JPH08502853A - 金属結合できる電気的に絶縁性の支持構造、それを製造するための処理、およびその用途 - Google Patents

金属結合できる電気的に絶縁性の支持構造、それを製造するための処理、およびその用途

Info

Publication number
JPH08502853A
JPH08502853A JP6516611A JP51661194A JPH08502853A JP H08502853 A JPH08502853 A JP H08502853A JP 6516611 A JP6516611 A JP 6516611A JP 51661194 A JP51661194 A JP 51661194A JP H08502853 A JPH08502853 A JP H08502853A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
support structure
metal structure
electrically
ceramic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP6516611A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2754286B2 (ja
Inventor
スバルス,ヘルムート
フィールケッター,マンフレート
Original Assignee
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 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 filed Critical 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
Publication of JPH08502853A publication Critical patent/JPH08502853A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2754286B2 publication Critical patent/JP2754286B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/20Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • F01N3/2026Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means directly electrifying the catalyst substrate, i.e. heating the electrically conductive catalyst substrate by joule effect
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2807Metal other than sintered metal
    • F01N3/281Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2839Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
    • F01N3/2853Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02Details
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/20Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B32B2307/206Insulating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2311/00Metals, their alloys or their compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2311/00Metals, their alloys or their compounds
    • B32B2311/24Aluminium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/02Metallic plates or honeycombs, e.g. superposed or rolled-up corrugated or otherwise deformed sheet metal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 機械的にすべての方向で応力を与えられ得る電気的に絶縁性の支持構造は、電気的に分離された導電性要素に金属結合することができる。電気的に絶縁性の材料として、三次元的に圧縮されたセラミック材料、すなわち、ほぼすベての側から圧縮されたセラミック材料が使用される。セラミック材料は第1の金属構造と第2の金属構造との間に配置される。両方の構造は、ほぼすべての側からセラミック材料に対して圧力をかけるように形成されるが、互いに接触することはない。そのような支持構造の使用は、電気的に加熱可能なハニカム本体において、特に、自動車の触媒コンバータに特に好ましい。必要とされる絶縁性のギャップ(5、6、7)は、電気的に絶縁性ではあるが機械的に結合可能な構造(41、42;51、52;61、62)によって安定し得る。熱膨張および機械的振動はそのようにしてより良好に克服され、そのような触媒コンバータの使用寿命は延びる。

