專利名稱：潛熱存儲裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機，特別是機動車輛內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)的潛熱存儲裝置。
背景技術：
潛熱存儲裝置更優(yōu)選的特征在于使用用于熱存儲的相變材料。所述的相變材料， 其通常為鹽，在各自所需的存儲溫度下在液相和固相之間進行相變。當供熱給潛熱存儲裝 置時，儲熱材料熔化，而在釋放熱量時，儲熱材料固化。低于存儲溫度時，即低于相變材料的 相變溫度時，由此形成的潛熱存儲裝置只能存儲顯熱，即以固態(tài)的相變材料的溫度提高的 形式。當相變材料被加熱到其相變溫度時，它就熔化了，通過相變進行潛熱儲存。在這個 過程中，由此儲存的熱量被存儲在存儲溫度的溫度水平，并且也能在這個溫度重新獲得。另 夕卜，液態(tài)的相變材料能被額外加熱，這相應地導致顯熱即溫度依賴型熱量存儲。通過選擇相 變材料，潛熱存儲裝置的存儲溫度能夠適應潛熱存儲裝置的相應操作目的。為了更好的應用于車輛，潛熱存儲裝置能夠使內(nèi)燃機或者排氣系統(tǒng)的單獨組成部 件在操作溫度下保持盡可能長的時間，以提高內(nèi)燃機或者內(nèi)燃機相應組成部件的效率。由 于所述潛熱存儲裝置的關注度不斷提高，為了更好的適應系列生產(chǎn)，需要尋找更劃算的制 造方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種關于開頭所述類型的潛熱存儲裝置的改進實施例，用以解決上述 問題，其更優(yōu)選的特征在于其能相當劃算的生產(chǎn)。根據(jù)本發(fā)明，該問題通過獨立權利要求的主題得到解決。更優(yōu)選的實施例均在從 屬權利要求的主題中體現(xiàn)。本發(fā)明是基于這樣一個基本的想法，即通過層結構形成潛熱存儲裝置的存儲主 體，所述層結構在多個板的協(xié)助下產(chǎn)生。其中，至少一個板是波紋狀的。這些板彼此鄰接并 且彼此固定。因此，至少一個板上的波紋在存儲主體內(nèi)部形成溝槽，所述溝槽互相平行并且 至少其中的一些能被相變材料填充。所述多個板的層結構更優(yōu)選的能夠簡單并且劃算地生 產(chǎn)，并且也更合適于系列生產(chǎn)。所述兩個板可以沿著接觸線彼此鄰接并且沿著所述接觸線彼此固定，如通過焊縫 或者焊接頭。為了減少由存儲主體內(nèi)的熱量產(chǎn)生的壓力，可以沿著某些所述的接觸線設置 兩個彼此間松散相接的板。在這些彼此松散相接的接觸線區(qū)域，所述兩個板之間能夠由此 發(fā)生相對運動，所述相對運動能夠減少在存儲主體內(nèi)部熱應力的產(chǎn)生。另外或者可選地，也可以將兩個板都設置成波紋狀。由此，在波紋的軸向的橫向， 所述板均具有一定的彎曲彈性，這能使其抵消或者吸收熱應力。本發(fā)明其他重要的特征和優(yōu)點將體現(xiàn)在從屬權利要求、附圖及參照附圖的相應的


中。
可以理解的是，上文提到的和下文將解釋說明的特征不僅僅能被用于所述的相應 組合，還可以在不脫離本發(fā)明的保護范圍的情況下被用于其他組合或者單獨使用。本發(fā)明的優(yōu)選實施例將在附圖中展示，并且通過以下

進行詳細解釋，其 中，相同的附圖標記表示同樣或者相似或者功能相同的部件。

以下是各附圖的說明 ，圖1是在潛熱存儲裝置區(qū)域中的排氣系統(tǒng)的高度簡化的示意圖。圖2到12是不同實施例中的潛熱存儲裝置的存儲主體的一部分的截面圖。
