JPH10500625A - 異なった入力材料のメタルシートの層を備えるハニカム状の本体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 それを通って流体が流れることのできるチャネルを備えた触媒反応器のハニカム状の本体であり、特に自動車の内燃機関の排気ガスのための触媒反応器のハニカム状の本体であり、これは交互にある本質的に平滑なメタルシートの層と、構造化されており、特に波形状であるメタルシートの層とを含み、少なくとも１枚のメタルシートの層は他の層よりも厚い入力材料を含み、平滑なメタルシートの層すべては互いに同じ入力材料から製造され、構造化されたメタルシートの層すべては互いに同じ入力材料から製造され、平滑なメタルシートの層および構造化されたメタルシートの層は互いとは異なった厚さおよび／または特性を有する入力材料から製造される。

Description

【発明の詳細な説明】 異なった入力材料のメタルシートの層を備える ハニカム状の本体 この発明は、それを通って流体が流れることのできるチャネルを備える触媒反 応器のハニカム状の本体に関し、特に自動車の内燃機関の排気ガスのための触媒 反応器のハニカム状の本体に関し、これは、交互にある、本質的に平滑なメタル シートの層と、構造化され、特定的には波形状であるメタルシートの層とを含み 、少なくとも１枚のメタルシートの層は他の層よりも厚い入力材料を含む。 以上に述べた型のメタルシートの層のハニカム状の本体は、たとえば国際特許 出願第ＷＯ ８９／０７４８８号から既に知られている。その中では、平滑なシ ートと波形状のシートとが積み重ねにおいて互いに交互に層状に置かれ、かつ絡 み合わせられる。メタルシートの層のうち数枚は他の層よりも厚くなるよう実施 される。厚いメタルシートの層は、積み重ね強さを高めるよう働き、特に積み重 ねがジャケットチューブの中に挿入されるときには必ずそのように働く。しかし 、個々の異なった厚さのメタルシートの層をその積み重ねに準備することは、製 造コストの増加を伴う。 ハニカム状の本体のいくつかの適用例においては、強さを高める個々の厚いメ タルシートの層を準備する必要はない。ハニカム状の本体の質量および費用を下 げるためには、メタルシートの層をできるだけ薄く製造することも基本的 に有利である。しかしこの目的は、ハニカム状の本体の強さを高め、かつ腐蝕に 対する抵抗を長期的なものにするという目的に矛盾する。 この発明の目的は、十分な強さと、可能な最小の質量とを有し、さらに、少な くとも極端な条件下以外の腐蝕に対しても十分な抵抗力がある、ハニカム状の本 体を開示することである。 この発明の目的は請求項１の本体によって規定されるようなハニカム状の本体 によって達成される。このハニカム状の本体の有利な特徴はその従属クレームに 開示される。 この発明によるハニカム状の本体は、交互にある本質的に平滑なメタルシート の層と構造化されたメタルシートの層とからなる。構造化されたメタルシートの 層は好ましくは波形状である。本質的に平滑なメタルシートの層と構造化された メタルシートの層とを交互に配置することにより、流体が通って流れることので きるチャネルが形成される。ハニカム状の本体は、自動車の内燃機関の排気ガス のための触媒反応器として特に適する。その目的のために、ハニカム状の本体の ハニカムの壁部は触媒コーティングを有し、この触媒コーティングがエンジンの 排気ガスの流れにさらされる。 このようなハニカム状の本体の製造過程および特性を厳密に調査することによ って、本質的に平滑なメタルシートの層および波形状のメタルシートの層は、製 造において、 およびハニカム状の本体としてのその後の特性のために異なった役割を有し、か つ異なった要求を満たさなければならないことがわかった。したがって今まで従 来的になされてきたように、両方の型のメタルシートの層に同じ入力材料を用い ることが絶対的に正しいというわけではない。