Description

【発明の詳細な説明】 金属結合できる電気的に絶縁性の支持構造、 それを製造するための処理、およびその用途 この発明は、すべての方向に機械的に負荷能力のある、互いに電気的に分離さ れた導電性の要素に金属結合できる、電気的に絶縁性の支持構造に関する。しば しばこれらの要素はなおも機械的につなぎ合されなければならないことがあるの で、非常に多くの電気的に絶縁性の支持構造が周知である。一般的に、電気的絶 縁の目的でプラスチックまたはセラミック要素が使用される。 しかしながら、電気的絶縁が同時にかなりの機械的歪みを被るときはいつも問 題が生じる。たとえば、セラミック構造は負荷には耐え得るが、大きな引張力に は耐えることができない。さらに、引張力に耐ようとすれば、セラミック構造は 導電性要素にしっかり留められなければならないので、ここでも問題が生じる。 たとえば半田付けされ得るメタライズされたセラミックが周知であるが、ここで もなお、耐えられ得る引張力はセラミック自体が許容するものだけである。 国際特許公表 WO 第92/02714号は内部支持構造を備える電気的に 加熱可能なハニカム本体を開示しており、個々の要素もしくは部分的な領域は互 いに電気的に絶縁性の状態にならなければならず同時に、かなりの温度の歪みが 生じ、さらに熱膨張のためにかなりの機械的負荷も生じる。 この発明の目的は、分離された導電性要素に金属結合できる、電気的に絶縁性 の支持構造を製造することであって、この支持構造はあらゆる方向の高い機械的 負荷、特に引張負荷に耐えることができる。そのような支持構造は、かなりの負 荷が起こりやすい電気的に加熱可能なハニカム本体における使用に特に適切であ る。そのような支持構造を製造するための適切な方法を生み出すこともまた目的 である。 この目的は、あらゆる方向に機械的に負荷能力のある、互いに電気的に分離さ れた導電性要素に金属結合できる、電気的に絶縁性の支持構造によって達せられ 、電気的に絶縁性の材料として、三次元に、言い換えれば実質的にすベての側か ら、間隔をあけられているセラミック材料が使用され、セラミック材料は第1の 金属構造と第2の金属構造との間に置かれ、さらにこの2つの構造は実質的にす べての側からセラミック材料に対して圧力をかけるように形成されるが、互いが 接触することはない。この発明のための決定的要因は、2つの金属構造は、互い に接触せず、一方でそれらの間に置かれたセラミック層を実際に完全に囲むよう にしてそのセラミック層がいずれかの方向に抜け出ないように配置されることで ある。セラミック層が粉末材料であるかまたは鋳造された部分であるかは大して 問題ではない。この構造は、粉末も、機械的負荷のために脆くなる鋳造部分の小 片も、崩れないように形成されなければならない。セラミック粉末の顕著な絶縁 性の特徴は、たとえば 熱電対およびジャケット測定導体の分野において周知である。そのような目的に 適切なセラミックおよび金属材料はこの発明にも適切である。支持構造は互いに 電気的に分離された要素に金属結合できることが重要である。第1の金属構造は 第1の要素に連結可能でなければならなず、第2の金属構造は、第1の金属構造 から電気的に絶縁された第2の要素に連結可能でなければならない。 簡単で特に最も適した設計として、第1の金属構造は連続ワイヤであるかまた は連続バンドであり、第2の構造はワイヤまたはバンドを囲む個々の部分を含み 、セラミック材料は2つの金属構造間に押入れられる。このようにして、一つの 要素はワイヤまたはバンドに機械的に結合され、一方で特に一つの要素から電気 的に絶縁された状態の別の要素が外側の部分に連結され得る。この2つの要素に 対してどの方向に力が働くかにかかわらず、この2つの金属構造間のセラミック 材料は圧縮による歪みのみを受ける。なぜならそれは実際全ての側において囲ま れているからである。支持構造の負荷耐性能力はゆえにその金属部分の耐性によ って決定され、セラミック材料の耐性によっては決定されない。 セラミック材料は個々のセラミックビードまたは小さなチューブを含み、また は粉末形態でもあり得る。最初はコンパクトなセラミックビードまたは小さなセ ラミックチューブであっても時間経過とともに交互の熱による歪みを受 けて小片または粉末に分解してしまっても何の支障もない。その小片がなくなる ことはないからである。 第1の金属構造がたとえば押ボタンの態様で少なくとも1つのボ1へルネック を有する1つまたは2つのバルジによって第2の金属構造に形態を固定して連結 され、特に薄い金属酸化膜であるセラミック材料が構造間にあると、より大きな 表面積支持構造にとって特に好ましく適切である。バルジの特徴およびボトルネ ックを有する領域では、セラミック中間層が抜け出ることはなく、前述の例のよ うに、構造にかかる力の方向に関係なく、常に圧力のみを受ける。 さらに以下で説明されるように、第1および第2の金属構造を形態を固定して 互いにまず接合し、その後でそれらの間に絶縁層を形成することが特に有利であ る。これは、表面の酸化または化学処理によって行なわれ、または2つの構造間 の表面の一方の特別なコーティングによって行なわれ得る。 