JP2002517670A5

JP2002517670A5 -

Info

Publication number: JP2002517670A5
Application number: JP2000553709A
Authority: JP
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2009-04-23

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】積層及び／又は巻き込みにより、流体が貫流できる通路を形成する少なくとも部分的に構造化された金属シート層から成り、内側の被覆管（４）と、これと同心的に配置された外側の被覆管（５）とにより囲まれ、その際この内側の被覆管（４）が少なくとも軸方向の区間（６）で柔軟な波形管として形成された流体流入側（２）と流体流出側（３）を有するハニカム体（１）、特に自動車用の触媒坦体構造を有するハニカム体装置において、
−内側の被覆管（４）がハニカム体（１）に平坦に密着する少なくとももう１つの軸方向の区間（７）を有しており、
−波形の区間（６）と外側の被覆管（５）が軸方向の部分（８）で接合技術により相互に接合されており、かつ
−平坦な区間（７）とハニカム体（１）が、少なくとも軸方向の部分（９）で接合技術により相互に接合されている
ことを特徴とするハニカム体装置。
【請求項２】流体流入側（２）に、まず内側被覆管の平坦な区間（７）が配置されており、この区間に少なくとも１つの波形の区間（６）と少なくとももう１つの平坦な区間（７）とが続き、その結果全体としてｎ個（ｎは整数で１より大きい数であるか又は１である）の波形の区間（６）とｎ＋１個の平坦な区間（７）とが配置されていることを特徴とする請求項１記載のハニカム体装置。
【請求項３】ｎ＝１であるとき、内側被覆管の波形の区間（６）が主に流体流入側（２）に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のハニカム体装置。
【請求項４】ｎ＝１であるとき、波形の区間（６）が軸方向の中心部に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のハニカム体装置。
【請求項５】ｎ＝１であるとき、波形の区間（６）が主に流体流出側（３）に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のハニカム体装置。
【請求項６】ｎ＝２であるとき、１つの波形の区間（６）が流体流入側（２）に、もう１つの波形の区間（６）が流体流出側（３）に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のハニカム体装置。
【請求項７】ｎ＝３であるとき、第１の波形の区間（６）が流体流入側（２）に、第２の波形の区間（６）が軸方向の中心部に、そして第３の波形の区間（６）が流体流出側（３）に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のハニカム体装置。
【請求項８】ｎが３より大きいとき、波形の区間（６）と平坦な区間（７）が請求項１乃至７に類似して配置されていることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載のハニカム体装置。
【請求項９】１つの波形の区間（６）が軸方向の中心部に配置されているとき、この波形の区間（６）のみが軸方向の部分（８）で外側の被覆管（５）と接合技術により接合されていることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載のハニカム体装置。
【請求項１０】１つの波形の区間（６）が軸方向の中心部に配置されているとき、この区間にそれぞれ隣接して配置されている平坦な区間（７）、又はそれぞれ流体流入側（２）及び流体流出側（３）に配置される平坦な区間（７）はハニカム体（１）と少なくとも軸方向の部分（９）で接合技術により接合されていることを特徴とする請求項９記載のハニカム体装置。
【請求項１１】単数又は複数の波形の区間（６）が軸方向に分散されて配置されているとき、単数又は複数のこの区間が、流体流入側（２）及び／又は流体流出側（３）で外側の被覆管（５）と接合技術により接合されていることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載のハニカム体装置。
【請求項１２】主として又は専ら単数又は複数の波形の区間（６）が軸方向に分散されて配置されているとき、軸方向の中心部、流体流入側（２）又は流体流出側（３）に配置された単数又は複数の平坦な区間（７）がハニカム体（１）と少なくとも軸方向の部分（９）で接合技術により接合されていることを特徴とする請求項１１記載のハニカム体装置。
【請求項１３】波形の区間（６）の軸方向の長さの合計がハニカム体（１）の全長（Ｌ）の半分以上、好ましくは２／３以上となることを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載のハニカム体装置。
【請求項１４】単数又は複数の波形の区間（６）の波形管がそれらの軸方向の縦断面から見て側面部分に大きな傾斜、特にΩの形を有することを特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載のハニカム体装置。
【請求項１５】管の波形は、その残りの形状と無関係に、管が外側被覆管と接合技術により接合されている部分において平坦化されていることを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載のハニカム体装置。
【請求項１６】外側被覆管（５）との接合技術による接合のために備えられた、それぞれの波形の区間（６）がその部分（８）で、公知の接合法、特にろう接及び／又は溶接法を使用できるような長さに定められていることを特徴とする請求項１乃至１５の１つに記載のハニカム体装置。
【請求項１７】波形の区間（６）と外側の被覆管（５）との部分（８）の接合技術による接合が、それぞれ波形の区間（６）の１〜５個、好ましくは２〜４個、特に３個以上の管波形に及んでいることを特徴とする請求項１６記載のハニカム体装置。
【請求項１８】接合技術により接合された管波形の割合が、接合技術により接合されていない管波形に対し高々１：１．５、好ましくは１：４であることを特徴とする請求項１乃至１７の１つに記載のハニカム体装置。
【請求項１９】ハニカム体（１）との接合技術による接合のために設けられた、それぞれ平坦な区間（７）がその部分（９）内で、公知の接合法、特にろう接及び／又は溶接法を使用できるような長さに定められていることを特徴とする請求項１乃至１５の１つに記載のハニカム体装置。
【請求項２０】接合技術により接合するため設けられたハニカム体（１）と平坦な区間（７）とが、それぞれ少なくとも１５ｍｍ、好ましくは少なくとも２０ｍｍ、特に約２５ｍｍの長さであることを特徴とする請求項１９記載のハニカム体装置。
【請求項２１】流体流入側（２）に配置された第１の平坦な区間（７）が、少なくとも５ｍｍ、好ましくは少なくとも７．５ｍｍ、特に約１０ｍｍの長さを有することを特徴とする請求項１乃至２０の１つに記載のハニカム体装置。
【請求項２２】ハニカム体（１）が幾何学形状、好ましくは円筒状又は円錐状の形を有する軸方向に貫流可能な触媒坦体構造であることを特徴とする請求項１乃至２１の１つに記載のハニカム体装置。

