JP2001500785A - 入口および出口範囲の熱伝導率が低減されたハニカム体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 流体が貫流できる通路（４）によって互いに接続されている入口範囲（２）と出口範囲（３）とを有する構造物（１）、特に排気ガス触媒用ハニカム体が、入口範囲（２）および出口範囲（３）の近くに、少なくとも幾つかの通路（４）の壁部（８）に設けられている切欠き開口（７、９）によって形成されている熱伝導率低減部分（６、１０）を有している。

Description

【発明の詳細な説明】 入口および出口範囲の熱伝導率が低減されたハニカム体 本発明は入口範囲と出口範囲とを有し流体で貫流される構造物に関する。入口 範囲および出口範囲は流体が貫流できる通路によって互いに接続されている。 このような構造物は特にいわゆる排気ガス触媒用ハニカム体として使用されて いる。国際特許出願公表第ＷＯ９０／０３２２０号明細書によって、種々の横断 面形状を取り得る流体で貫流される構造物が知られている。排気装置の排気ガス 流における有害成分を減少するために、その構造物は有害物質の触媒変換にとっ て十分な高い温度になっていなければならない。触媒のできるだけ迅速な始動特 性を得るために、国際特許出願公表第ＷＯ８９／１０４７１号明細書によって構 造物を電気加熱することが既に提案されている。この構造物の電気加熱によって 内燃機関の低温始動中に生ずる排気ガスの有害物質の吐き出しが減少される。自 動車が短距離走行運転し個々の運転サイクル間に多少長い休止時間が設けられる 場合、自動車が運転停止したときに内燃機関並びにその排気装置全体が冷える。 このような排気装置特にハニカム体の冷え込みはハニカム体を再三にわたって電 気加熱しなければならなくする。これは場合によってはエネルギー源即ち自動車 のバッテリに大きな負荷を与えることになる。従って短距離走行運転の場合、バ ッテリが常に十分に充電されることが保証されなくなる。 ハニカム体の加熱にとって必要なエネルギー需要を減少するために、ハニカム 体に熱絶縁体を設けることが既に提案されている。例えば国際特許出願公表第Ｗ Ｏ９０／０４０８７号明細書によって、二重外被装置の形に構成された熱絶縁体 付きハニカム体が知られている。この二重外被装置は外側外被管の中にこれに間 隔をおいて配置されている内部外被管を有している。内部外被管と外部外被管と の間に存在する中間室が熱絶縁体として作用する。これによって構造物の外周面 からの放熱が減少される。 本発明の課題は、流体で貫流される構造物をこの構造物の熱損失が一層減少さ れるように改良することにある。 この課題は本発明によれば請求項１に記載の特徴を有する流体で貫流される構 造物によって解決される。この構造物の有利な実施態様は従属請求項の対象であ る。 本発明に基づく構造物は、これが少なくとも入口および出口範囲の近くに熱伝 導率低減部分を有していることを特徴としている。排気ガス触媒用ハニカム体と して作用する構造物の場合、この構造物に結合された排気装置の構成要素への熱 伝導並びに排気装置内に存在する排気ガスの対流による端面側の熱損失が意外に も熱損失全体にかなり貢献することが明らかになった。このような特に端面側の 熱損失を防止するために本発明に基づく構造物が提案される。入口および出口範 囲の近くにそれぞれ熱伝導率低減部分が形成されることによって、構造物とこれ に隣接する排気装置の構造部品とが熱的に十分に切り離される。熱伝導率低減部 分は少なくとも部分的に構造物の中に入り込んでいる。 構造物が入口および出口範囲の近くにそれぞれ熱伝導率低減部分を有している ことによって、中央部の熱損失が減少され、これによって構造物の入口範囲と出 口範囲との間に位置する部分は公知の構造物の場合よりも長時間にわたって高温 状態にある。これによって構造物の入口範囲と出口範囲との間が高い温度レベル にあるので、再始動後における排気ガスの浄化作用が改善される。従って入口範 囲と出口範囲との間の部分の加熱が著しく早まり、これによって触媒変換にとっ て必要な温度も迅速に得られる。 熱伝導率低減部分が構造物の横断面全体にわたって延びているように構造物を 形成すると有利である。構造物の熱伝導率の低減はその少なくとも一つの通路の 壁部が少なくとも部分的に薄い壁厚で形成されていることによって得られる。こ れによって熱移送方向における横断面積が減少される。 本発明に基づく構造物の有利な実施態様によれば、熱伝導率低減部分が少なく とも一つの通路の壁部を少なくとも一つの切欠き開口を有するように形成するこ とが提案される。構造物がこのように形成されている場合、構造物の熱移送の作 用をする横断面積が減少される。しかし通路の壁部への切欠き開口の形成によっ て構造物の強度が阻害されることに注意しなければならない。このような構造物 の強度低下は、熱伝導率低減部分が切欠き開口を持たずに熱絶縁材料から成って いるときには生じない。 構造物における切欠き開口の形成は構造物の製造工程前、製造工程中あるいは 製造工程後に行われる。構造物が少なくとも部分的に構造化された板金の巻回な いし積層された層によって形成されるときには、切欠き開口の形成は板金層の巻 回ないし積層前に行われなければならない。 入口および出口範囲の近くにそれぞれ熱伝導率低減部分を有している流体で貫 流される構造物は特に排気ガス触媒用ハニカム体として適している。好適にはこ のようなハニカム体は入口および出口範囲の近くに熱伝導率低減部分を有する外 被管内に配置される。このためにこの部分が外被管における切欠き開口によって 形成されることが提案される。