この目的はまた、好ましくは粉末形態であるセラミック材料が第1の金属構造 と第2の金属構造との間に実質的に全ての側て押入れられ、第1および第2の金 属構造両方はさらなる構造への金属結合のために少なくとも部分的な領域におい てアクセス可能であるように形成され、そのような支持構造を製造するための方 法によって達せられる。さらに、第1および第2の金属構造両方はさらなる構造 への金属結合のためにアクセス可能であるが、互いに接触する ことはなく、第1および第2の金属構造間に、金属構造で生じる力の方向に関係 なく常に圧力を受ける、セラミック材料が押入れられることもまた重要である。 これは、第1の金属構造がセラミック層および金属からなる囲いによって囲ま れるという点において簡単な方法で達成され得る。周囲の金属からなる囲いは複 数の個々のセグメントに細分される。これらに関して外側の金属構造の端部の個 々のセグメントは、単に開いているのではなく、それらの間に実質的にすべての 側においてセラミック材料を押入れるように内側に形成されることが重要である 。従来のジャケット導体から、この発明に従った支持構造はたとえば個々のセグ メントを圧縮しその後でジャケットの圧縮された部分を取り除くことによって( たとえば機械的にエッチングまたは溶解によって)作製され得る。 特に、面積の大きい支持構造には、少なくとも1つは電気的に絶縁性の層に化 学的に変換できる表面または表面コーティングを有する第1の金属構造および第 2の金属構造が、一緒に変形されることによって形態を固定して三次元で結合さ れることが好ましい。変換可能な表面は金属構造間に置かれ、変換可能な表面ま たは表面層はその後特に酸化によって電気的に絶縁性のセラミック層に変換され 、それによって、実質的にすべての側において三次元的に形態を固定した連結間 に押入れられた絶縁層が作製される。三次元的に形態を固定した連結は、たとえ ば押ボタンから既 知の形態を有してもよいし、またはさまざまな方向に折り重ねられることによっ て行なわれてもよい。 この目的のために2枚の鋼板か第1および第2の金属構造として重ねて置かれ 、さらに少なくともそのシートのうちの1枚が、絶縁層に変換可能である、特に アルミニウムを含むコーティングである内部表面を有すれば特に好ましい。2枚 のシートは第1の方向にまず一緒に波形にされ、その後第1の方向に対してほぼ 垂直の第2の方向で再び波形にされ、第1の波形は大きく変形され、シート間に 規則正しい三次元的に形態を固定した連結が生じる。最後に、変換可能な内部表 面は化学処理および/または熱処理によってセラミック絶縁層に変換される。 メタルシートの波形は相互に噛み合う歯車によって達成され得る。互いに対し てほぼ直角の2方向の連続的に達成された波形は非常に特有の慴曲形態を生み出 し、それらは2枚のシートが互いに積み重ねられると非常に安定した、三次元的 に形態を固定した連結になる。シートの一つの内側のアルミニウム層は、それと 共に2つの波形動作で容易に変形され、その後も依然として2枚のシート間のい たるところに置かれる。その層がその後酸化されると、たとえば酸素中の熱処理 によって行なわれ得るが、2枚のシート間のいたるところに押入れられた均一の 絶縁膜が結果として生じる。構造か非常に大きな表面積を有していれは、酸化に 要する酸素を供給するために、後に活性化しかつ酸素 を含み得る物質がシート間にコーティングとして与えられ得る。 この発明の応用の特別な分野は、国際特許公表 WO第92/02714号に おいて説明されている種の電気的に加熱可能な触媒コンバータの安定化である。 この文献は、重複を避けるためにその全体をここに引用により援用する。 交互の熱による歪みがあり、かつこの種の電気的に加熱可能な触媒コンバータが 自動車に装着されるとき、かなりの機械的歪みさらには振動が個々の部分間に生 じる。エアギャップによる絶縁はゆえに使用のすべての分野には適していない。 その代わりに、個々の要素が互いに接近する(短絡を引き起こし得る)ことも互 いに離れる(振動または構造的破壊につながり得る)こともないように互いに対 して個々の要素を機械的に固定することが重要である。この発明の支持構造は特 にこの目的に適している。なぜなら第1の金属構造は第1の要素に機械的にしっ かりと留められ、さらに第2の金属構造は第1の要素から電気的に分離した第2 の要素に機械的に留められるからである。ほぼ平らな支持構造、および1つまた はそれ以上の線形の支持構造の両方が使用され得る。 図面と関連してさらに詳細に述べられるように、電気的に加熱可能な触媒コン バータは、しばしば導電性ハニカム本体として実現され、さまさまな部分的領域 に細分される。この発明に従った支持構造は、ハニカム本体の内部に配置 されるので、さまざまな部分的領域の電気的細分および相互固定の目的で同時に 使用できる。支持構造の第1の金属構造は、部分的領域の一つに機械的にしっか りと結合され、第2の金属構造は別の部分的領域に機械的にしっかりと結合され る。これは硬質の半田付けによって特に有利に行なわれる、というのもそのよう なハニカム本体はしばしは何らかの形で半田付けされなければならないからであ る。しかしながら、溶接または焼結もまた結合技術として可能である。そのよう なハニカム本体におけるこの発明に従った支持構造の使用の別の選択として、触 媒コンバータの面端上にそれらを配置し、さまざまな部分的領域を互いに支持す ることがあり、そこで支持構造の第1の金属構造は部分的領域の1つに機械的に しっかりと結合され、第2の金属構造は別の部分的領域に機械的にしっかりと結 合される。