のカット部が形成されるように位置が調整される。それにより、先述のような、流体の還元剤にとって好都合な流れの道ができる。複数の部分リング構造が同心円状に配置されている場合、外側の部分リングが棒要素２１を有することができる。

加熱器１８が複数の部分、特に２つ又は複数の同心円状の部分リング構造又はリング構造を持つ加熱器１８が実施される際、加熱器１８全体の個々のコンポーネントは必要に応じて別個に又は一緒に制御することができる。特にフィルタ装置１３の直接的な近傍及び排出開口部１２の周囲に配置されているリング構造又は部分リング構造は、まず最初に制御されて（必要であれば一時的に高められた）電力を供給することができるため、排出開口部１２又はフィルタ装置１３周囲の領域が好適に加熱又は解凍される。

本明細書では、例えば図３から５に図示された配置によると、加熱器１８は、ベーシックハウジング５の所定領域１１内のくぼみ１６にセットされる。還元剤２へ良好に熱を伝達するために加熱器１８はくぼみ１６にほぼ間隙なしで収容される。

代替的な配置では、加熱器１８は、図４に示されたのと同じ形で、また、図６にリブ１７で示されたのと同じ場所に、ベーシックハウジング５製造中に望ましくはプラスチック流し込み法（射出成型法）を用いてベーシックハウジング５内に埋め込むことができる。この場合は図５とは異なり、（対応する、図示されていない接続ケーブルを除いて）加熱器１８は流し込まれたベーシックハウジング５の材料に埋もれるため、加熱器１８はベーシックハウジング５の製造後アクセスできなくなる。つまり加熱器は完全にベーシックハウジング５の材料に埋め込まれる。

ベーシックハウジング５製造において加熱器１８が埋め込まれることにより、ベーシックハウジング５の所定領域１１のくぼみ１６内に、所望どおりほぼ間隙なしに加熱器１８を配置することが保証されるため、良好な熱伝達が確保される。ベーシックハウジング５製造の際に加熱器１８を埋め込む配置（位置）は、くぼみ１６に加熱器１８をセットする際の位置と同じである。このようにして製造をスピードアップすることができ、加熱器１８は外的作用（損傷、汚染）から大幅に保護される。

さらなる代替案においては、図６及び８に図示された、壁厚の薄い通常領域２４及び壁厚の厚い厚壁領域２５を、規則的な間隔で配置することができる。しかしながら本発明はこれに限定されるわけではなく、厚壁領域２５又は通常領域２４は、異なる数量及び異なる間隔で、及び棒要素２１又は部分リング構造２０に沿って異なる縦方向長さで形成することができる。さらに、壁厚ｄ２が、通常領域２４の壁厚ｄ１より大きいという条件の下で、特に、それぞれの厚壁領域２５の配置の異なる位置における厚壁領域２５の壁厚ｄ２が異なるように選択するという可能性もある。

図６の図には、くぼみ１６又はリブ１７の側壁２３のさまざまな壁厚ｄ１及びｄ２の領域、すなわち通常領域２４及び厚壁領域２５が図示されている。図６の図においては、リブ１７のほぼ水平な面は平面かつ均一の壁厚で構成されている。しかしながら、側壁２３と同様に、リブ１７の上面も、それぞれ異なる壁厚を持つ、対応する通常領域及び厚壁領域を有することもができる。

例えば図４に図示された加熱器１８の外形は、これとは異なる形状をとることができ、棒要素２１も異なる形態とすることができる。それぞれの側壁２３を介して還元剤２への最適な熱伝達を保証するために、一体又は複数部分で構成される加熱器１８が、くぼみ１６内にほぼ間隙なしにセットできるよう、いずれにせよ、ベーシックハウジング５の所定領域１１内に配置されているくぼみ１６（及びリブ１７も）の外形が、加熱器１８に合わせられていることが必要である。

また、加熱器１８が還元剤２に対して隔離（密閉）されるよう、加熱器１８に、ベーシックハウジング５の配置とは別個に、相応のケーシングを設けるという可能性もあり、ケーシングが設けられた加熱器はベーシックハウジング５の所定領域１１に配置することができ、その際は、排出開口部１２又はフィルタ装置１３の領域がすべて又は少なくとも部分的に包み込まれるよう、また、加熱器が排出開口部１２又はフィルタ装置１３の付近にあるよう、本書で記述されている実施形態におけるのと同じ基本構造が必要である。この場合、加熱器１８への相応の電気供給線も設ける必要がある。