外被管ないし構造物特にハニカム体における切欠 き開口はパーフォレーション（パンチング孔）とすることができる。これらの熱 伝導率低減部分は好適には互いに同列に配置されている。構造物の物体的な形成 と内燃機関の再始動後における排気ガスの触媒変換にとって必要な温度への到達 との上述の関係は、その中に構造物がハニカム体として配置されている外被管が 入口および出口範囲にそれぞれ熱伝導率低減部分を有していることによって一層 強化される。これによって外被管からそれに隣接する排気装置の構造部品への熱 伝導が著しく減少される。 以下図面に示した実施例を参照して本発明の利点および特徴を説明する。 図１はハニカム体の第１の実施例の概略図、 図２は排気装置におけるハニカム体の第２の実施例の概略図である。 図１は流体Ｆで貫流されるハニカム体１を示している。ハニカム体１は入口範 囲２と出口範囲３を有している。入口範囲２と出口範囲３は互いに流体が貫流で きる通路４によって接続されている。構造物１は外被管５の中に配置されている 。構造物１において入口範囲２の近くに熱伝導率低減部分６が形成されている。 この部分６は切欠き開口７によって形成されている。切欠き開口７は通路４の壁 部８に形成され、少なくとも部分的に流体Ｆの流れ方向に対して直角に延びてい る。出口範囲３の近くにも熱伝導率低減部分１０を形成する切欠き開口９が設け られている。この切欠き開口９は通路４の壁部８に設けられている。外被管５も 構造物１の入口範囲２ないし出口範囲３に熱伝導率低減部分１１、１２を有して いる。 これらの部分１１、１２は切欠き開口１３ないし１４によって形成されている。 図１に示された実施例において熱伝導率低減部分６、１０、１１、１２の切欠き 開口７、９、１３、１４は長孔状に形成されている。これらは外被管５並びに構 造物１において同形に形成されている。 あるいはまた切欠き開口１３は図２に示されているように横断面円形にするこ ともできる。切欠き開口は好適には構造物の両側端面より５〜１５ｍｍ後方に一 平面内に設けられている。図２は内燃機関の排気装置内における構造物１の配置 を示している。構造物１は外被管５を有し、この外被管５は入口範囲２の近くに 切欠き開口１３を、出口範囲３の近くに切欠き開口１４を有している。構造物１ の外被管５は絶縁材料１５で包囲されている。この絶縁材料１５は外側の外被管 １６によって包囲されている。入口範囲２の前にディフューザ１７が形成され、 これは外側の外被管１６に接続されている。出口範囲３にコンフューザ１８が形 成され、これも外側の外被管１６に接続されている。外被管５の熱伝導率低減部 分１１、１２および好適には積層あるいは巻回された板金から成る構造物１の熱 伝導率低減部分６、９によって、構造物１の中央部からコンフューザないしディ フューザないしその前に存在するガス室への放熱が減少される。これによって熱 絶縁材料１５並びに熱伝導率低減部分で境界づけられたいわば高温の「セル」が 得られる。これによって排気ガス浄化装置のエネルギー的に良好な形態が得られ る。 符号の説明 １ 構造物（ハニカム体） ２ 入口範囲 ３ 出口範囲 ４ 通路 ５ 外被管 ６ 熱伝導率低減部分 ７ 切欠き開口 ８ 通路壁部 ９ 切欠き開口 １０ 熱伝導率低減部分 １１、１２ 熱伝導率低減部分 １３、１４ 熱伝導率低減部分 １５ 絶縁材料 １６ 外側の外被管 １７ ディフューザ １８ コンフューザ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ディーワルト、ローベルト ドイツ連邦共和国 デー―53721 ジーク ブルク アム シュタインブルッフ １ア ー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．流体が貫流できる通路（４）によって互いに接続されている入口範囲（２） と出口範囲（３）とを有し流体で貫流される構造物（１）、特に排気触媒用ハニ カム体において、構造物（１）が入口範囲（２）および出口範囲（３）の近くに それぞれ熱伝導率低減部分（６、１０）を有していることを特徴とする構造物。 ２．熱伝導率低減部分（６、１０）が構造物（１）の横断面全体にわたって延び ていることを特徴とする請求項１記載の構造物。 ３．熱伝導率低減部分（６、１０）の少なくとも幾つかの通路（４）の壁部（８ ）が少なくとも部分的に薄い壁厚で形成されていることを特徴とする請求項１又 は２記載の構造物。 ４．熱伝導率低減部分（６、１０）の少なくとも幾つかの通路（４）の壁部（８ ）が少なくとも一つの切欠き開口（７、９）を有していることを特徴とする請求 項１ないし３のいずれか１つに記載の構造物。 ５．熱伝導率低減部分（６、１０）が熱絶縁材料から成っていることを特徴とす る請求項１ないし４のいずれか１つに記載の構造物。 ６．構造物が少なくとも部分的に構造化された板金の巻回ないし積層された層に よって形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載 の構造物。 ７．請求項１ないし６のいずれか１つに記載の構造物によって構成されているこ とを特徴とする排気ガス触媒用ハニカム体。 ８．ハニカム体が入口範囲（２）および出口範囲（３）の近くにそれぞれ熱伝導 率低減部分（６、１０）を有する外被管（５）内に配置されていることを特徴と する請項７記載のハニカム体。 ９．外被管（５）における熱伝導率低減部分（１１、１２）が構造物（１）の熱 伝導率低減部分（６、１０）と同列に位置していることを特徴とする請求項８記 載のハニカム体。 １０．外被管（５）の熱伝導率低減部分（１１、１２）が切欠き開口（１３、１ ４）によって形成されていることを特徴とする請求項８又は９記載のハニカム体 。