本発明は、積層及び／又は巻き込みにより、流体が貫流可能な通路を形成する少なくとも部分的に構造化されている金属シート層から成り、内側の被覆管と、この管に同心的に配置された外側の被覆管とにより囲まれ、その際この内側の被覆管が少なくとも１つの軸方向の区間で柔軟な波形管として形成されている、流体流入側と流体流出側を有するハニカム体、特に自動車用の触媒坦体を有するハニカム体装置に関する。

この種のハニカム体装置自体は公知である。ドイツ特許第２３００７０４号明細書には、その表面に金属から成る薄層を有する、例えばセラミックス製のハニカム体が記載されている。この薄層に可撓性の素子が接合されており、この素子もまた外側の被覆管内に配置されている。ハニカム体と外側の被覆管の熱により惹起される相対運動を吸収するために、特に波形管の部分は柔軟な支持素子として配置されており、この柔軟な素子は２つの側、即ち流体流入側と流体流出側に配置されているか、又は一体として、即ちハニカム体の全長にわたって配設されており、それぞれ管組織を接続するためのフランジを有する。

本発明によれば、このハニカム体装置は、合計でｎ個の波形の区間とｎ＋１個の平坦な区間とが配置される（ｎは整数で１より大きいか又は等しい数を表す）ように、流体流入側にまず平坦な区間を有し、この区間に少なくとも１つの波形の区間と少なくとももう１つの平坦な区間が続いていることを特徴とする。空隙を遮断する役目を果たす平坦な区間を流体流入側に配置することにより、浄化されるべき排ガスに当たり始めた際の触媒反応の迅速な始動が保証されることは有利である。空隙を遮断するのではなく、熱伝導及び熱対流が極めて低い、例えばセラミックス材料からできている遮断マットによっても断熱は改善される。