その場合、支持構造はフープまたはクランプの態様で、さまざまな部 分的領域を機械的に結合するが、電気的には結合しない。 この発明の例示の実施例は以下のような図面に示されている。 図1は、連続的内部金属構造を備える支持構造を実現するための選択を示す概 略的な長手方向の断面図である。 図2は、2枚のメタルシート間の三次元の形態を固定した連結の概略断面図で ある。 図3は、バンド状内部金属構造を備える支持構造の概略 的断面図である。 図4は、その内部にこの発明の支持構造の用途のさまざまな例を有する電気的 に加熱可能な触媒コンバータの部分断面図である。 図5は、この発明に従った支持構造をその面端上に備える、電気的に加熱可能 な触媒コンバータの端面図である。 図1は、概略的な長手方向の断面図においてワイヤ状の第1の金属構造11を 示し、それは部分的領域または区域16において外側からアクセス可能である。 他の部分的領域にある第2の金属構造12は、第1の金属構造11を囲み、この 発明の例では酸化アルミニウムおよび/または酸化マグネシウムなどの粉末材料 であるセラミック材料13が2つの構造11、12間に押入れられる。第2の金 属構造12は短く小さなチューブの形態をとり、互いに間隔をあけた状態で第1 の金属構造11上にねじ止めされる。小さなチューブの代わりに、囲まれたセラ ミックビード15を備えるビード状形状14もまた第2の金属構造に使用され得 る。それらもまた第lの金属構造11上にねじ止めされ、それらの間にアクセス 可能な部分的領域16を残す。構造11と12または14との間に残るスロット は、あまり電圧の高くないところの電気的絶縁に十分である程度であるが、それ でもセラミック絶縁材料が抜け出るようにはしない。この材料は、実質的にすべ ての側部において、外部構造12および14のほとんど閉じた形態によって囲ま れかつ圧縮される。内部金属構造11および外部金属構造12または14は、電 気的に分離されることを意図される他の要素に機械的に結合できる。特に、半田 付けによって連結を行なう可能性がある、なぜならこの支持構造は温度に敏感で なく、半田付け処理を行なえば高温にも害を受けるこどなく耐えることができる からである。 この発明の別の実施例が図2の断面図において概略的に示されている。介在す る絶縁層23を備える第1の金属構造21および第2の金属構造22は、少なく とも1つのボトルネック24を有するバルジ25が作られるように変形される。 「ボトルネック」は、たとえば押ボタンの態様で、2つの金属構造が分かれるの を阻止する形状として理解されるべきである。そのような形態を固定したバルジ には多くのタイプが可能であり、押ボタンの場合にあるように単一のバルジが三 次元的に形態を固定した連結を既に形成しているか、または異なった平面に延び る複数の溝状の変形が合わさって三次元的に形態を固定した連結を形成するかい ずれかである。特に好ましくは、三次元的に形態を固定した連結は2枚の積み重 なったメタルシートに、2方向にほぼ互いに直角に一緒に波形をつけることによ って達成され得る。波形のラインで延びる結果として得られるバルジは大きな面 積の三次元的に形態を固定した連結を形成する。形態を固定したバルジが作られ るときに典型的に顕著な、変形のために、既に先に導入された絶縁層23が絶縁 され た点で押し出されてしまうことがあり、その結果2つの金属構造21、22間が 導電性の連結となってしまう。ゆえに三次元的に形態を固定した連結が完了され る後まで絶縁層23を作製しないことが有利である。この層23は、たとえはシ ート21、22の内部表面を酸化することによって作製され得る。かなり意図的 に、これらのシートには、あるセラミック酸化膜を作るようにたとえばアルミニ ウムおよび/またはマグネシウムのコーティングが前もって与えられ得る。大き な面積の構造では、後に熱によって酸化処理を加速するために、酸素を含む材料 が付加的にコーティングとして導入され得る。図2に示される支持持構造はまた 、両側において機械的にたとえば半田付けによって他の要素に結合されることも できる。 図3は、バンド状の第1の構造31、セラミック絶縁層33、およびメタルシ ートから巻き取られた第2の外部金属構造32を有する支持構造の別の例示的実 施例の断面図を示す。安定の要件に依存して、外部構造32の重なり合う領域が 互いに半田付けされ得る。図3に示された例においても、第2の金属構造32は 第1のバンド状金属構造31をある部分だけ囲み、それらの間の、第1の金属構 造31におけるアクセス可能な領域が他の部分への金属結合のために存在する。 この発明に従った支持構造は、この発明のさらなる概念に従って、電気的に加熱 可能な金属ハニカム本体、特に電気 的に加熱可能な触媒コンバータに好ましく使用され得る。図4は、この発明に従 った支持構造を取付けるための選択のさまざまな例を有する、この種のハニカム 本体の概略的断面図の詳細を示す。電気的に加熱可能なハニカム本体の設計に関 して、そのようなハニカム本体の設計が詳しく説明されているWO 第92/0 2714号の全内容が参照される。