JP2001518589A - 支持部を有するハニカム体構成 - Google Patents

支持部を有するハニカム体構成

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エミテク・ゲゼルシャフト・フュール・エミシオーンテクノロギー・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング
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Abstract

(57)【要約】 この発明は、金属ハウジング(8)を備えるハニカム体構成に関し、その中には隔壁(6、7)によって互いに隔てられた複数の溝(5)を備えるハニカム体(1)が配置され、このハニカム体はその周辺(U)に沿ってさまざまな半径方向強度を有し、このハニカム体構成はハウジング(8)とハニカム体(1)との間の周辺(U)の少なくとも一部の領域に配置される補償層(2)を有し、ハニカム体(1)の周辺方向(U)において補償層(2)は少なくとも2つの支持部(3)を有し、この支持部(3)は周辺領域の残りの部分(4)における支持部(3)の外側よりもより大きな力をハニカム体(1)上に半径方向(R)に加え、この支持部(3)はハニカム体(1)がより大きな半径方向強度を有する領域に配置される。ハウジング(8)上の支持セグメントによっておよび/またはハニカム体のビーズによって、いずれの場合もより大きな強度を有する周辺領域において、補償層(2)の上に支持部(3)を作るような処置がとられ得る。この発明は、金属ハウジング内の薄肉押出セラミックハニカム体の簡単でしっかりとした据付けに特に適している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 この発明は、特に自動車の排気ガス浄化用触媒キャリア体のためのハニカム体
構成に関する。
【0002】 ハウジングを備えるハニカム体構成は、その中に周辺部に沿ってさまざまな半
径方向強度を有するハニカム体が配置され、ハウジングとハニカム体との間に配
置される補償層を有し、このハニカム体構成は、たとえば、実用新案G7401
002号に開示されている。
【0003】 このようなハニカム体構成は、互いに隔壁によって隔てられた複数の溝を有す
る。この溝は正方形、長方形または他の多角形の断面を有する。US−PS38
53485号はさまざまな断面形状を記載している。
【0004】 溝の幾何学的形状とハニカム体の横断表面積内の溝の配置のために、このよう
なハニカム体は半径方向に周辺に分布するさまざまな強度を有する。ハニカム体
のこれらのさまざまな強度はハニカム体の破壊挙動と弾性挙動にも影響を及ぼす
。WO94/15712号は増大した弾性を有するハニカム体を開示しており、
特に弾性は異なった方向において異ならない。WO94/15712号の提案に
よれば、ハニカム体は少なくとも1つの外側の領域において隔壁を有し、この隔
壁は、ハニカム体の断面において半径方向に堅固な構造物および/または周辺方
向に延びる支持構造物がそれらによって形成されないように、配置され、形成さ
れる。
【0005】 セラミックおよび/または金属材料から製造されるこのようなハニカム体はハ
ウジングによって半径方向にハニカム体に作用する力によって簡単に破壊されな
いという点で有利である。なぜなら、このハニカム体は周辺上半径方向に均一で
ある強度を有するからである。
【0006】 ハウジングが半径方向にハニカム体に均一に与える力によって破壊されるハニ
カム体の理論上の問題は、WO94/15712号によって解決される。
【0007】 これを基礎として、この発明の目的は、周辺上の半径方向の強度の異なる性質
を有する触媒キャリア体に対してさえも、ハウジングによる半径方向の力による
損傷が避けられる、ハニカム体構成を開示することである。
【0008】 この発明によれば、この問題は請求項1の特徴を有するハニカム体構成によっ
て解決される。さらに有利な開発や実施例はそれら単独でまたは相互を組合せて
使用することができ、これらは従属クレームにおいて取扱われる。
【0009】 この発明は以下の概念に基づいている。すなわち、周辺に沿って異なるハニカ
ム体の強度の半径方向の性質は、もし適切な設計の補償層がハニカム体とハウジ
ングの間に配置されれば、ハウジング内の安定した保持を促進するために利用さ
れ得る。ハウジングとハニカム体の間に配置される補償層は、ハニカム体の周辺
方向に少なくとも2つの支持部を有し、これらの支持部は、支持部の外側の周辺
領域の残りの部分においてよりも、大きな力をハニカム体に半径方向に加える。
そこで補償層の支持部が、ハニカム体がより大きな半径方向強度を有する領域に
