JP4384812B2 - 中を流体が流れ得る複数のチャネルを備えたハニカム構造体を製造するための方法およびシートメタルの積層体 - Google Patents

Description

【０００１】
この発明の目的は、多数の流体透過性チャネルを含むハニカム構造体の製造のための方法およびシートメタルパックに関する。
【０００２】
触媒コンバータ支持体として使用される金属製のハニカム構造体が知られている。そのようなハニカム構造体は、多数の少なくとも部分的に構造物のシートメタル層からなる。ハニカム構造体の形態の多くが、たとえばＵＳ−ＰＳ４９２３１０９、ＷＯ９０／０３２２０、ＥＰ０３２２５６６Ａ１およびＷＯ９４／０１６６１から公知である。
【０００３】
ＷＯ９７／００７２５は、多数の少なくとも部分的に構造物である層から作られた多数の流体透過性チャネルを含むハニカム構造体の製造を扱う。この文書は、複数の少なくとも部分的に構造物のシートメタル層を含む少なくとも１つの積層体が積重ねられることを提案している。各積層体はシートメタルパックを構成するために曲げ線のところでそれ自体の上に折り重ねられる。各シートメタルパックは、製造されるべきハニカム構造体の外形に対応した輪郭を有する型の中に配置される。各積層体は型の中央の領域に配置された巻込み手段により保持される。各積層体はその後型に対する巻込み手段の回転によりハニカム構造体になるよう巻込まれる。この態様で用意されたハニカム構造体はその後、ジャケットチューブ中に嵌められる。さらなるハニカム構造体の製造方法はＷＯ９７／００１３５から公知である。
【０００４】
さらなる製造工程において、ハニカム構造体はジャケットチューブにろう付けされる。これにより、ジャケットチューブにろう付けされるのは実質的には、個々のシートメタル層の端部領域である。このようにして製造されたハニカム構造体では、各積層体をそれ自体の上に折り重ね、積層体をハニカム構造体になるよう巻込むことにより、個々のシートメタル層がジャケットチューブに結合される領域においていくつかのシートメタル層がジャケットパイプのジャケット表面の周辺部のうち比較的大きな部分にわたってジャケットパイプにろう付けされるのに対し、他のシートメタル層は周辺部のうち比較的小さな部分にわたってしかジャケットチューブにろう付けされない、という問題がある。ハニカム構造体とジャケットパイプとのこの種の結合では、機械的および温度的応力によりハニカム構造体が損傷を受けるという問題がある。特に個々のシートメタル層の間のろう付け結合部が少なくとも部分的に破壊されてしまうという問題がある。
【０００５】
ここから進んで、この発明の目的は、ジャケットパイプへのろう付け結合部をより均一に形成できるようにするハニカム構造体の製造方法を提供することである。この発明のさらなる目的はハニカム構造体を形成するために特に適したシートメタルパックを提供することである。
【０００６】
この目的は、請求項１の特徴を持つハニカム構造体の製造方法、または請求項８の特徴を持つシートメタルパックにより解決される。この発明による方法またはシートメタルパックの有利なさらなる展開および形態はそれぞれの従属項の主題である。
【０００７】
この発明による多数の流体透過性チャネルを含むハニカム構造体の製造のための方法では、少なくとも１つの積層体が複数の少なくとも部分的に構造物のシートメタル層から形成され、これが積層されることが提案される。その後、各積層体がそれ自体の上に曲げ線において折り重ねられ、湾曲した第１の端部領域と、第１の端部領域とは反対側の第２の端部領域とを有するようにシートメタルパックを形成する。シートメタルパックを形成するために、積層体をそれ自身の上に折り重ねることは、第２の端部領域が積層体の第１の端部断面および第２の端部断面から形成されるように行なわれる。第１の端部断面は第１の端部表面を有する。第２の端部断面は第２の端部表面を有する。第１の端部表面と第２の端部表面とは、ともにシートメタルパックの第２の端部領域の端部表面を形成する。これらの端部表面は互いに向けて比較的傾斜している。