しかしながら、ここに述べられる、支持構造 の取付けの原理は、互いに電気的に絶縁された状態ではあるが機械的に結合され る、異なって形作られかつ細分化されたハニカム本体および他の金線細工構造で もまた同様に可能である。図4に示された例では、支持構造3によって保持され ている、滑らかなメタルシート1の導電性構造および波形のメタルシート2が、 ジャケットチューブ4中に収容される。支持構造3とジャケット4との間には絶 縁ギャップ5が存在する。さらなる絶縁ギャップ6が支持構造3と隣接するシー トメタル層8との間に置かれる。別の絶縁ギャップ7が支持構造3とシートメタ ル層との間の別の点に存在する。そのようなハニカム本体が急速に必ずしも均一 ではない状態で加熱されると、個々の部分的領域に異なった熱膨張が生じる。自 動車のそのようなハニカム本体の動作において生じる加速によっても、ハニカム 本体の構造に対してかなりの力がまた働く。長い寿命のためには、すベての次元 および方向において負荷に耐えなければならない支持構造によって、ギャップ5 、6、7を機械的に安定さ せることがゆえに有利である。同時に、耐久性のある電気的絶縁が保証されなけ ればならない。この問題に対するさまざまな解決法が例として図4に示されてい る。そのようなハニカム本体は一般的に半田付けまたは焼結処理を受けるので、 隣接する要素への支持構造の結合がその処理と同時に行なわれれば特に好ましい 。これは示された例の場合にあてはまる。 このようにしてギャップ5は、図2に示されたような支持構造によって安定し 、第1の金属構造51はバルジによって第2の金属構造52に形態を固定して結 合され、セラミック材料の絶縁層53はそれらの間で三次元的に圧縮される。第 1の金属構造51は、半田付けなどの結合技術によって支持構造3に結合され、 一方第2の金属構造52は結合技術によってジャケット4に機械的に結合される 。そのような支持構造は個々のストリップまたは大きい面積の構造を含み得る。 安定化の別の選択がギャップ6に対して示されている。図1の支持構造がこの ギャップ中に配置される。第1に、ワイヤ状金属構造41は波形形状に曲げられ 、さらに波形のそれぞれの山と谷との間の領域では小さなチューブまたはビード の形態の2つの金属構造42を有している。第2の金属構造42は支持構造3お よび隣接するシートメタル層8に交互に接触する。第1の金属構造41と第2の 金属構造42との間のセラミック絶縁(図示せず)によって、 ギャップ6の電気的絶縁機能は保たれ、耐久性がありわずかに弾力性のある機械 的支持が達成される。第1の金属構造41はまた図3の例示的実施例にあるよう にバンド状であってもよい。 支持構造および隣接する要素へのその結合のさらなる実施例がギャップ7に対 して示されている。ここで、第1のワイヤ状またはバンド状金属構造61がまず いくつかの点においてハニカム本体の支持構造3に結合される。その目的のため に中間ピース64が挿入されるか、または構造61が直接支持構造3に結合され る。結合技術として、溶接がここでは特に適切であると考えられる、なぜなら支 持構造3に対する構造61の結合は、ハニカム本体が組合せられる前に既に行な うことができるからである。間隔を置いて、構造61は、述べられたように、絶 縁層(図示せず)によって構造61から電気的に絶縁された状態である第2の金 属構造62の部分を有する。第2の金属構造62の部分は、隣接するシートメタ ル層に接触し、それへの結合技術によって、特に、半田付けまたは焼結処理によ って結合され得る。この配置の利点は、ハニカム本体の実際の組立に先立って支 持構造61、62、64と一緒にハニカム本体の支持構造3が前もって製作でき ることであり、このことは組立を簡単にする。メタルシート1、2への結合はど の場合にも必要となる後の半田付け処理と同時に行なわれ得る。 図4に示されたような電気的に加熱可能なハニカム本体の内部中に支持構造を 取付ける代わりに、図5に概略的に示されたように、ハニカム本体は、またこの 発明に従った支持構造をハニカム本体の端面への外部装着によって安定化できる 。この種の安定化の基本的な可能性はWO 第92/02714号に既に述べら れている。この発明に従った構造は、容易に機械的に結合できるので、そのよう な端面の支持に特に適切である。図1に示された例示的実施例もまた特に、端面 支持を電気的に加熱可能なハニカム本体に組み込むことに適している。その目的 のために、第1の金属構造71がハニカム本体の所望の部分間に支持として挿入 され、絶縁層73および第2の金属構造72によってそれらに結合される。相互 に支持されるべき点の数およびそれらの連結する支持の方向は機械的ニーズに合 うように自由に選択できる。なぜならハニカム本体のどの任意の点においても、 この発明の支持構造は電気的短絡を引き起こすことなく金属的にしっかりと留め られることができるからである。 この発明は電気的に互いに絶縁された状態である金属要素を機械的に支持する ことに適しており、導電性材料から成る電気的に加熱可能なハニカム本体を安定 化するのに特に適している。この発明に従った支持構造は、硬質の半田付け、焼 結、および/または溶接によって、隣接する要素に結合できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI H05B 3/06 Z 7512−3K

