JPH06509024A - ハニカム状の本体、特に電気的に加熱可能な触媒担体本体における構造の電気的絶縁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ハニカム状の本体、特に自動車のための電気的に加熱可能な触媒担 体本体における構造間の電気的に絶縁する中間層の設計に関する。

特に自動車の内燃機関からの汚染物の排出を低減するために、触媒コンバータ、 特に電気的に加熱可能な触媒コンバータが用いられ、それによってコールドスタ ートの段階においても汚染物の排出を低減する。電気的に加熱可能なハニカム状 の本体は、国際出願ＷＯ３９／１０４７１等の種々の実施例に記載されている。

適切な抵抗を得るために、電気的に加熱可能なハニカム状の本体には、電気的に 絶縁する中間層が設けられ、その間では電流が規定された道を通る。自動車の排 気システムにおいて、このような電気的に加熱可能なハニカム状の本体はまた、 かなりの機械的歪み、および特に熱繰返し歪みに晒される。現在まで知られてい る電気的に絶縁する中間層または間隙は、一般に大きな機械的引張り歪みを吸収 できず、これかこのようなハニカム状の本体の製造および構造における限界と考 えられている。

国際出願ＷＯ３９１０７４８８もまた、１つ以上の補強されたシートメタル層を 有するハニカム状の本体を開示しており、特に補強されたシートメタル層は、一 方か他方の上に重なる複数の同一構造のシートメタル層を含み得る。

先行技術はまた、金属のハニカム状の本体の他の多くの構造上の形状を開示して おり、特定的には螺旋状に巻かれたハニカム状の本体、または渦巻き状であって もよいシートメタル層からなる本体を開示している。

この発明の目的は、製造プロセスに特に簡単に組入れることかでき、さらに機械 的な力を吸収でき、特に引張り力にも耐えられる、このようなハニカム状の本体 の構造間の電気的絶縁をもたらすことである。これは、電気的に加熱可能なハニ カム状の本体の設計を簡略化し、一方間時にその機械的負荷容量を増すことを意 図する。

この目的は、少なくともその幾つかがある構造を有するようにされ、流体が流れ ることができる複数のチャネルを形成するシートメタル層からなるハニカム状の 本体、特に触媒担体本体によって達成される。ハニカム状の本体は電気的に絶縁 する中間層を有し、その中間層は、機械的に合わせてクランプされるか、絶縁層 によって互いから電気的に絶縁される、少なくとも２つのシートメタル層を含む 。

以下に図面に関連して説明するように、２つのシートメタル層は、シートメタル 層間に配置される絶縁によってではなく、クランプ機構によって機械的な引張り 力が吸収されるように、電気的に絶縁されるにもかかわらず、合わせてクランプ され得る。特に弾性的に引張り力に反応するクランプ機構が可能であり、大きな 変形もなく大きな引張り力を吸収できる機構もまた可能である。

この発明において、クランプされるシートメタル層か広い領域にわたって両側が 金属でできており、そのため／％ンダ付けまたは類似した接合プロセスによって 両側て他のシートメタル層に接合され得るように、中間層か設計されれば、特に 有利である。

ＷＯ３９／１０４７１より、セラミックの中間層を有し、互いに形かちょうと適 合するように突出して軸方向の力を吸収するシートメタル層か知られているが、 しかしこれらのメタルシートは合わせてクランプされないので、引張り歪みによ ってシートか引き裂かれる恐れかまだある。この発明は、これらを両側で隣接す るシートメタル層に接続する可能性を残すことによって、これを防ごうとするも のである。

図面に示される幾つかの例示的な実施例に関して以下に詳細に説明するように、 クランプ機構の最も簡単な形では、一方のシートメタル層がその側縁部で他方の シートメタル層の上および周りに延びる。より弾性のある別のクランプ機構では 、各シートメタル層は互いの上で折り畳まれる。

シートメタル層か互いの周りで形がちょうど適合するように何度も折り畳まれる 、または互いに組合わされる形もまた可能である。

シートメタル層から電気的に絶縁される１つ以上の電気導体を、クランプされる シートメタル層間に配置することが特に好ましいかもしれず、これらの導体は、 たとえば温度センサとして作用してもよい。この聾様で、線形または概ね平坦な 温度センサを、アセンブリの費用を大きく増すことなくハニカム状の本体に組入 れることができ、これは加熱可能な触媒コンバータを制御するのに特に有利であ る。