第１の端部表面は中央平面とともに第１の角度αを形成し、中央平面はたとえばそれ自身の上に折り重ねられたシートメタルパックの中央のシートメタル層によって形成される。第２の端部表面は中央平面とともに第２の角度βを形成する。角度βと角度αは包括的な角度である。これらの角度は第１の角度αが第２の角度βより小さくなるように選択される。これは折り重ね中に、第１の端部断面の中のシートメタル層が、第２の端部断面の中のシートメタル層よりも実質的により多く互いからずらされることにより得られる。原則として、シートメタルの積層体の第２の端部領域は非対称に構成される。
【０００８】
各シートメタルパックは次に、型の中央の領域に配置された巻込み手段によって保持され、型に対する巻込み手段の回転によりハニカム構造体になるよう巻込まれる。
【０００９】
予期せずして、この発明の方法の実現例により、ハニカム構造体を形成するときに上記ハニカム構造体は、外周方向から見たときに比較的均一に分散されたシートメタル層端部を有するので、ハニカム構造体がジャケットパイプに対して遥かにより均一にろう付けできるようになることが示されている。ハニカム構造体がより均一にろう付けされ得るので、ハニカム構造体の動作上の信頼度が高まる。
【００１０】
この方法のさらなる有利な展開においては、積層体の折り重ね中、第２の端部断面においてよりも第１の端部断面において、シートメタル層がかなり大きく相対的にずらされることが提案される。特に、折り重ね中、第２の端部断面の積層体のシートメタル層は実質的に静止していることが提案される。この方法でシートメタルパックの第２の端部断面は、実質的に積層体としての端部断面の元の形を維持する。異なったシートメタルの積層体はまた、ハニカム構造体を形成するのに使用されるシートメタルの積層体の数と、提供されるべきハニカム構造体の形に応じて、異なった形態の端部断面を有してもよい。異なったシートメタルパックを組合せ、積層体の折り重ねの間に第２の端部断面を適切に形成することにより、ハニカム構造体の動作上の信頼性を増すことができる。
【００１１】
ハニカム構造体の構造を単純化するために、少なくとも折り重ね中は積層体は第２の端部断面と曲げ線との間の少なくとも１つの領域内に保持されることも提案される。これはたとえば第２端部断面において束をクランプ留めすることによりなすことができる。クランプ留めはシートメタル層をいくぶんずらさせるように行なってもよい。
【００１２】
好ましくは、積層体は第２の端部断面の積層体の第２の端部表面が、積層体の長手方向に対して実質的に直交するようにシートメタル層が積重ねられることにより形成される。特にこの種の３つの積層体はハニカム構造体を形成するのに使用される。
【００１３】
さらなる好ましい形態によると、少なくとも部分的に構造物であるシートメタル層から少なくとも１つの積層体が積重ねられ、シートメタル層は実質的に完全に重なり合うことが提案される。
【００１４】
この方法のさらなる有利な実現例によると、少なくとも２つのシートメタルパックが型の中に配置されることが提案される。各シートメタルパックの湾曲した端部領域は型の中央の領域に配置される。各シートメタルパックはたとえばＷＯ９７／００７２５から公知であるように、放射状に外向きに方向付けられる。シートメタルパックは巻込み手段により保持される。シートメタルパックは外周方向から見たときに、第１の端部断面が第２の端部断面と互い違いになるように型の中に配置される。この型の中のシートメタルパックの配置には、各シートメタルパックの曲げが同じ方向に起こるという利点がある。この方法でさらに各シートメタルパックにより周辺方向から見たときに、シートメタルパックの各シートメタル層の端部がより均一に分散されるようになる。
【００１５】
この方法のさらに別の有利な実現例によると、巻込み手段の回転の方向は、実質的に曲げ線に平行であり、第２の端部断面と湾曲した端部領域との間に位置する外側シートメタル層の断面に隣接したそれぞれの曲げ軸を中心として各シートメタルパックが曲げられるように、選択されることが提案される。