具體實施例如圖1所示，優(yōu)選安裝在機動車輛上的內(nèi)燃機(圖中未示出)的排氣系統(tǒng)1包括 排氣線2，潛熱存儲裝置3設置在其中或與其結合。在殼體4內(nèi)的所述潛熱存儲裝置3包括 存儲主體5，該存儲主體5具有多個互相平行并包含相變材料7的溝槽。這里，并不是所有 的溝槽6都必須被相變材料7所填充。更優(yōu)選的，將一些溝槽6合并到排氣線2內(nèi)，由此， 在排氣線2內(nèi)傳輸?shù)膹U氣流8能夠從中流過。在圖2-12的截面示意圖中，被相變材料7所 填充的溝槽6被標記為6'，而在圖2-12中未被相變材料7所填充的即更適于廢氣流過的 溝槽6被標記為6"。如圖2-12所示，潛熱存儲裝置3的存儲主體5由包括溝槽6的層結構9形成，并 且，該層結構9在圖2-12的示意圖中沿著溝槽6的縱向被橫向切割并且只部分顯示。層結 構9至少由兩個板10、11形成，其中至少一個板10是波紋狀的，而另一個板11在圖2-6的 實施例中是非波紋狀的或者平滑的并且優(yōu)選設置成平坦的。在圖7、8、11和12的實施例中， 另一個板11也是波紋狀的設計。在圖9和10的實施例中，另一個板11部分為波紋狀而部 分為非波紋狀或者平坦的并且優(yōu)選設計為水平的。為了制造層結構9，兩個板10、11以層的形式被設置在彼此的頂部，并且互相固 定。這里，所述至少一個板10的波紋與另一個板11相連形成溝槽6。如圖所示，波紋狀的 板10與另外板11在它的面對對應的另外板11的波峰或者波谷的頂線區(qū)域相連。因此，連 接是線性的。在直線波結構的情況下，這些接觸線也是線性的。沿著所述的接觸線，兩個板 10、11優(yōu)選彼此固定。合適的固定點在圖2和6-12通過加黑的區(qū)域示出并且用12表示。 固定點12能通過例如焊縫或者焊接頭實現(xiàn)。為了制造層結構9，如圖2和5中彎曲表征所示，板10、11可以是卷繞的，比如說成 螺旋形。同樣的，也可以將兩個板10、11在如圖3-4和6-12所示的水平層上成對地分層堆 積或堆疊在彼此的頂部。兩種制造方法都能相當容易的實現(xiàn)并且更適合系列生產(chǎn)。如圖2、7、8、11和12中所示的實施例，兩個板10、11沿著全部的接觸線彼此固定。 圖6、9和10所示的是相反的實施例，其中，兩個板10、11僅沿著位于填充的溝槽6'的兩側(cè) 的接觸線彼此固定。在剩余的接觸線區(qū)域，兩個板10、11彼此松散連接。所述松散接觸點 在圖6、9和10中用13表示。這樣的構造能使兩個板10、11之間的相對運動成為可能。這 種類型的相對運動可由于例如熱膨脹作用而產(chǎn)生并且能在層結構9內(nèi)減少熱應力。填充有相變材料7的溝槽6 ‘能夠通過固定點12在側(cè)面被密封，出于這個目的，所示固定點12被連續(xù)配置。在其縱向端部，這些被填充的溝槽6'以合適的方式同樣被密封。 通過被填充的溝槽6'在端部的密封，相變材料7被封裝在溝槽6'內(nèi)并遠離外側(cè)，所以即 使在液體狀態(tài)，它能依然保持在為此目的提供的密封溝槽6'的內(nèi)部。用于傳送氣體的溝槽 6'的端部是開放的。填充溝槽6'和未填充溝槽6"的數(shù)量以及它們在層結構9內(nèi)的空間 排列能影響所述潛熱存儲裝置3的儲熱能力和在潛熱存儲裝置3內(nèi)的熱量傳遞。圖3-5只 是示意性地示出了能導致不同的存儲能力和熱傳遞速率的不同結構。另外，能用于流通的 溝槽6'的數(shù)量可以由出現(xiàn)在排氣系統(tǒng)1的廢氣流8的最大量或者由所容許的流阻而預先 確定，這些也共同決定所述層結構9的設計。更優(yōu)選的，用于流通的溝槽6"能夠至少部分以催化作用的方式被涂覆，由此使得 在潛熱存儲裝置3內(nèi)結合催化劑成為可能。因此，在潛熱存儲裝置3內(nèi)部的熱量存儲和熱 量釋放能直接的發(fā)生在需要熱量或者為了供應熱量存儲裝置3而提供熱量的地方。因此， 潛熱存儲裝置3能特別有效率地工作。