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. すべての方向に機械的に負荷能力があり、互いに電気的に分離された導電 性の要素に金属結合できる、電気的に絶縁性の支持構造であって、 電気的に絶縁性の材料として、三次元に、または言い換えれば実質的にすべて の側から、押入れられるセラミック材料(13;15;23;33;53;73 )が使用され、セラミック材料(13;15;23;33;53;73)は第1 の金属構造(11;21;31;41;51;61;71)と第2の金属構造( 12;14;22;32;42;52;62;72)との間に配置され、2つの 構造は実質的にすべての側からセラミック材料(13;15;23;33;53 ;73)上に圧力をかけるように形成されるが、互いに接触しないことを特徴と する、電気的に絶縁性の支持構造。 2. 第1の金属構造は連続ワイヤ(11;41;61;71)または連続バン ド(31)であり、第2の金属構造はワイヤ(11;41;61;71)または バンド(31)を囲む個々の部分(12;14;42;62)を含み、セラミッ ク材料(13;15;73)は2つの金属構造間に押入れられることを特徴とす る、請求項1に記載の支持構造。 3. セラミック材料は、第1の金属構造(11;71)を囲み、第2の金属構 造(12;14;72)によって包 まれる個々のセラミックビード(15)または小さなセラミックチューブ(13 ;73)を含むことを特徴とする、請求項2に記載の支持構造。 4. 第1の金属構造(21;51)は、少なくとも1つのボトルネック(24 )を有する1つまたは2つのバルジによって、たとえば押ボタンの態様で、形態 を固定して第2の金属構造(22;52)に連結され、特に薄いメタル酸化膜で あるセラミック材料(23;53)が構造間に存在することを特徴とする、請求 項1に記載の支持構造。 5. セラミック材料(23;53)は、好ましくは支持構造(21、22;5 1、52)がその所望の形状を達成した後に、2つの構造(21、22;51、 52)の少なくとも1つの表面または表面コーティングを酸化または化学処理す ることによって作られることを特徴とする、前掲の請求項のうち1つに記載の支 持構造。 6. 好ましくは粉末形態のセラミック材料(13;15;33;53;73) は、実質的にすべての側において第1の金属構造(11;21;31;41;5 1;61;71)と第2の金属構造(12;14;32;42;52;62;7 2)との間に押入れられ、第1および第2の金属構造は少なくとも部分的領域に おいてさらなる構造(3;4)への金属結合のためにアクセス可能であるように 形成されることを特徴とする、請求項1に記載の支持構造を製造するための方法 。 7. 第1の金属構造(11;41;61)はlピースであり、第2の金属構造 (12;14;42:62)は第1の金属構造(11;41;61)を囲む金属 からなる囲いを複数の個々のセグメント(42;62)に細分することによって 製造されることを特徴とする、請求項6に記載の方法。 8. 少なくとも1つが電気的に絶縁性の層に化学的に変換可能な表面または表 面被覆を有する、第1の金属構造(21;51)および第2の金属構造(22; 52)は形態を固定して(24)三次元で一緒に変形されることによって結合さ れ、変換可能な表面は金属構造(21、22;51;52)間に置かれ、次に、 変換可能な表面または表面層が特に酸化によって電気的に絶縁性のセラミック層 (23;53)に変換され、結果として、実質的にすべての側において押入れら れる絶縁層(23;52)が三次元的に形態固定した連結(24)の間に作られ ることを特徴とする、請求項5に記載の支持構造を製造するための方法。 9. 2枚の鋼板(21;22)が第1および第2の金属構造として重ねて置か れ、シートの少なくとも1枚は絶縁層に変換され得る、特にアルミニウムを含む コーティングの内部表面を有し、2枚の鋼板は第1に一緒に第1の方向に波形と され、波形とされたシートはその後第1の方向に対してほぼ垂直の第2の方向に 再び波形とされ、第1の波形は大きく変形され、シート間に規則正しい三次元的 に形 態を固定した連結が作られ、最後に、変換可能な内部表面が化学処理および/ま たは熱処理によってセラミック絶縁層に変換されることを特徴とする、請求項8 に記載の方法。 10. 特定的に、第1の金属構造(41;52;61;71)および第2の金 属構造(42;52;62;72)が第1および第2の電気的に分離された要素 (3、4、8)それぞれにしっかりと留められ、それらを互いに対して固定する ように、支持構造(41、42;51、52;61、62;71、72)が触媒 コンバータ(1、2、3、4、5、6、7、8)の内部または面端に配置される 、電気的に加熱可能な触媒コンバータ(1、2、3、4、5、6、7、8)を安 定させるための、請求項1ないし5のうちの1つに記載の支持構造の用途。 11. 電気的に加熱可能な触媒コンバータ(1、2、3、4、5、6、7、8 )はさまざまな部分的領域への電気的細分(5、6、7)を有する導電性のハニ カム本体(1、2)であって、さまざまな部分的領域の電気的細分のためと同時 に相互の固定のために、支持構造(41、42;61、62)がハニカム本体( 1、2)の内部の部分的領域間に配置され、特に硬質の半田付けおよび/または 溶接および/または焼結によって、支持構造の第1の金属構造(41;61)は 部分的領域の一つに機械的にしっかりと結合され、第2の金属構造(42;62 )は別の部分的領域に機械的にしっかりと結合されることを特徴とする、請 求項10に記載の支持構造の使用。 12. 電気的に加熱可能な触媒コンバータ(1、2、3、4、5、6、7、8 )はさまざまな部分的領域への電気細分(5、6、7)を有する導電性のハニカ ム本体(1、2)であり、支持構造(71、72)は触媒コンバータ(1、2、 3、4、5、6、7、8)の面端上に配置され、さらに様々な部分的領域を互い に支持し、特に硬質の半田付けおよび/または溶接およひ/または焼結によって 、支持構造の第1の金属構造(71)は部分的領域(8)の1つに機械的にしっ かりと結合され、第2の金属構造(72)は部分的領域(3)の別の領域に機械 的にしっかりと結合されることを特徴とする、10に記載の支持構造の使用。
JP6516611A 1993-01-21 1994-01-10 金属結合できる電気的に絶縁性の支持構造、それを製造するための処理、およびその用途 Expired - Lifetime JP2754286B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4301564A DE4301564A1 (de) 1993-01-21 1993-01-21 Elektrisch isolierende Stützstruktur mit Möglichkeit zur metallischen Anbindung, Verfahren zu ihrer Herstellung und deren Anwendung
DE4301564.6 1993-01-21
DE431564.6 1993-01-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08502853A true JPH08502853A (ja) 1996-03-26
JP2754286B2 JP2754286B2 (ja) 1998-05-20