実際、本質的に平滑なシートはも はや冷間成形される必要はなく、したがってそれは製造において、構成化された シートよりも大きな硬度を有することができる。さまざまな役割を適切に果たす ためには、異なった幅および／または厚さのさまざまな型のメタルシートの層も 可能である。 構造化されたメタルシートの層は、本質的に平滑なメタルシートの層よりも少 なくとも０．００５ｍｍだけ薄い。本質的に平滑なメタルシートの層は好ましく は０．０４ｍｍから０．０６ｍｍ、特に好ましくは約０．０５ｍｍの厚さを有す る。構造化されたメタルシートの層は好ましくは０．０２５ｍｍから０．０４５ ｍｍ、特に好ましくは約０．０４ｍｍの厚さを有する。厚さの差を０．０１ｍｍ に維持することが好ましい。 従来的には、ハニカム状の本体のメタルシートの層すべては、ある同一の厚さ 、典型的には約０．０５ｍｍの厚さを有する。ハニカム状の本体の質量を減じる ために、この発明においては構造化されたメタルシートの層すべての厚さが減じ られている。構造化されたメタルシートの層の延ばした長さ全体は、本質的に平 滑なメタルシートの層の長 さよりも実質的に長いため、このように設けることにより材料、したがってコス トがかなり節約される。さらに、構造の強さは本質的に平滑なメタルシートの層 によって主に決まるため、強さはほんのわずかに、かつ許容できる範囲で、特に 軸方向に減らされる。 製造過程におけるシートの性能については、本質的に平滑なシートではなく、 構造化されたシートが軽く焼き鈍しされれば特に経済的であって、都合がよい。 第１に、これは数枚のメタルシートの層の製造コストおよびエネルギコストを節 約する。第２に、焼き鈍しされたシートは、より簡単に波形状に形成されること ができ、さらには、平滑なシートは最終的なハニカム状の本体がジャケットチュ ーブの中に挿入されるときに必要な安定性を保証する。これに類似する効果は、 平滑な厚いメタルシートの層またはこれら２つのオプションの組合せによって自 然と得られる。 本質的に平滑なメタルシートの層および構造化されたメタルシートの層の数は およそ等しいことが好ましい。言い換えると、構造化されたメタルシートの層お よび本質的に平滑なメタルシートの層は互いに交互にある。 この発明は、主構造に対して横向きの、構造化されたメタルシートの層がたと えば欧州特許開示第ＥＰ Ｂ１ ０ ４５４ ７１２号に記載される種類の付加 構造を有するならば特に有利である。この付加構造は主構造よりも実質的に小さ な振幅を有し、かつハニカム状の本体を通って流 れる流体を乱流させるように働いて、流体とハニカムの壁部との接触をよくする 。この種の横構造を備えた、ある幅の金属シートを製造するためには、出発材料 の幅は幾分広くなければならない。したがって、構造化されたメタルシートの層 は横構造を有するが本質的に平滑なメタルシートの層は横構造を有さないハニカ ム状の本体については、さまざまな広い幅の出発材料が平滑なメタルシートの層 および波形状のメタルシートの層に既に用いられていなければならず、このため 付加的な異なった厚さの幅を用いることで、さらに計算が費やされることがない 。薄いシートは横方向に構造化し、かつ波形状にするのも簡単であり、一方、平 滑な厚いメタルシートの層はハニカム状の本体の強さを保証する。 メタルシートの層は互いの周りに巻付けられるように置かれることがさらに好 ましい。このように設けることにより、材料の消費量を同時に増加させることな く、ハニカム状の本体の強さが増す。メタルシートの層が互いの周りにＳ字に巻 付けられることが特に好ましい。このように実施されたハニカム状の本体は、円 形または長円形のジャケットチューブの中に特に有利に嵌めることができる。 これに代わって、メタルシートの層は積み重ねられて置かれてもよい。これに は、ジャケットチューブの中にハニカム状の本体を挿入するうえで製造過程が特 に簡単であるという利点がある。 