特別な実施形態においては、ｎ＝１のとき、波形の区間が主として流体流入側に配置される。その結果内側被覆管の流体流入側の平坦な部分はごく短く、例えば５〜２５ｍｍとなり、特に時として激しく脈動する排ガスにより惹起される流体流入側の機械的負荷は好ましく吸収される。

またそれとは異なり、ｎ＝１のとき、特に長く平坦な第１の区間に外側の被覆管から分離された大きな容積をハニカム体中に形成したい場合に、この波形の区間を、やはり主として流体流出側に配置してもよい。

ｎ＝２のとき、１つの波形の区間が流体流入側の平坦な区間の後方に、そしてもう１つの波形の区間が流体流出側の平坦な区間の手前に配置される。このような両側の配置、即ち外側の被覆管内のハニカム体を流体流入側と流体流出側に配置することは、機械的負荷の均一化に極めて有利に作用し、ハニカム体は激しい振動の影響を受けないことになる。

ｎ＝３のとき、第１の波形の区間は流体流入側に、第２の波形の区間は軸方向の中心部に、第３の波形の区間は流体流出側に、それぞれ平坦な区間と交互に配置される。このような配列では、例えばエンジンの近くに組込まれ著しい負荷を受けるハニカム体装置でも、既に指摘した利点を併せて得られる。ｎが３より大きいとき、波形の区間と平坦な区間とは、上記の実施形態に類似して配置される。

好ましくは管の波形は、その残りの形状と無関係に、管が外側被覆管と接合技術により接合されている部分において平坦化されていると有利である。この平坦化された部分は、高い機械的及び熱的負荷に耐える平面的な接合を可能にする。従って本発明では、外側の被覆管と接合技術により接合するために設けた波形の区間の長さを、公知の接合法、例えばろう接及び／又は溶接法を容易に使用できるような長さに定めると有利である。

流体流入側に配置される第１の平坦な区間の長さは少なくとも５ｍｍ、好ましくは少なくとも７．５ｍｍ、特に約１０ｍｍであり、一方他の平坦な区間の長さは少なくとも１５ｍｍ、好ましくは少なくとも２０ｍｍ、特に約２５ｍｍである。

図１は、ハニカム体装置の第１の実施例の軸縦断面を部分的に示し、この装置は、特に自動車用の触媒的に活性な被覆を有する触媒坦体構造として形成され、流体流入側２及び流体流出側３を有する円筒形又は楕円形のハニカム体１から成り、かつこのハニカム体は、積層及び／又は巻き込みにより、流体の貫流可能な通路を形成する少なくとも部分的に構造化された金属シート薄層から成り、内側の被覆管４とこれと同心的に配置された外側の被覆管５とにより囲まれている。流体流入側２に、まず平坦な区間７が配置され、これに波形の区間６ともう１つの平坦な区間７が続いている。第１の平坦な区間７は約５ｍｍの長さをもち、従って明らかに次の区間よりも短い。主に流体流入側に配置される波形の区間６は、流体流入側２の軸方向の部分８で、例えば３個の管波形の長さを介して外側の被覆管５とろう接されている。ハニカム体１は流体流出側３の軸方向の部分９で、約２５ｍｍの長さを介して比較的長い第２の平坦な区間７とろう接されている。通常約１００〜１５０ｍｍの構造長さのハニカム体１を有するハニカム体装置は、主に流体流入側２に配置された波形の区間６により、特に良好に機械的負荷を均一化する。