おいて形成される。ハウジングによりハニカム体へ加えられる力は主に支持部の
領域で受取られ、ハニカム体の比較的堅固な構造物へ導入される。補償層の2つ
の近接する支持部各々の間に位置する周辺領域の残りの部分においては、ハニカ
ム体へ導入されるのはごく小さい力かまたは全く力が導入されないかである。ハ
ウジング内の補償層によって、ハニカム体は断面において実質的に少なくとも2
つの部分または2つの領域で支持される。
【0010】 この発明によるハニカム体構成のこの実施例は、ハニカム体構成が製造されて
いるとき、すなわちハウジング内の取付中にハニカム体が確実に、破壊されない
ようにする。この設計のさらなる利点は、ハニカム体構成作動中に熱膨張の結果
生じる力が主に支持部によって、すなわちハニカム体の最も安定した方向におい
て受取られることである。
【0011】 ハニカム体は金属および/またはセラミック本体であり得る。溝断面は比較的
簡単な配置であり得、ハニカム体の方向に依存する半径方向強度の形成をもたら
す。典型的には、この発明は特に四角い断面の溝を備える、特に薄肉の押出セラ
ミックハニカム体に特に適しており、4つの支持部における支持が好ましく、こ
の支持部の各々が溝壁の方向にハニカム体に対し力を加える。
【0012】 ハニカム体のさまざまな強度は補償層自体の性質を適切に選択することによっ
て補償され得る。補償層の好ましい実施例は、支持部が補償層の他の部分よりも
単位面積当りより大きい重量を有するようにする。特に、支持部はその他の部分
よりも大きい密度を有する。補償層のこの実施例によって、変形に関する異なっ
た挙動が支持部と周辺領域の残りの部分の間に得られる。もし支持部が少なくと
も1つのインサートによって少なくとも部分的に形成されれば、支持部のより大
きな強度も得ることができる。
【0013】 そこでインサートは、たとえばサンドイッチ状の構造物を備え得る、すなわち
、ハウジングによりハニカム体へ向かって半径方向に向けられる力がインサート
によって受取られることを意味する。
【0014】 その代わりに、またはそれに加えて、インサートは補償層のその他の部分の材
料よりもより大きな強度を有する材料から構成され得る。そこにおいては金属材
料の使用が好ましい。もしハニカム体が電気的加熱可能なハニカム体であること
が意図されているならば、このインサートは電気端子のための接触場所ともなり
得る。
【0015】 好ましくは、ハニカム体とハウジングの間に配置される補償層は少なくとも部
分的にマット類の形をとっており、このマット類はハニカム体がハウジングから
断熱される結果をももたらす。補償層は、好ましくはセラミック繊維からなる少
なくとも1つのマット類を含み、いわゆる「膨潤マット」が好ましくは用いられ
、この膨潤マットはその結晶性構造を有するため、吸水の結果膨潤することによ
り、キャビティを充填することができる。
【0016】 もし支持部が、少なくとも2つ、好ましくは3つの層により補償層に形成され
るならば、ハニカム体の周辺に沿って半径方向の異なる強度を補償することもま
た可能である。そこで、補償層は単一のものからなるよう設計され、これらの層
は補償層をそれ自体の上に畳込むことによって形成される。これが出来れば、こ
の発明は簡単で費用効率よく実現される。
【0017】 この発明のさらなる概念によると、周辺に沿ってハニカム体の強度が異なると
いう半径方向の性質を、ハウジングの適切な設計によって補なうことが提案され
る。その目的のため、ハニカム体の周辺方向において、ハウジングは、ハニカム
体のより大きな半径方向強度を有する領域において形成される、少なくとも2つ
の半径方向に内向きの支持セグメントを有する。支持セグメントの領域において
は、ハウジングによりハニカム体へ加えられる力は、ハニカム体がより大きな半
径方向強度を有するハニカム体の領域へ導入される。これは、減少した半径方向
強度を有するハニカム体の領域は、ごく小さい力しかまたは全く力を受けなくて
もよいことを確実にする。この実施例によればまた、ハウジングとハニカム体の
間に周辺領域の残りの部分においてよりも、支持セグメントにおいてより強く圧
縮された繊維マットから構成される補償層があることが好ましく、そのため支持
部は従って支持セグメントにおいて形成される。
【0018】 支持部はハニカム体の軸方向長さ全体に延び得る。しかしながら、これは必ず
しも必要なわけではない。特に、軸方向に延びたハニカム体と正確には真直ぐに
ならないよう製造されたハニカム体とにとっては、支持部がハニカム体の軸方向
長さのごく一部に、たとえば、端面付近においてのみ延びるとすれば、有利であ
り得る。支持部をハニカム体の横面に配して設けることもできる。しかしながら
、支持部は、ハニカム体がハウジング内にしっかり安定して保持されるような大
きさと数であるべきである。