実質的に平滑なメタルシートの層は、構造化されたメタルシートの層よりも実 質的に低い振幅の構造を備えてわずかに構造化されることが特に好ましい。この 種の実質的に平滑なメタルシートの層の構造は、構造化されたメタルシートの層 の構造と本質的に同じ向きを有する。このように設けることによりハニカム状の 本体の弾性が増し、かつ構造の大きさが小さいため、材料が経済的であるという 利点および強さの利点が本質的に保たれる。構造は好ましくは波形状であり、そ の周期性は構造化されたメタルシートの層の周期性に適合されてもよい。 この発明のさらなる利点、特徴および応用は、図面と関連する例示の実施例の 以下の説明からより明らかとなるだろう。 図１はこの発明によるハニカム状の本体の断面の詳細を示す図である。 この図において、メタルシートの層２および３の積み重ね１の断面の詳細が示 される。積み重ね１は本質的に平滑なメタルシートの層２と波形状のメタルシー トの層３とを含み、これらは互いの上に交互に置かれる。この配置により、流体 を通って流れることのできるチャネル４が、平滑なメタルシートの層２と波形状 のメタルシートの層３との間に作られる。流れの方向は図面の面に対して本質的 に直角である。この発明の好ましい例示の実施例において、平滑なメタルシート の層２の厚さはすべて約０．０５ｍｍで あり、波形状のメタルシートの層３の厚さはすべて約０．０４ｍｍである。 延ばした波形状のシート３の全長は、平滑なシート２の全長の約２倍である。 もし波形状のメタルシートの層３の厚さが約２０％だけ減らされると、ハニカム 状の本体全体の重量は結果として約１３％減少する。触媒として活性な、ハニカ ム状の本体の表面、すなわちハニカム壁部の総表面面積は本質的に一定のまま保 たれる。最も都合のよい例では、触媒として活性な表面面積は同じままで構造上 の容積をさらに減らすことができる。平滑なメタルシートの層２のわずかな波形 により、ハニカム状の本体の弾性を高めることができ、材料の経済性の考えられ 得る範囲はほんのわずかにしか下からない。 この発明に従った、減じられた厚さの構造化されたシートを備えたハニカム状 の本体、特に横構造のこれらのシートとの組合せにおけるハニカム状の本体は、 極端な腐蝕性の歪みが起こらない用途に特に適する。米国において自動車の速度 は制限されるため、このような状態は特に米国における触媒コンバータに存在す る。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年６月１３日 【補正内容】 請求の範囲 １．それを通って流体が流れることのできるチャネル（４）を備えた触媒反応器 のハニカム状の本体であって、特に自動車の内燃機関の排気ガスのための触媒反 応器のハニカム状の本体であり、交互にある本質的に平滑なメタルシートの層（ ２）と、構造化され、特に波形状であるメタルシートの層（３）とを含み、少な くとも１枚のメタルシートの層は他の層よりも厚い入力材料を含み、 前記平滑なメタルシートの層すべては互いに同じ入力材料で製造され、前記構 造化されたメタルシートの層（３）すべては互いに同じ入力材料から製造され、 かつ前記平滑なメタルシートの層（２）および構造化されたメタルシートの層（ ３）は互いとは異なった厚さおよび／または特性を有する入力材料から製造され 、前記ハニカム状の本体は、 前記滑らかなメタルシートの層（２）すべては０．０４ｍｍから０．０６ｍｍ の厚さを有し、好ましくは０．０５ｍｍの厚さであり、前記構造化されたメタル シートの層（３）は０．０２５ｍｍから０．０４５ｍｍの厚さを有し、好ましく は０．０４ｍｍの厚さであり、 前記構造化されたメタルシートの層（３）は前記平滑なメタルシートの層（２ ）よりも少なくとも０．００５ｍｍだけ薄く、好ましくは０．０１ｍｍだけ薄い ことに特徴がある、請求項１に記載のハニカム状の本体。 ２．前記構造を横切る前記構造化されたメタルシートの層 （３）は付加的な微小な構造を有することに特徴がある、請求項１に記載のハニ カム状の本体。 ３．