Family

ID=6478652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6516611A Expired - Lifetime JP2754286B2 (ja) 1993-01-21 1994-01-10 金属結合できる電気的に絶縁性の支持構造、それを製造するための処理、およびその用途

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP0680549B1 (ja)
JP (1) JP2754286B2 (ja)
KR (2) KR960700395A (ja)
CN (1) CN1063008C (ja)
BR (1) BR9405787A (ja)
DE (2) DE4301564A1 (ja)
ES (1) ES2089920T3 (ja)
RU (1) RU2125654C1 (ja)
WO (1) WO1994017292A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19536853A1 (de) * 1995-10-02 1997-04-03 Emitec Emissionstechnologie Elektrisch beheizbarer, in Teilbereiche unterteilter Wabenkörper mit Verbindungsstegen
US6254837B1 (en) * 1997-09-17 2001-07-03 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh Honeycomb body of reduced thermal conductivity in the intake and outlet regions
DE10055447B4 (de) * 2000-11-09 2010-11-04 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Elektrisch isolierendes Verbindungselement und Verfahren zu seiner Herstellung
JP3573708B2 (ja) * 2000-11-22 2004-10-06 株式会社オーデン ディーゼル微粒子除去装置
KR20030018098A (ko) * 2001-08-27 2003-03-06 현대자동차주식회사 촉매변화기의 금속담채
DE102008051169A1 (de) * 2008-10-10 2010-04-15 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Vorrichtung zur Abgasbehandlung mit einer Sensor-Folie
JP5397550B2 (ja) * 2010-09-08 2014-01-22 トヨタ自動車株式会社 電気加熱式触媒
CN105004046B (zh) * 2015-07-08 2018-04-10 杭州凯尔云母制品有限公司 为云母制浆提供能源的装置
DE202015103787U1 (de) * 2015-07-17 2015-08-06 Türk & Hillinger GmbH Gaskanal mit beheizter poröser Metallstruktur
JP6604895B2 (ja) * 2016-04-13 2019-11-13 日立造船株式会社 排ガス処理装置の製造方法
FR3079264B1 (fr) 2018-03-20 2020-03-13 Faurecia Systemes D'echappement Organe de purification de gaz d'echappement chauffant et dispositif de purification comprenant un tel organe de purification
DE102022213319B3 (de) 2022-12-08 2024-03-21 Vitesco Technologies GmbH Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung und Verfahren zur Herstellung

