JPH10506167A - 電気的に加熱可能な触媒反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は、特に内燃機関、好ましくは火花点火機関のための、排気システム内の排気ガスの触媒浄化のための装置に関する。提案された装置は、外側のケーシングパイプ（１）内に装着されかつその中を排気ガス（Ｇ）が連続して流れる少なくとも２つのハニカム状の部材（２、３）を含み、１つのハニカム状の部材（３）は、ハニカム状の部材（２、３）内に突出するストラットによって、次のものに接続される。ハニカム状の部材（２）はそれ自体と外側のケーシングパイプ（１）との間に間隔があくように配置され、ハニカム状の部材（２）の外面に接続される少なくとも２つのシェル（４、５）を備え、シェルの各々は電流結線（６、７）に取付けられる。装置はまた、電気的に絶縁する接続部材（１５）を備え、各接続部材（１５）の一方の端はシェル（適宜５または４）に接続され、他方の端部は近接するハニカム状の部材（３）に接続される。外側のケーシングパイプはその周辺を取囲む少なくとも１つのビーディング（１６）を有し、ビーディングは近接するハニカム状の部材（３）のケーシングパイプ（１４）に接触して位置する。

Description

【発明の詳細な説明】 電気的に加熱可能な触媒反応装置 この発明は、排気システム、特に請求項１の前文に記載される特性を有する内 燃機関、好ましくはオットー機関のための、排気システム内の排気ガスを触媒作 用で浄化するための装置に関する。 国際特許出願第ＷＯ９２／１３６３６号は、互いに支え合う複数のディスクを 有するハニカム状の本体を開示する。このハニカム状の本体は少なくとも２つの ディスクを有し、これらは互いに間隔をおいて配置され、その中を排気が連続的 に流れる。ディスクを互いに接合するために、支持体が軸の近くに配置される。 しかしながら、このようなハニカム状の本体を製造することは困難であること かわかっている。なせなら、ハニカム状の本体の両部分内の支持体の位置が、予 め正確に規定されていなくてはならないからである。しかし、予めそのように規 定することには問題がある。厳密に同一の２つのハニカム状の本体を作ることは 比較的困難だからである。その理由として特に、ハニカム状の本体は巻付けたシ ート・メタル層を含み、この巻付け動作において、支持体用のホルダの厳密な位 置が正確に予測できないことが挙げられる。 第１および第２のハニカム状の本体を有し、その中を流体が連続的に流れるこ とが可能な、排気システム内の排気ガスの触媒浄化のための装置もまた公知であ る。このハニカム状の本体は、ハニカム状の本体内に突出する支持部材によって 互いに機械的に接合される。可能な限り最も速い排気ガスの触媒浄化を達成する ために、ハニカム状の本体の１つは電気的に加熱可能である。その目的のため、 このハニカム状の本体は、ハニカム状の本体のジャケット面に接合され、かつ各 々が電力リード線に接続された、少なくとも２つの配水構造を有する。これらの 構造は、均一な配水を提供する役割を果たす。電気的に加熱可能なハニカム状の 本体は、絶縁層を介在してジャケットチューブに接合される。ジャケットチュー ブは少なくとも２つの外向きのビードを有し、その中には、対応して形成された 配水構造のビードが突出する。この構造は外向きに突出するピンを備え、これら はジャケットチューブから電気的に絶縁されている。これらのピンは加熱可能な 触媒反応装置に電流を供給するための端子としての役割を果たす。装置のさまざ まな部品の異なった熱膨張性質のため、シェルとピンとの間の接続点は機械的応 力を受ける。この機械的応力を減ずるために、配水構造は、外向きのビードを備 え、その結果、起こりかちな力はこの構造からジャケットチューブへと移る。こ のような装置の１つが、ＳＡＥテクニカルペーパーシリーズ（SAE Technical Pa per Series）９４０ ４６５に、ペー・エフ・キューパー（P．F．Kuper）およ びヴェー・マオス（W．Maus）他によって記載されている。このような装置を製 造するにあたり、支持部材のハニカム状の本体への接合ははんだ付けによって行 なわれる。はんだ付け用炉内でなされるはんだ付け動作の間、絶縁層は水分を放 出する。これは絶縁層が吸収マットだからである。はんだ付け用炉内の雰囲気へ の水分の放出は、はんだ付けの動作に悪影響を及ぼし、したがってはんだ付け用 炉内で一度にはんだ付けできる装置の数は非常に限られている。 排気システム内の排気ガスの触媒浄化のための本発明に従った装置は、電気的 に絶縁する保持部材を付加的に備えるという特徴を有する。各保持部材は、その 一方の端部が近接するハニカム状の本体のジャケット面に、かつその他方の端部 が近接するハニカム状の本体へと接合される。このような構成より、加熱可能な 第１のハニカム状の本体と近接する第２のハニカム状の本体との間に機械的に安 定した接続が得られる。電気的に絶縁する接合部材は、熱膨張によってもたらさ れる力を吸収し、そのため電力リード線は機械的応力を受けない。