【0019】 この発明のさらに有利な実施例によれば、ハニカム体構成が、ハニカム体構成
の断面において偶数の支持部を有するとき、2つの支持部が常に互いに対向して
配置されるような配置が提案される。各々について支持部はハニカム体の周辺上
に均一に配置すべきである。
【0020】 ハニカム体構成の組立を簡素化するために、かつハニカム体がより大きな半径
方向強度を有する領域に補償層の支持部が配置されることを確実にするために、
ハニカム体および/または補償層および/またはハウジングが位置決め補助を有
するようにされる。これに関し、特に、位置決め補助は少なくとも1つの光学的
マーキングの形をとり、この光学的マーキングによりハニカム体構成の組立を自
動化することが提案される。また、突起または窪みによって位置決め補助を形成
し、これを機械的スキャンできるようにすることも提案される。
【0021】 この発明のさらに進歩的な概念によれば、ハニカム体はその補償層に面する側
に、断面において半径方向に外向きに配向する少なくとも2つの凸面体を有し、
これら凸面体はハニカム体がより大きい半径方向強度を有する領域において形成
されることが提案される。この解決策はまた、減少した半径方向強度を有するハ
ニカム体の領域が受ける力は、非常に小さくて済むかまたは全く力を受ける必要
がないことを意味する。特に有利な方法では、それぞれの凸面体は軸方向に延び
る平らなビーズの形をしている、なぜならこれがハニカム体内に力の最適な通路
を生じさせるからである。補償層において、凸面体は支持部を作り、円形断面を
有するハウジングおよび凸面体以外は円形の断面を有するハニカム体については
、凸面体は、ハニカム体がいかなる配向にも適合し得ることを意味し、支持部は
そしてより大きな半径方向強度を有する領域において常に形成される。もし小さ
な修正が押出断面に加えられるならば、いかなる特別な費用も必要とせずに軸方
向に延びるビーズをハニカム体の押出中に作ることができる。
【0022】 この発明のさらなる詳細および利点は図面に示される実施例よって記載される
が、この発明はこれらに限定されない。
【0023】 図1は、この発明によるハニカム体構成の断面を示す。ハニカム体構成は、ハ
ウジング8内に複数の溝5を備えるハニカム体1を有する。溝5はハニカム体1
の軸方向に延びる。各溝5は、隔壁6、7によって境界決めされる。図示の実施
例において、隔壁6、7は互いに水平または垂直である平面に延び、それによっ
てハニカム体1は周辺Uに沿って半径方向Rにさまざまな剛性を有する。ハニカ
ム体1が最大の半径方向強度を有する方向を表わすために矢印が使用される。
【0024】 ハニカム体1は補償層2に囲まれる。補償層2は、図示の実施例ではセラミッ
ク繊維マットの形をとり、ハウジング8内の内壁9上に配置される。
【0025】 補償層2は、補償層2の領域の残りの部分4よりも、半径方向Rにより大きい
強度を有する支持部3を有する。支持部3は、ハニカム体1がより大きい半径方
向強度を有する領域に配置される。図示の実施例において、2つの支持部3はそ
れぞれ互いに全く対向して配置される。支持部3の配置はハニカム体1における
強度分布に依存する。それゆえ、特に、溝または溝配置が六角断面(図示せず)
である場合には、ハニカム体構成の周辺Uに沿って、ハニカム体1が最大の半径
方向強度を有する場所に、6つの支持部3を設け、この支持部3は各々周辺方向
Uに隣りから60°の間隔をあけることが有利である。
【0026】 ハウジング8によって半径方向に内向きに向けられた力は、ハニカム体1へ、
補償層2の支持部3を実質的に通って導入される。支持部3は少なくとも部分的
にハニカム体1の軸方向に延びる。支持部3は好ましくはハニカム体1の軸方向
長さ全体にわたって延びる。
【0027】 図2は、補償層2の支持部3の実施例を概略的に示す。支持部はインサート1
0によって形成される。インサート10は金属材料からなる。
【0028】 図3は、互いに上に折り畳まれた補償層2において、3つの層11、12、1
3によって形成された補償層2の支持部3のまた別の実施例を示す。
【0029】 図4は、ハニカム体構成の第2の実施例の断面を示す。この実施例において、
ハウジング8はハニカム体1の周辺方向Uに半径方向内向きの支持セグメント1
6を有する。支持セグメント16はハニカム体1の増大した半径方向強度を有す
る領域に形成される。ハウジング8によって半径方向内向きに向けられる力は、
主に支持セグメント16と、それによって補償層2に生じる支持部3とを通って
、ハニカム体1がより大きな半径方向強度を有する領域に導入され、それによっ
てこのハニカム体がハウジング8に嵌められているときおよびそれに続く動作の
間、ハニカム体1への損傷を回避する。