前記構造化されたメタルシートの層（３）の数と平滑なメタルシートの層（ ２）の数とがおよそ等しいことに特徴がある、請求項１または２に記載のハニカ ム状の本体。 ４．前記メタルシートの層（２、３）は互いの周りに巻付けられて、その中にハ ニカム状の本体が据付けられるジャケットチューブの内部断面の周縁断面に適合 するようにされていることに特徴がある、請求項１〜３のいずれかに記載のハニ カム状の本体。 ５．前記メタルシートの層（２、３）は互いの周りにＳ字に巻付けられているこ とに特徴がある、請求項４に記載のハニカム状の本体。 ６．前記メタルシートの層（２、３）は積み重ね（１）に置かれることに特徴が ある、請求項１〜５のいずれかに記載のハニカム状の本体。 ７．少なくとも数枚の前記平滑なメタルシートの層（２）は、前記構造化された メタルシートの層（３）よりも実質的に小さな波形振幅を伴う波形を有すること に特徴がある、請求項１〜６のいずれかに記載のハニカム状の本体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．それを通って流体が流れることのできるチャネル（４）を備えた触媒反応器 のハニカム状の本体であって、特に自動車の内燃機関の排気ガスのための触媒反 応器のハニカム状の本体であり、交互にある本質的に平滑なメタルシートの層（ ２）と、構造化され、特に波形状であるメタルシートの層（３）とを含み、少な くとも１枚のメタルシートの層は他の層よりも厚い入力材料を含み、前記ハニカ ム状の本体は、 前記平滑なメタルシートの層すべては互いに同じ入力材料で製造され、前記構 造化されたメタルシートの層（３）すべては互いに同じ入力材料から製造され、 かつ前記平滑なメタルシートの層（２）および構造化されたメタルシートの層（ ３）は互いとは異なった厚さおよび／または特性を有する入力材料から製造され ることに特徴がある、ハニカム状の本体。 ２．前記滑らかなメタルシートの層（２）すべては０．０４ｍｍから０．０６ｍ ｍの厚さを有し、好ましくは０．０５ｍｍの厚さであり、前記構造化されたメタ ルシートの層（３）は０．０２５ｍｍから０．０４５ｍｍの厚さを有し、好まし くは０．０４ｍｍの厚さであり、 前記構造化されたメタルシートの層（３）は前記平滑なメタルシートの層（２ ）よりも少なくとも０．００５ｍｍだけ薄く、好ましくは０．０１ｍｍだけ薄い ことに特徴が ある、請求項１に記載のハニカム状の本体。 ３．前記平滑なシート（２）は前記構造化されたシート（３）よりも硬い材料を 含むことに特徴がある、請求項１または２に記載のハニカム状の本体。 ４．前記構造化されたシート（３）は軽く焼き鈍しされているが、前記平滑なシ ート（２）は軽く焼き鈍しされていないことに特徴がある、請求項１、２または ３に記載のハニカム状の本体。 ５．前記構造を横切る前記構造化されたメタルシートの層（３）は付加的な微小 な構造を有することに特徴がある、請求項１〜４のいずれかに記載のハニカム状 の本体。 ６．前記構造化されたメタルシートの層（３）の数と平滑なメタルシートの層（ ２）の数とがおよそ等しいことに特徴がある、請求項１〜５のいずれかに記載の ハニカム状の本体。 ７．前記メタルシートの層（２、３）は互いの周りに巻付けられて、その中にハ ニカム状の本体が据付けられるジャケットチューブの内部断面の周縁断面に適合 するようにされていることに特徴がある、請求項１〜６のいずれかに記載のハニ カム状の本体。 ８．前記メタルシートの層（２、３）は互いの周りにＳ字に巻付けられているこ とに特徴がある、請求項７に記載のハニカム状の本体。 ９．前記メタルシートの層（２、３）は積み重ね（１）に 置かれることに特徴がある、請求項１〜８のいずれかに記載のハニカム状の本体 。 １０．少なくとも数枚の前記平滑なメタルシートの層（２）は、前記構造化され たメタルシートの層（３）よりも実質的に小さな波形振幅を伴う波形を有するこ とに特徴がある、請求項１〜９のいずれかに記載のハニカム状の本体。