図２は、円筒形又は楕円形のハニカム体１を有するハニカム体装置の、第２の実施例の軸縦断面の一部を示す。流体流入側２にまず平坦な区間７が配置され、この領域に波形の区間６ともう１つの平坦な区間７が続いている。流体流入側２の第１の平坦な区間７は、図１のハニカム体装置と異なり、約５ｍｍの長さしかない第２の区間よりも明らかに長い。主に流体流出側３に配置された波形の区間６は、流体流出側の軸方向の部分８で３個の管波形の長さを介して外側の被覆管５とろう接されている。ハニカム体１は、流体流入側２の軸方向の部分９で、例えば約２５ｍｍの長さにわたり比較的長い第１の平坦な区間７とろう接されている。約１００〜１５０ｍｍの通常の構造長さのハニカム体１を有する、このようなハニカム体装置は、熱的に外側の被覆管５と遮断されている、流体流入側２の比較的長い第１の平坦な区間７により、常温で始動したエンジンからの排ガスに当たった際、触媒坦体構造の迅速な応答を特に良好に支援する。

図３は、ハニカム体１を有するハニカム体装置の第３の実施例の断面を部分的に示す。流体流入側２にまず平坦な区間７を配置し、これに波形の区間６、第２の平坦な区間７、第２の波形の区間６そして最後に第３の平坦な区間７が続いている。流体流入側と流体流出側の平坦な区間７はそれぞれ約５ｍｍの長さを持ち、従って中央の軸方向中心部に配置された平坦な区間７よりも明らかに短い。ハニカム体１は軸方向の部分９で、２５ｍｍの長さを介して軸方向の中心部に配置された長い平坦な区間７とろう接されている。流体流入側及び流体流出側に配置された波形の区間６は軸方向の部分８でそれぞれ例えば３個の管波形の長さを介して外側の被覆管５とろう接されている。流体流入側２と流体流出側３に配置された２つの波形の区間６を有する、このようなハニカム体装置は、１５０ｍｍ以上の比較的長い構造長さを有するハニカム体の機械的負荷を特に良好に均一化する。

図４は、円筒形のハニカム体１を有するハニカム体装置の第４の実施例の軸縦断面を部分的に示す。流体流入側２にまず平坦な区間７が配置され、これに波形の区間６ともう１つの平坦な区間７が続いている。流体流入側と流体流出側の平坦な区間７は図３に基づく対応する平坦な区間７よりも明らかに短い。ハニカム体１は流体流入側と流体流出側の軸方向の部分９で、それぞれ例えば１５ｍｍの長さにわたって平坦な区間７とろう接されている。軸方向の中心部に配置された波形の区間６は、軸方向の部分８で、例えば３個の管波形の長さを介して外側の被覆管５とろう接されている。１５０ｍｍ以上の比較的長い構造長さのハニカム体１を有するハニカム体装置は、一方では軸方向の中心部に配置された波形の区間６により特に良好に機械的負荷を均一化し、他方では流体流入側の、断熱された比較的長い第１の平坦な区間７により触媒坦体構造の即時始動を支援する。

【００２９】
本発明は、特に高度の負荷を耐えることができ、自動車の排ガス浄化システム中で良好な常温始動挙動を示す、ハニカム体装置を製造技術により確実に生産することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による円筒状のハニカム体を有する第１の実施例の軸縦断面の部分図。
【図２】
本発明による円筒状のハニカム体を有する第２の実施例の軸縦断面の部分図。
【図３】
本発明による円筒状のハニカム体を有する第３の実施例の軸縦断面の部分図。
【図４】
本発明による円筒状のハニカム体を有する第４の実施例の軸縦断面の部分図。
【図５】
本発明による円錐形のハニカム体を有する第４の実施例の軸縦断面の部分図。
【図６】
図１〜図５による波形の区間の異なる柔軟な管波形の拡大図。
【図７】
図１〜図５による波形の区間の異なる柔軟な管波形の拡大図。
【符号の説明】
１ハニカム体
２流体流入側
３流体流出側
４内側の被覆管
５外側の被覆管
６波形の区間
７平坦な区間
８、９軸方向の接合部分