【0030】 図1と図4による実施例において、ハニカム体1は正しい相対位置でハウジン
グ8に嵌められる必要がある。これを確実にするには、自動化大量生産をも含む
多くの方法があり得る。特に有利な方法の1つは、ハニカム体1が光学的および
/または機械的にスキャン可能な位置決め補助18を備える場合である。しかし
ながら、これは、非円形断面(本発明は非円形断面にも適している)を有するハ
ニカム体1とハウジング8とには余分である、なぜなら、相対位置は、たとえば
卵形または楕円形の断面形によって決まるからである。
【0031】 図5は、この発明による触媒配置のまた別の実施例の断面を示す。この実施例
において、その最大の半径方向強度を有する周辺領域に、ハニカム体1は、補償
層2における支持部3を作る半径方向外向きに配向される凸面体17を有する。
凸面体17は、好ましくはハニカム体1の全長にわたって軸方向に延びる平らな
ビーズを形成し、そのため押出による製造が可能である。補償層2上のビーズの
効果は図4の支持セグメント16の効果と同じであるが、ただし、凸面体17は
常にハニカム体1上に正しい位置に配置されるのに対し支持セグメント16は最
初にハニカム体1に相対して正しい位置に配置されなければならない。
【0032】 明らかに、補償層2および/またはハウジング8および/またはハニカム体1
に同時的措置をとることによって、補償層2に支持部3を作ることができる。し
たがって、特にハウジング8、ハニカム体1および/または補償層2の上に交互
に支持部3を作るように措置を行なうようにすることができる。
【0033】 この発明は、排気ガス浄化のための自動車構造で要求されるような、ハニカム
体構成の大量生産に特に適している。特に、薄肉セラミックハニカム体は、この
発明によって、簡単にしっかりと金属ハウジングに嵌めることができる。このよ
うなハニカム体構成が触媒として使用される場合、この発明によれば、この構成
の熱交換許容荷重が増加し、これによりエンジン付近への取付けが容易となる。
しかしながら、この発明は炭化水素排出、窒素酸化物溜め、水排出などのような
他の排気ガス浄化手段のキャリアとして使用されるハニカム体にもまた適してい
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ハニカム体構成の第1の実施例における断面の図である。
【図2】 補償層の支持部の第1の実施例における断面の図である。
【図3】 補償層の支持部の第2の実施例における断面の図である。
【図4】 ハニカム体構成の第2の実施例における断面の図である。
【図5】 ハニカム体構成の第3の実施例における断面の図である。
【符号の説明】
1 触媒キャリア体、2 補償層、3 支持部、4 周辺領域の残りの部分、
5 溝、6、7 隔壁、8 ハウジング、9 内壁、10 インサート、11、
12、13 補償層の層、16 支持セグメント、17 凸面体、18 位置決
め補助、U 周辺、R 半径方向。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年3月29日(2000.3.29)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),BR,CN,I D,JP,KR,RU,US (72)発明者 マウス,ボルフガング ドイツ連邦共和国、デー−51429 ベルギ ッシュ・グラートバハ、グート・ホルスト (番地なし) Fターム(参考) 3G091 AA02 AB01 BA09 BA10 BA39 GA06 GB01X GB01Z GB10X GB10Z GB17X GB17Z HA27 HA28 HA29 HA31 4D048 BB02 CA01 CC01 CC04 CC38 4G069 AA08 DA06 EA18 ED03 EE01 【要約の続き】 適している。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属ハウジング(8)を備えたハニカム体構成であって、前
    記ハニカム体構成内に隔壁(6、7)によって互いに隔てられた複数の溝(5)
    を備えるハニカム体(1)が配置され、前記ハニカム体はその周辺(U)に沿っ
    てさまざまな半径方向強度を有し、前記ハニカム体構成は前記ハウジング(8)
    と前記ハニカム体(1)の間に前記周辺(U)の少なくとも部分的領域に配置さ
    れる補償層(2)を有し、前記補償層(2)が、前記ハニカム体(1)の前記周
    辺方向(U)に少なくとも2つの支持部(3)を有し、前記支持部は、周辺領域
    の残りの部分(4)における前記支持部(3)の外側よりもより大きい力を前記
    ハニカム体に対し半径方向(R)に加え、前記支持部(3)が、ハニカム体(1