クランプされるシートメタル層を、平坦な中間層としててはなくある構造を有す るようにされた層として、特に波形の中間層として使用することが特に好ましい とわかった。

こうすることによって、この中間層では、１つ以上の層からなる平坦な中間層で よりも大きい可撓性が得られる。クランプされるシートメタル層を圧延によって 製造することが特に簡単である。予め折り畳まれたシートメタル層は、絶縁層を 備えて、中間層の厚さを減じるために、１対のローラ間て圧延され得る。ハニカ ム状の本体のためのメタルシートを構成するのに周知の類の、波形の部分を製造 するためのローラ間での圧延は、特に困難なく行なえる。

この発明に従う、電気的に絶縁される中間層を用いてハニカム状の本体が後に製 造されると、当然、合わせてクランプされるシートメタル層の電気的絶縁が、隣 接する構造によって短絡されないことを確実にしなくてはならない。

このことは、たとえばその面の端で合わせてクランプされるシートメタル層か、 一方のシートメタル層のクランプ機構が他方のシートメタル層の周りで適合する ように、ハニカム状の本体の他方のシートメタル層を十分に超えて突出するよう にすることによって、達成される。このようにして短絡を確実に避けることかで きるか、このようなハニカム状の本体をその面の端で合わせてハンダ付けするこ とは、やや厄介である。

したかって、一方のシートメタル層のクランプ機構か他方のシートメタル層の周 りで適合できるように、合わせてクランプされるシートメタル層に接する、ハニ カム状の本体の他方のシートメタル層を短くするという、別のオプションかある 。この場合は、その面の端でのハンダ付けを通常のように行なうことができ、中 間層における短くされたシートメタル層間の接続は、たとえばハンダ付はホイル を挿入することによって単に分離して行なえばよい。

図面に関連して以下に説明するように、ハニカム状の本体の面の端で他方のシー トメタル層と中間層を同じ高さて閉じることかできる、クランプ機構の形もまた 存在する。

ハニカム状の本体全体の安定性、および均一な製造技術のためには、合わせてク ランプされるシートメタル層の外面は、残りのシートメタル層間と同し態様で、 好ましくは硬質ハンダ付けで、異なる隣接したシートメタル層に接合されること か有利である。

この発明の例示的な実施例は、図面に概略的に図示されるが、この発明はこれら の例に制限されるものではない。

図示されるのは以下のとおりである、すなわち、図１は、平坦なシートメタル層 からなる、この発明に従う絶縁中間層の斜視断面図であり、 図２は、組込まれる温度センサを備えた波形の中間層であり、 図３は、付加的に組込まれる導体を備えた平坦な中間層であり、 図４、図５および図６は、クランプ機構の種々の形であり、 図７は、付加的に組込まれる電気導体を備えたクランプ機構の形てあり、 図８は、ハニカム状の本体の面の端を超えて突出する、中間層の組込を示し、 図９は、ハニカム状の本体の面の端を超えて突出しない中間層の組込を示す。

図１は、この発明の実施例の最も簡単な形の断面を示し、平坦なシートメタル層 １１は、絶縁層１４によって平坦なシートメタル層１２から分離される。平坦な シートメタル層１２の外縁１３は、絶縁層１４とともに、シートメタル層１１の 周りに適合し、絶縁層１４は、クランプ機構１３を僅かに超えて突出するように される。

図２は、この発明に従って中間層か好ましくは波形の態様で形成され得ることを 示し、やはりあるシートメタル層２１が、絶縁層２４によって別のシートメタル 層２２から分離される。ここでもやはり、２つのシートメタル層２１．２２の間 のクランプは、シートメタル層２２の外縁２３を、破線で示されるように折り畳 まれた縁部２８の形で曲げることによって行なえる。しかしなから、付加的な部 品にノ＼ンダ付けすることによってクランプ機構２３を形成することもできる。

たとえば、ハンダ付はホイル２５が挿入されて、種々の層と一緒に圧延されても よく、これか層のハンダ付は動作においてしっかりとした接続を形成する。／％ ンダ付はホイル２５の挿入は、折り畳まれる縁部２８が用いられるときには有利 になり得る、というのは鋭く折り畳まれた縁部２８は脆くなる恐れかあり、そう なれば所望の機能、すなわち引張り力の吸収が確実に行なえない。この例示的な 実施例では、２つのジャケット測定導体２６．２７もまた、クランプ機構に組込 まれ、これは、シートメタル層２１の横に、困難なく、図示される配置に正確に 組込むことができる。