加熱器１８は一般的に、アルミニウムなどの金属材料とすることができ、加熱器１８内には抵抗線を持つ相応の熱線コイルを構成することができる。代替的に、加熱器１８の金属本体内には熱を発する要素としてＰＴＣ要素（サーミスタ）をセットすることもできる。

本書において本発明は、付属の図を参照しながら実施形態を用いて詳述された。

しかしながら当分野の専門家にとっては、前記の図における本発明の構成、及び、図や説明においてそれぞれの構成部品及びコンポーネントに使用された符号、及び、例として挙げた記述を限定的に解釈すべきでないことは自明のことである。

さらに、個々の図に記された形状及びプロポーションはわかりやすくするために図式的にかつ簡略化して図示されている。したがって本発明は、挙げられた図及び特に寸法に限定されるものではない。添付された請求項がカバーするすべての実施形態とバリエーションは、本発明に属するものとする。

１ タンク
２ 還元剤
３ 加熱装置
５ ベーシックハウジング
６ フランジ
７ 抜取り管
８ 円筒状の壁
９ 流れ開口部
１０ 温度センサ
１１ 所定領域
１２ 排出開口部
１３ フィルタ装置
１４ 排出室
１５ バルブ装置
１６ くぼみ
１７ リブ
１８ 加熱器
１９ 電気的接続ユニット
２０ メインボディ
２１ 棒要素
２２ カット部
２２ａ 空き部分
２３ 側壁
２４ 通常領域
２５ 厚壁領域
２６ 領域
ｄ１ 壁厚
ｄ２ 壁厚
Ｐ 矢印

Claims (12)

1. 内燃機関からの排気内の有害成分を減少させるための流体状還元剤を貯蔵するタンク用の加熱装置であって、
   ベーシックハウジング（５）を有し、該ベーシックハウジング（５）は、前記タンク（１）の内部にかつその下部にセット可能であって前記ベーシックハウジングの所定領域（１１）内に排出開口部（１２）を有しており、
   また、前記還元剤（２)を加熱するための加熱器（１８）を有している加熱装置において、
   前記加熱器（１８）が前記ベーシックハウジング（５）の前記所定領域（１１）に配置されており、
   前記加熱器（１８）が、前記所定領域内に配置されている前記ベーシックハウジング（５）のくぼみ（１６）内にセットされており、前記くぼみは、前記加熱器の外形に対応して構成されていることを特徴とする、加熱装置。
2. 前記所定領域（１１）において前記加熱器（１８）が少なくとも部分的に前記排出開口部（１２）を取囲んでいることを特徴とする、請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記加熱器（１８）がメインボディ（２０）及び前記メインボディから延びる少なくとも２本の棒要素（２１）を有することを特徴とする、請求項１に記載の加熱装置。
4. 前記メインボディ（２０）が部分リング構造を有しており、前記棒要素（２１）は前記部分リング構造に関してほぼ半径方向に延びていることを特徴とする、請求項３に記載の加熱装置。
5. 前記加熱器（１８）が少なくとも２つの別個の部分を有しており、これらの部分が前記ベーシックハウジング（５）の前記所定領域（１１）内の別個のくぼみ内に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の加熱装置。
6. 前記くぼみ（１６）が、前記メインハウジング（５）の前記所定領域（１１）内の、前記メインハウジングがタンク（１）内にセットされた後に外側に位置する側に配置されており、また、内側に位置する側には、対応するリブ（１７）が構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の加熱装置。
7. 前記くぼみ（１６）及び前記突き出したリブ（１７）の側壁（２３）の壁厚が少なくとも２つの値（ｄ１、ｄ２）を有することを特徴とする、請求項６に記載の加熱装置。
8. 前記ベーシックハウジング（５）が、セット後に前記タンク（１）の内側に位置する側に、円筒状の壁（８）を有する、少なくとも部分的に円筒状のハウジング部分を有し、前記円筒状の壁内に流れ開口部（９）が構成されていることを特徴とする、請求項６に記載の加熱装置。
9. 前記加熱器（１８）が間隙なしで前記くぼみ（１６）内にセットされることを特徴とする、請求項１に記載の加熱装置。
10. 前記加熱器（１８）が、前記ベーシックハウジング（５）のくぼみ（１６）内に埋め込まれることを特徴とする、請求項１に記載の加熱装置。
11. 内燃機関からの排気内の有害成分を減少させるための流体状還元剤を貯蔵するタンクであって、請求項１から１０のいずれか一項に記載の加熱装置（１８）を有する、タンク。
12. 請求項１１に記載のタンクであって、加熱装置（３）が前記タンク（１）の床面内にセットされていることを特徴とするタンク。

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