【００１６】
さらなるこの発明の概念では、多数の流体透過性チャネルを含むハニカム構造体を製造するためのシートメタルパックが提案される。シートメタルパックは、積層されかつ共通の曲げ線のところでそれら自体の上に折り重ねられる、複数の少なくとも部分的に構造物のシートメタル層からなる。シートメタルパックは湾曲した第１の端部領域と、第１の端部領域の反対側の第２の端部領域とを有する。第２の端部領域は、第１の端部断面および第２の端部断面により形成される。シートメタルパックは、第１の端部断面が第１の端部表面を有し、第２の端部断面が第２の端部表面を有することにより区別され、その第１の端部表面は第１の角度αを中央平面との間に内包し、第２の端部表面は第２の角度βを中央平面との間に内包し、第１の角度αは第２の角度βよりも小さい。このように形成されたシートメタルパックは特にハニカム構造体の製造に適する。シートメタルパックは、ＷＯ９７／００７２５またはＷＯ９７／００１３５から公知である方法の実現例によるとハニカム構造体を形成するのに適した構成の他のシートメタルパックとともに巻込まれることが可能であり、ハニカム構造体とジャケットチューブとの間に比較的均一なろう付け結合部が作られるように、特に外周方向に均一に分散されたシートメタル端部を有するハニカム構造体が得られる。好ましくは、シートメタルパックは第２の角度がおよそ９０°になるように構成される。
【００１７】
この発明による方法およびこの発明によるシートメタルパックのさらなる詳細と利点は以下の図に示される実施例を参照して説明される。
【００１８】
図１は積層体２７の概略斜視図である。積層体２７は、多数の少なくとも部分的に構造物のシートメタル層（２８、２９）を含む。図１に図示される積層体は、平坦シートメタル層２８およびコルゲートシートメタル層２９の両方から形成される。平坦シートメタル層２８とコルゲートシートメタル層２９とは互い違いになっている。平坦シートメタル層２８およびコルゲートシートメタル層２９は、示される実施例では完全に重なり合っている。それらは矩形の底面を有する角柱を形成するように互いの上に積重ねられる。図１に破線で示される曲げ線２１において積層体２７はそれ自体の上に折り重ねられる。曲げ線２１は実質的に積層体２７の中心である。
【００１９】
曲げ線２１において積層体２７をそれ自身の上に折り重ねることにより、シートメタルパック１は図２に例示されるように製造される。シートメタルパック１は第１の端部３０を有する。曲げ線２１に隣接する端部領域３０は湾曲している。シートメタルパック１は第２の端部領域３１を有する。第２の端部領域３１は第１の端部領域の反対側にある。第２の端部領域３１は、積層体２７の第１の端部断面３２および第２の端部断面３３から形成される。
【００２０】
第１の端部断面３２は第１の端部表面３５を有する。端部表面３５は反対側の第１の端部領域３０に向かって傾斜する。端部表面３５は中央平面３４とともに第１の角度αを形成する。第２の端部断面３３は第２の端部表面３６を有する。端部表面３６は中央平面３４とともに第２の角度βを形成する。図２に見られるように第１角度αは特に実質的に第２の角度βよりも小さい。示される実施例の第２の角度βはおよそ９０°である。
【００２１】
図３は、型５の中の３つのシートメタルパック１、２、３の配置を示す平面図である。シートメタルパック１、２、３の各々は、それぞれの湾曲した第１の端部領域３０を型５の中央の領域７の中に入れて配置される。シートメタルパック１、２、３は中央の領域７から外側へ放射状に延びる。シートメタルパック１、２、３は外周方向から見たときに第１の端部断面３２が第２の端部断面３３と互い違いになるよう配置される。
【００２２】