為此，相變材料7能這樣選擇，即它的相變溫度等于或者高于相應催化劑材料的 起始溫度。正因為這樣，可以實現(xiàn)用于相應的催化劑的備用功能，因為在相變材料7的幫助 下，所述催化劑能在相對長的時期內(nèi)被保持在相變溫度的溫度水平。適于實現(xiàn)所述備用功 能的催化涂層是，例如，三元催化劑(TWC)或者柴油氧化催化劑(DOC)?？蛇x擇的(或者另 外的，當使用兩種不同的相變材料時)，選擇相變材料以使得它的相變溫度在相應的催化劑 的可容許的操作溫度區(qū)間的上端。由此，可以避免相應催化劑的過熱。如果催化劑的溫度 大幅升高并且達到了其操作溫度區(qū)間的溫度上限，那么將達到相變溫度并且相變材料7熔 化，從而在這個過程中吸收熱量。在該潛熱吸收中，催化劑溫度升高被極大的降低，因此它 可以免于過熱。適于所述功能的催化涂層，優(yōu)選是NOX儲存催化劑(NSK)和粒子氧化催化 劑(POC)。如上所示的，如果兩種以不同的相變溫度來區(qū)分的不同的相變材料7被應用在分 開的溝槽6內(nèi)時，則這個特別實施例的潛熱存儲裝置3就能實現(xiàn)兩種規(guī)定的功能。圖7-12的實施例所示的是兩個板10、11均是波紋狀的層結構9。這里，兩個板10、 11的波結構優(yōu)選有相同的波長。這就意味著，兩個板10、11上在兩個相鄰的波峰之間沿著 波紋的軸向方向的橫向的間距基本上是同樣的大小。另外，根據(jù)這里所述的實施例，兩個板 IOUl的波結構可以有不同的振幅。明顯的是在圖7-12中所示的上面的第一板10有著更 大的振幅，也就是說它在波峰和波谷之間的間隔大于下面或者說是第二板11。例如，一個板 10的振幅比另一個板11的大2到10倍。如果兩個板10、11都具有波紋，那么在層結構9內(nèi)由于熱量引起的膨脹效果能被 更好的吸收或者補償。如圖7、9和11所示的實施例，其中，板10、11相對于它們的波結構來說是彼此同 步接觸的。這就意味著所述一個板10的波谷與另一個板11同樣的在波谷區(qū)連接。這樣的 結構也被指定為是雙凹波配對。與此相反的是，圖8、10和12示出了板10、11相對于它們 的波結構來說以相位移的方式連接。明顯地，所述一個板10的波谷與另一個板11在它的 波峰區(qū)域連接。這樣的結構也被指定為是凹凸波配對。顯然其他的大于或小于半個波長的 相位移也是可能的。圖9和10示出了特別的實施例，其中，在兩個相鄰的被填充的溝槽6'之間，至少 設置有一個未被填充的溝槽6"，其中另外的，第二個板11只在被填充的溝槽6'的區(qū)域設置有相應的波形。在未被填充的溝槽6"的區(qū)域，在這些實施例中，第二個板11設置成非波 紋狀的或者平滑的，并且最好是水平的。圖9中所示的結構也可以被指定為選擇性的雙凹 波配對，同時圖10中所示的結構也可以被指定為是選擇性的凹凸波配對。這些結構的特征在于，在多個未填充的溝槽6"在存儲結構5內(nèi)彼此鄰接的情況 下，存在更好的用以抵消熱量膨脹影響的移動性。圖11所示的是一種優(yōu)選的關于雙凹波配 對用于設置相鄰接的波配對或者波板對的實施例。可以看出，鄰接的另外的第一板10'與 完全示出的波配對的板10、11同步設置，所以面對所述波配對的第二板11的另外的第一板 10上的波峰在波配對的第二板11的波峰位置相連接。通過在波配對里的同步設置，鄰接板 10'的接觸線設置于在波配對內(nèi)的接觸線之間。 如圖12所示的結構，同樣的，另外的板10'的波峰與波配對的面對的第二板11的 波峰區(qū)域接觸。通過在波配對里的相位移，在另外的板10'和波配對的第二板11之間的接 觸線與波配對內(nèi)的接觸線一致。這里所述的結構用于提供一種特別緊湊的結構。