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2255500A (en) * 1939-07-19 1941-09-09 Gen Electric Electric hot plate
DD276941A1 (de) * 1988-11-11 1990-03-14 Hettstedt Walzwerk Verfahren zur herstellung metallummantelter und mineralisolierter spezialhalbzeuge
DE8905073U1 (de) * 1989-04-21 1990-08-30 Emitec Gesellschaft für Emissionstechnologie mbH, 5204 Lohmar Elektrisch leitfähiger Wabenkörper
BR9106250A (pt) * 1990-03-19 1993-04-06 Emitec Emissionstechnologie Processo e dispositivo para controle de funcionamento de um catalisador de um motor de combustao interna
BR9106613A (pt) * 1990-07-30 1993-06-01 Emitec Emissionstechnologie Corpo alveolar aquecivel eletricamente,especialmente corpo de suporte de catalisador,com estruturas internas de sustentacao
RU2083283C1 (ru) * 1991-12-21 1997-07-10 Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх Ячеистый корпус и способ изготовления электрически подогреваемого ячеистого корпуса
CN2167204Y (zh) * 1993-05-11 1994-06-01 李桂芬 新型封闭型电热塞
CN2167203Y (zh) * 1993-09-07 1994-06-01 胡国君 二元发热结构快速型电热塞
CN205821111U (zh) * 2016-06-24 2016-12-21 江苏城中园林股份有限公司 一种河道水体修复设备

Also Published As

Publication number Publication date
EP0680549A1 (de) 1995-11-08
CN1116868A (zh) 1996-02-14
DE4301564A1 (de) 1994-07-28
DE59400414D1 (de) 1996-08-14
BR9405787A (pt) 1995-12-12
ES2089920T3 (es) 1996-10-01
KR0142976B1 (ko) 1998-08-17
EP0680549B1 (de) 1996-07-10
JP2754286B2 (ja) 1998-05-20
WO1994017292A1 (de) 1994-08-04
KR960700395A (ko) 1996-01-20
CN1063008C (zh) 2001-03-07
RU2125654C1 (ru) 1999-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6562305B1 (en) Electrically heatable catalytic converter
JPH08502853A (ja) 金属結合できる電気的に絶縁性の支持構造、それを製造するための処理、およびその用途
US5519191A (en) Fluid heater utilizing laminar heating element having conductive layer bonded to flexible ceramic foil substrate
KR900000776B1 (ko) 촉매 변환기 기체(基體, substrate)
US7261865B2 (en) Heatable honeycomb body with two different coatings
JP4166832B2 (ja) 特に排気ガス触媒用の断熱体付きハニカム体
JP3224609B2 (ja) 排ガス浄化触媒用メタル担体
US5468455A (en) Honeycomb body with an internal structure that is retained in a frame and a method of producing the same
KR100688007B1 (ko) 소결된 벌집 형상체의 제조 방법
RU95121603A (ru) Электроизолирующая опорная структура с возможностью металлического присоединения, способ ее получения и ее применение
GB2069364A (en) Exhaust gas purification catalyst units
KR100724516B1 (ko) 플라즈마 반응기 및 그 제조 방법
US5494642A (en) Electrically heated catalytic converter for an engine
EP1293650A2 (en) Metal substrate
JP2541912B2 (ja) 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
US9242445B2 (en) Method for producing bonded body
JP5500710B2 (ja) 高熱伝導性複合材料及びその製造方法
WO2024111259A1 (ja) 発熱体
JP3003456B2 (ja) 通電加熱式触媒担体構造
WO2024111260A1 (ja) 発熱体
JPH06246167A (ja) ハニカム体
JP2578939Y2 (ja) タンデム型メタル担体
JPS63104653A (ja) メタルハニカム担体
JP3337101B2 (ja) 耐久性に優れた排気ガス浄化触媒用メタル担体
JP2022093013A (ja) 電気加熱型担体及び排気ガス浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080306

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090306

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090306

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100306

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110306

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110306

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120306

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130306

Year of fee payment: 15