    )がより大きい半径方向強度を有する領域に配置されることを特徴とする、ハニ
    カム体構成。
  2. 【請求項2】 前記ハニカム体が、セラミックで、特に、平坦な隔壁(7)
    を備える押出ハニカム体であって、その半径方向強度が他の方向よりも前記隔壁
    (7)の方向により大きいことを特徴とする、請求項1に記載のハニカム体構成
  3. 【請求項3】 前記支持部(3)が周辺領域の残りの部分(4)よりも単位
    面積当りより大きい重量を有することを特徴とする、請求項1または2に記載の
    ハニカム体構成。
  4. 【請求項4】 前記支持部(3)が周辺領域の残りの部分(4)よりも大き
    い密度を有することを特徴とする、請求項3に記載のハニカム体構成。
  5. 【請求項5】 前記支持部(3)が少なくとも部分的に、少なくとも1つの
    インサート(10)によって形成されることを特徴とする、請求項1、2、3ま
    たは4に記載のハニカム体構成。
  6. 【請求項6】 前記インサート(10)が前記他の部分(4)へよりも前記
    支持部(3)へより大きな力を与える構造を有することを特徴とする、請求項5
    に記載のハニカム体構成。
  7. 【請求項7】 前記インサート(10)が前記周辺領域の残りの部分(4)
    の材料よりもより大きな強度を有する材料からなることを特徴とする、請求項5
    または6に記載のハニカム体構成。
  8. 【請求項8】 前記インサート(10)が、金属材料からなることを特徴と
    する、請求項5、6または7に記載のハニカム体構成。
  9. 【請求項9】 前記補償層(2)が、少なくとも部分的にマット類の形をと
    ることを特徴とする、請求項1から8のいずれかに記載のハニカム体構成。
  10. 【請求項10】 前記補償層(2)が、セラミック繊維のマット、特に膨潤
    するマットであることを特徴とする、請求項9に記載のハニカム体構成。
  11. 【請求項11】 前記支持部(3)が、前記補償層(2)に少なくとも2つ
    、好ましくは3つの層(11、12、13)によって形成されることを特徴とす
    る、請求項9または10に記載のハニカム体構成。
  12. 【請求項12】 前記ハニカム体(1)の前記周辺方向(U)において、前
    記ハウジング(8)が、前記支持部(3)を形成する目的で、半径方向内向きに
    向けられる少なくとも2つの支持セグメント(16)を有することを特徴とする
    、請求項1から11のいずれかに記載のハニカム体構成。
  13. 【請求項13】 前記支持部(3)が偶数個あるとき、断面において互いに
    全く対向して配置されるそれぞれ2つの前記支持部(3)があることを特徴とす
    る、請求項1から12のいずれかに記載のハニカム体構成。
  14. 【請求項14】 前記ハニカム体(1)および/または前記補償層(2)お
    よび/または前記ハウジング(8)が、前記ハニカム体(1)および前記ハウジ
    ング(8)または補償層(2)それぞれの正しい相関位置のために、少なくとも
    1つの位置決め補助(18)を有することを特徴とする、請求項1から13のい
    ずれかに記載のハニカム体構成。
  15. 【請求項15】 前記位置決め補助が光学的マーキングの形をとることを特
    徴とする、請求項14に記載のハニカム体構成。
  16. 【請求項16】 前記位置決め補助が少なくとも1つの突起または窪みによ
    って形成されることを特徴とする、請求項14または15に記載のハニカム体構
    成。
  17. 【請求項17】 前記支持部(3)が、前記ハニカム体(1)の軸方向長さ
    の少なくとも一部にわたって延びることを特徴とする、請求項1から16のいず
    れかに記載のハニカム体構成。
  18. 【請求項18】 前記ハニカム体(1)が、その前記補償層(2)に面する
    側に、前記支持部(3)を形成する目的で、少なくとも2つの半径方向外向きに
    向けられる凸面体(17)を有し、前記凸面体(17)が、前記ハニカム体(1
    )がより大きな半径方向強度を有する領域に形成されることを特徴とする、請求
    項1から17のいずれかに記載の触媒配置。
  19. 【請求項19】 前記凸面体(17)が軸方向に連続するビーズの形をとる
    ことを特徴とする、請求項18に記載のハニカム体構成。
  20. 【請求項20】 前記凸面体(17)が、適した形の押出器を用いて、前記
    ハニカム体(1)を押出し成形することによって作られることを特徴とする、請
    求項18または19に記載のハニカム体構成。
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