図３は、合わせてクランプされる２つのメタルシート３１．３２の間に付加的な 電気導体３６を組入れる、異なる変形例を示す。シートメタル層３１．３２の間 の絶縁層３４に加えて、さらなる絶縁層３５が必要である。このすべての層を一 緒に圧延接合することによって、シートメタル層３２のバルジは少ししか起こら ず、小さな未使用の空隙３７のみか残る。

図４、図５、図６および図７は、クランプ機構の種々の形を、断面で概略的に示 し、絶縁層は図示されていない。

層か圧延された後、結果としててきる中間層の厚さは、たとえは僅か０．１〜１ ｍｍであるので、図面は一定の比率て描かれたわけてはない。

図４は、弾性のあるタイプのクランプ機構を示し、２つのシートメタルの端部が 互いの周りで折り畳まれる。このタイプのクランプ機構は、引張りにかなり弾性 的に反応するが、層が引き裂かれることはない。

図５は、互いの周りに繰返し折り畳まれる、２つのシートメタル層５１．５２を 示し、この機構もまた、引張りに非常に弾性的に反応するか、さらに何らかの方 向への平行移動に対しても固定される。

図６は、あるノートメタル層６２が、概ねΩの形に曲げられる第２のシートメタ ル層６１に適合するクランプ機構を示す。同様に、引張りに非常に弾性的に反応 するこの機構では、双方の外側が、短絡の恐れもなく簡単に、隣接するシートメ タル層にハンダ付けされ得る。

図７において、２つのシー１〜メタル層７１．７２と１つの付加的な電気導体７ ６とが、特殊な態様でクランプされる。まず、電気導体７６があるシートメタル 層７１の周りに適合する。さらに、シートメタル層７２が、層７１および７６の 双方に接合して適合する。

図８および図９は、ハニカム状の本体に、この発明に従う中間層を組込む可能な 態様を示す。図８は、ハニカム状の本体の一部の概略的な縦方向の断面において 、電気的に絶縁する中間層が両側てハニカム状の本体の面の端を超えて突出する 変形例を示す。ハニカム状の本体の他方のシートメタル層８４．８５は、それぞ れ、シートメタル層８１および８２の外側にハンダ付けされ、クランプ機構８３ は、このように形成されたハニカム状の本体の面の端を超えて突出する。

図９は、合わせてクランプされるシートメタル層を組込む、異なる変形例の概略 的な縦方向の断面図である。ハニカム状の本体９０は、そこを流体が流れること のできるチャネル９８を既知の態様で形成する、ある構造を有するようにされた シートメタル層９７を含む。ハニカム状の本体９０の種々のセグメント９５．９ ６は、絶縁中間層９１．９２．９３．９４によって互いから電気的に絶縁され、 シートメタル層９２は、セグメント９６の他方のシートメタル層９７に直接ハン ダ付けされ、一方セグメント９５との接続は、短くされた隣接するシートメタル 層９９によって行なわれる。中間層９１．９２．９３．９４が平坦なシートメタ ル層を含む場合は、隣接するシートメタル層９９は、短くされる波形のシートメ タル層である。中間層自体が波形であれば、状況によっては、２つの短くされる 、ある構造を有するようにされたシートメタル層が互いに隣接して、クランプ機 構９３での短絡を防いでもよい。

この発明に従う中間層は、実用において何らかの所望の構造で、特に平坦な層、 波形の層、斜めの波形層、矢印の形状の波形層等の形で、圧延によって生成され てもよいことに留意されたい。この発明に従う中間層を製造プロセスに採り入れ ることは、ＷＯ３９１０７４８８およびそこに引用された引例に記載されるプロ セスとかなり類似して、多くの実施例で可能であり、応用可能なものとして、ク ランプ機構の領域で短絡が起こることを避けることにだけ注意すればよい。