權利要求
一種用于內(nèi)燃機、特別是機動車輛的內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)(1)的潛熱存儲裝置，其具有存儲主體(5)，所述存儲主體(5)具有多個彼此平行的溝槽(6)，至少其中的一些溝槽(6)包含相變材料(7)，其中，存儲主體(5)由具有至少兩個板(10、11)的層結構(9)形成，兩個板(10、11)中的至少一個板是波紋狀的，并且兩個板(10、11)以所述至少一個板(10)的波紋形成溝槽(6)的方式彼此接觸并且彼此固定。
2.如權利要求1所述的潛熱存儲裝置，其中，兩個板(10、11)螺旋卷繞。
3.如權利要求1所述的潛熱存儲裝置，其中，兩個板(10、11)在水平層成對堆疊在彼此 的頂部。
4.如上述權利要求1-3任一項所述的潛熱存儲裝置，其中，兩個板(10、11)沿著接觸線 彼此接觸并且沿著所述接觸線彼此固定。
5.如權利要求4所述的潛熱存儲裝置，其中，在相鄰的接觸線之間，存在填充有相變材 料(7)的溝槽(6')和未填充有相變材料(7)的溝槽(6")，其中，兩個板(10、11)僅沿著 設置在被填充的溝槽(6')的兩側(cè)的接觸線彼此固定。
6.如權利要求4或5所述的潛熱存儲裝置，其中，所述兩個板(10、11)沿著一些接觸線 彼此松散連接。
7.如上述權利要求1-6任一項所述的潛熱存儲裝置，其中，填充有相變材料(7)的溝槽 (6')在端部被密封。
8.如上述權利要求1-7任一項所述的潛熱存儲裝置，其中，另外一個板(11)是平滑或 者非波紋狀的。
9.如上述權利要求1-7任一項所述的潛熱存儲裝置，其中，另外板(11)也是波紋狀的 或者具有波紋。
10.如權利要求9所述的潛熱存儲裝置，其中，所述兩個板(10、11)的波結構具有同樣 的波長。
11.如權利要求9或10所述的潛熱存儲裝置，其中，所述兩個板(10、11)的波結構具有 不同的振幅。
12.如上述權利要求9-11任一項所述的潛熱存儲裝置，其中，所述板(10、11)相對于它 們的波結構以同步的方式彼此連接。
13.如上述權利要求9-11任一項所述的潛熱存儲裝置，其中，所述板(10、11)相對于它 們的波結構以相位移的方式彼此連接，優(yōu)選相差半個波長。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機、特別是機動車輛的內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)(1)的潛熱存儲裝置(3)，其具有存儲主體(5)，所述存儲主體具有多個彼此平行的溝槽(6)，至少一些所述溝槽包含相變材料(7)。如果存儲主體(5)由具有至少兩個板(10、11)的層結構(9)形成，至少其中的一個板是波紋狀的，并且兩個板以所述至少一個板(10)的波紋形成溝槽(6)的方式彼此接觸并且彼此固定，那么將實現(xiàn)劃算的生產(chǎn)。
文檔編號F01N5/02GK101963086SQ201010235018
公開日2011年2月2日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權日2009年7月24日
發(fā)明者格爾德·蓋澤 申請人:J·埃貝斯佩歇合資公司