型は、壁１１を含み、この壁１１の３つの長方形の通路８、９、１０は示される実施例の外周付近に等距離に分散される。型は、図８に示されるように、図示されない結合手段によって外部フランジ１３で基板１４に結合されてもよい。基板１４は通路開口部１５を有し、この中を通って、駆動ロッド１７上に配置されるダイス１６が案内される。開口部１５およびダイス１６の断面は、型５の影なし部分の断面に対応する。通路８、９および１０は、図７に示されるように、好ましくは断面が凸状に構成された長手方向表面１１を有する。好ましくは、長手方向表面１１、１２はセラミック素材のスライド層であるスライド層１８、１９を有する。
【００２３】
より明確にするために、図の平面に対して垂直な軸４を中心としてシートメタルパック１、２、３をねじることのできる巻込み手段は１つの図面で示さない。巻上げ手段は各々のシートメタルパック１、２、３に係合し、巻込み手段の回転方向Ｓへ回転する巻上げスピンドル２４、２５、２６を有する。巻上げスピンドル２４、２５、２６は関係するシートメタルパック１、２、３の領域と係合し、その領域は曲げ線２１、２２、２３の領域にある。
【００２４】
巻上げスピンドル２４、２５、２６を中央軸４を中心として方向Ｓへねじることにより、個々のシートメタルパック１、２、３は同じ方向へ巻込まれる。巻上げ工程の間、シートメタルパック１、２、３は各々の通路８、９、１０のスライド層１８、１９に沿って型の内側に摺動する。個々のシートメタルパックは曲げ軸３７、３８、３９において湾曲される。それぞれの曲げ軸３７、３８、３９は曲げ線２１、２２、２３に対して実質的に平行であり、巻上げスピンドル２４、２５、２６に対してもそれぞれ平行である。それは第２の端部断面３３と湾曲した端部領域３０との間に位置する各シートメタルパック１、２、３の外側シートメタル層４４の断面４０に隣接する。巻込み工程の間、曲げ軸３７、３８、３９がずれる。曲げ軸３７、３８、３９の位置はシートメタルパック１、２、３の巻込まれた外周による。
【００２５】
巻込み工程の間、第２の端部領域３１が型５の内部の形に実質的に合うようにシートメタル層２８、２９のずれも起こる。個々のシートメタル層２８、２９のずれはよって、それぞれのシートメタル層２８、２９の端部がハニカム構造体６の外周に均一に分散されるように起こる。
【００２６】
多数の流体透過性チャネルを含むハニカム構造体の製造方法をそれによって説明した上記装置は、好ましい実施例を示す。これに代えて、この方法はＷＯ９７／００１３５の中で説明されている装置および方法によって行なわれてもよい。上記ＷＯ９７／００１３５およびＤＥ１９５２１６８５．７の内容の全体が援用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 積層体の概略斜視図である。
【図２】 シートメタルパックの概略斜視図である。
【図３】 曲げ上げられるべき３つのシートメタルパックを含む装置の概略平面図である。
【図４】 巻上げ工程間の瞬間的な状態の図である。
【図５】 巻上げ工程間の瞬間的な状態の図である。
【図６】 型の中の完全に巻かれたハニカム構造体の図である。
【図７】 図３による細部Ｘの拡大図である。
【図８】 図１による装置の断面図である。
【符号の説明】
１，２，３， シートメタルパック、４ 軸、５ 型、６ ハニカム構造体、７ 中心の領域、８，９，１０ 通路、１１，１２， 長手方向、１３ 外部フランジ、１４ 板、１５ 開口部、１６ ダイス、１７ 駆動ロッド、１８，１９ スライド層、２１，２２，２３ 曲げ線、２４，２５，２６ 巻上げスピンドル、２７ 積層体、２８ 平坦シートメタル層、２９ コルゲートシートメタル層、３０ 第１の端部領域、３１ 第２の端部領域、３２ 第１の端部断面、３３ 第２の端部断面、３４ 中央平面、３５ 第１の端部表面、３６ 第２の端部表面、３７，３８，３９，曲げ軸、４０ 断面、４４ 外側シートメタル層、α 第１の角度、β 第２の角度、Ｓ 回転の方向。

Claims (9)

1. 多数の少なくとも部分的に構造物のシートメタル層から多数の流体透過性チャネルを含むハニカム構造体を製造するための方法であって、
   少なくとも１つの積層体（２７）が、前記複数の少なくとも部分的に構造物のシートメタル層（２８、２９）から積重ねられ、