この発明は、自動車のための電気的に加熱可能な触媒担体本体において電気的絶 縁をもたらすのに特に適している。

ＦＩＧ　９ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ハニカム状の本体（９０）、特定的には触媒担体本体であって、少なくとも その幾つかがある構造を有するようにされ、そこを流体が流れることができる多 数のチャネル（９８）を形成するシートメタル層（９７）を含み、ハニカム状の 本体（９０）は電気的に絶縁する中間層（１１、１２、１３、１４；２１、２２ 、２３、２４；３１、３２、３３、３４；４１、４２；５１、５２；６１、６２ ；７１、７２；８１、８２；９１、９２、９３、９４）を有するハニカム状の本 体であって、中間層（１１、１２、１３、１４；２１、２２、２３、２４；３１ 、３２、３３、３４；４１、４２；５１、５２；６１、６２；７１、７２；８１ 、８２；９１、９２、９３、９４）は、互いに機械的にクランプされるが、絶縁 層（１４；２４；３４；９４）によって互いから電気的に絶縁される、少なくと も２つのシートメタル層（１１、１２；２１、２２；３１、３２；４１、４２； ５１、５２；６１、６２；７１、７２；８１、８２；９１、９２）を含むことを 特徴とする、ハニカム状の本体（９０）。 ２．クランプされるシートメタル層（１１、１２；２１、２２；３１、３２；４ １、４２；５１、５２；６１、６２；７１、７２；８１、８２；９１、９２）が 、両側で広い領域にわたって金属を含み、かつハンダ付けまたは類似した接合プ ロセスによって両側で他方のシートメタル層（９７、９９）に接続される一方の 中間層（１１、１２、１３、１４；２１、２２、２３、２４；３１、３２、３３ 、３４；４１、４２；５１、５２；６１、６２；７１、７２；８１、８２；９１ 、９２、９３、９４）をともに形成することを特徴とする、請求項１に記載のハ ニカム状の本体（９０）。 ３．クランプされるシートメタル層（１１、１２；２１、２２；３１、３２；４ １、４２；５１、５２；６１、６２；７１、７２；８１、８２；９１、９２）が 、引張りを機械的にかけることのできる、電気的に絶縁される中間層（１１、１ ２、１３、１４；２１、２２、２３、２４；３１、３２、３３、３４；４１、４ ２；５１、５２；６１、６２；７１、７２；８１、８２；９１、９２、９３、９ ４）を形成し、引張り力は、絶縁層（１４；２４；３４；９４）によってではな く、シートメタル層（１１、１２；２１、２２；３１、３２；４１、４２；５１ 、５２；６１、６２；７１、７２；８１、８２；９１、９２）のサブ領域（１３ ；２３；３３；８３；９３）を合わせてクランプすることによって吸収される、 請求項１または２に記載のハニカム状の本体（９０）。 ４．絶縁層（１４；２４；３４；９４）およびクランプされるシートメタル層の 少なくとも一方（１２；２２；３２；７２；８２；９２）が、その側縁部で他方 のシートメタル層（１１；２１；３１；７１；８１；９１）の周りで適合するこ とを特徴とする、請求項１、２または３に記載のハニカム状の本体。 ５．クランプされるシートメタル層（４１、４２）が互いの周りに折り畳まれる ことを特徴とする、請求項１、２または３に記載のハニカム状の本体。 ６．クランプされるシートメタル層（５１、５２；６１、６２）が、その形が適 合する態様で、繰返し互いの上に折り畳まれることを特徴とする、請求項１、２ または３に記載のハニカム状の本体。 ７．シートメタル層（２１、２２、２３；３１、３２；７１、７２）から電気的 に絶縁される、少なくとも１つの電気導体（２６、２７；３６；７６）が、クラ ンプされるシートメタル層（２１、２２、２３；３１、３２；７１、７２）間に 配置されることを特徴とする、先行請求項の１つに記載のハニカム状の本体。 ８．クランプされるシートメタル層（２１、２２）が合わせて、構造、特に波形 を有することを特徴とする、先行請求項の１つに記載のハニカム状の本体。 ９．クランプされるシートメタル層（１１、１２；２１、２２；３１、３２；４ １、４２；５１、５２；６１、６２；７１、７２；８１、８２；９１、９２）が 、その最終的な形状に合わせて圧延されることを特徴とする、先行請求項の１つ に記載のハニカム状の本体。 １０．クランプされるシートメタル層（８１、８２）が、一方のシートメタル層 （８２）のクランプ機構（８３）が他方のシートメタル層（８１）の周りで適合 するのに十分なだけ、その面の端で他方のシートメタル層（８４、８５）を超え て突出することを特徴とする、請求項１、２、３、４、６または９の１つに記載 のハニカム状の本体。 １１．クランプされるシートメタル層（９１、９２）に隣接する、ハニカム状の 本体（９０）の他方のシートメタル層（９９）が、一方のシートメタル層（９２ ）のクランプ機構（９３）が他方のシートメタル層（９１）の周りで適合するの に十分なだけ、短くされることを特徴とする、請求項１、２、３、４、６または ９の１つに記載のハニカム状の本体。 １２．クランプされるシートメタル層（８１、８２；９１、９２）が、ハニカム 状の本体（９０）の隣接する他方のシートメタル層（８４、８５；９７、９９） にその外面によって、少なくともサブ領域で、接合プロセス、好ましくは硬質ハ ンダ付けされることによって接合される、先行請求項の１つに記載のハニカム状 の本体。