   シートメタルパック（１、２、３）を形成する前記各積層体（２７）は、曲げ線（２１、２２、２３）においてそれ自体の上に折り重ねられ、よって前記シートメタルパック（１、２、３）は、湾曲した第１の端部領域（３０）および前記第１の端部領域（３０）と反対側の第２の端部領域（３１）を有し、前記第２の端部領域（３１）は前記積層体（２７）の第１の端部断面（３２）および第２の端部断面（３３）によって形成され、前記第１の端部断面（３２）の第１の端部表面（３５）は中央平面（３４）とともに第１の角度（α）を形成し、前記第２の端部断面（３３）の第２の端部表面（３６）は前記中央平面（３４）とともに第２の角度（β）を形成し、前記第１の角度（α）は前記第２の角度（β）よりも小さく、
   前記各シートメタルパック（１、２、３）は型（５）の中心の領域（７）の巻込み手段（２４、２５、２６）により保持され、前記型（５）に対する前記巻込み手段の回転により、ハニカム構造体（６）になるよう巻込まれる、ハニカム構造体を製造するための方法。
2. 前記積層体（２７）の折り重ねの間において、前記シートメタル層（２８、２９）の相対的なずれが、第２の端部断面（３３）においてよりも第１の端部断面（３２）において大きく許容される、請求項１に記載の方法。
3. 折り重ねの間において、前記第２の端部断面（３３）の前記積層体（２７）の前記シートメタル層（２８、２９）は静止する、請求項１に記載の方法。
4. 前記シートメタル層（２８、２９）は、前記第２の端部断面（３３）の前記積層体（２７）の前記第２の端部表面（３６）が前記積層体（２７）の長手方向に対して垂直になるように重ねられる、請求項１から３のうちの１つに記載の方法。
5. 少なくとも１つの前記積層体（２７）が、複数の前記少なくとも部分的に構造物のシートメタル層（２８、２９）から積重ねられ、前記シートメタル層（２８、２９）が完全に重なり合う、請求項１から４のうちの１つに記載の方法。
6. 前記型（５）の中に少なくとも２つの前記シートメタルパック（１、
   ２、３）が前記中心の領域（７）の中にそれぞれの湾曲した前記第１の端部領域（３０）が置かれた状態で配置され、外部に向かい放射状に整列されて配置され、外周方向から見たときに前記第１の端部断面（３２）が前記第２の端部断面（３３）と互い違いになるように前記巻込み手段（２４、２５、２６）により保持される、請求項１から５のうちの１つに記載の方法。
7. 前記巻込み手段（２４、２５、２６）の回転の方向は、前記各シートメタルパック（１、２、３）がそれぞれ曲げ軸（３７、３８、３９）のまわりに曲げられるように選択され、前記曲げ軸は前記曲げ線（２１、２２、２３）と平行であり、前記第２の端部断面（３３）と前記湾曲した端部領域（３０）との間の外側シートメタル層（４４）の断面（４０）に隣接する、請求項１から５のうちの１つに記載の方法。
8. 多数の流体透過性チャネルを含むハニカム構造体を製造するためのシートメタルパックであって、複数の少なくとも部分的に構造物のシートメタル層（２７、２８）を含み、前記シートメタル層は積重ねられ共通の曲げ線（２１、２２、２３）においてそれら自身の上に折り重ねられ、前記シートメタルパック（１、２、３）は湾曲した第１の端部領域（３０）と前記第１の端部領域（３０）の反対側の第２の端部領域（３１）とを有し、前記第２の端部領域（３１）は第１の端部断面（３２）および第２の端部断面（３３）により形成され、前記第１の端部断面（３２）は第１の端部表面（３５）を有し、前記第２の端部断面（３３）は第２の端部表面（３６）を有し、前記第１の端部表面（３５）は第１の角度（α）を中央平面（３４）とともに形成し、第２の端部表面（３６）は第２の角度（β）を前記中央平面（３４）とともに形成し、前記第１の角度（α）は前記第２の角度（β）よりも小さいことを特徴とする、シートメタルパック。
9. 前記第２の角度が９０°であることを特徴とする、請求項８に記載のシートメタルパック。

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