この設計の別 の利点は、電気的に加熱可能なハニカム状の本体とジャケットチューブとの間の 吸収マットを省くことが可能となることであり、その結果、はんだ付けのプロセ スを、それ自体が公知の態様で実行することが可能となる。これにより、はんだ 付け用真空炉内において、そのはんだ付け用炉の雰囲気内に水分が入り込むのを 許すことなく、規定された多数を同時にはんだ付けすることが可能となる。 はんだ付けする部材は、ハニカム状の本体が金属の触媒キャリア本体である場 合、ハニカム状の本体のメタルシートにはんだ付けすることが可能である。 配水構造は、ハニカム状の本体のジャケット面の一部分を有利に形成する。配 水構造は、シート・メタルのストリップでもよい。これらのシート・メタルスト リップは保持部材の少なくともいくつかに接合が可能である。保持部材の配水構 造への接合は、はんだ付けまたは溶接によって行なわれ得る。 配水構造は、シェルの形で実現されると有利である。これは、ハニカム状の本 体にわたって有利な流れの分布を提供する。配水構造は本体に適合した輪郭を有 してもよい。 ハニカム状の本体のジャケット面の少なくとも一部分を形成する、互いに間隔 をおいて配置された２つの連続した配水構造を備えることが提案される。この実 施例において、各保持部材は一方の配水構造のみに接合される。 実際的な方法では、近接する第２のハニカム状の本体に内側のジャケットチュ ーブを設け、かつ、保持部材を内側のジャケットチューブに接合することが提案 される。内側のジャケットチューブの保持部材への接合は、はんだ付けまたは溶 接によってなされ得る。 ２つのハニカム状の本体が保持部材および支持部材によって互いに接合される と、それらは共通のジャケットチューブ内へと持ち込まれる。共通のジャケット チューブは少なくとも１つの取囲む内側のビードを備え、この内側のビードが近 接するハニカム状の本体の内側のジャケットチューブ上に位置するように実現さ れることが提案される。共通のジャケットチューブの内径が一定であり、ハニカ ム状の本体の外径が同じである装置において、この内側のビードは排気ガスの分 流が浄化されることなく装置を通って流れることを防ぐ。 内側のビードは、ハニカム状の本体の共通のジャケットチューブへの接合が不 完全な係合によってなされるよう、有利に実現される。 共通のジャケットチューブのハニカム状の本体への不完全な接合の代わりにま たはそれに加えて、ハニカム状の本体を内側のビードの領域で共通のジャケット チューブにはんだ付けまたは溶接することが可能である。はんだ付けによる接続 の場合、ハニカム状の本体のジャケットチューブは少なくとも部分的にはんだ材 料でコーティングすることが可能である。 共通のジャケットチューブ内の内側のビードの形成は、ハニカム状の本体を共 通のジャケットチューブ内へ持ち込む前に行なわれ得る。しかし、ハニカム状の 本体を共通のジャケットチューブ内に配置した後で、内側のビードを形成する方 が、実際的である。この場合、ハニカム状の本体が軸方向にのみならず半径方向 にも取外し可能であるため、電力リード線を配水構造に、より簡単に結合するこ とができる。 内側のビードは、圧延またはスエージング、特に回転式スエージングにより制 作が可能である。ビードは、相対的な膨張を最小限に抑えるために、第２のハニ カム状の本体の、第１のハニカム状の本体に向かう面の端部の近くに有利に配置 される。 電気的に加熱可能なハニカム状の本体を、近接する第２のハニカム状の本体か ら確実に電気的に分離するために、各保持部材および／または支持部材は、ピン のそれぞれの端部分を取囲む、第１のチューブおよび、それとは間隔をおいて配 置された第２のチューブを有する。ピンとチューブとの間には絶縁層が設けられ る。この実施例は二重の絶縁を提供するという点で有利である。ハニカム状の本 体とピンとの間の電圧の火花連絡もまた、ピンの端面に配置された電気的絶縁層 によって付加的に防ぐことが可能である。 この発明のさらなる利点および特性は、好ましい具体的な実施例に関連して説 明される。 図１は、排気ガスの触媒浄化のための装置の長さ方向の断面の概略図である。 図２は、線ＩＩ−ＩＩに沿って破断した、装置の左側から見た図である。 図３は、接合部材の断面図である。 図１は、排気システム内の排気ガスを触媒作用で浄化するための装置の好まし い具体的な実施例を示す。装置は、共通のジャケットチューブ１内に配置され、 その中を排気ガスＧが連続的に流れることのできる、２つのハニカム状の本体２ 、３を含む。第１のハニカム状の本体２は、共通のジャケットチューブ１内に、 該チューブ１とは間隔をおいて配置され、電気的に加熱可能である。第１のハニ カム状の本体２の外側のジャケット面は、シェルの形の２つの配水構造４、５に よって形成される。構造４、５は各々、電力リード線６、７に接続される。電力 リード線６、７は、共通のジャケットチューブ１内に形成された開口部８、９を 通って外側に突出する。電力リード線部材６、７は、共通のジャケットチューブ １に溶接された接続片１０、１１を貫通する。接続片１０、１１は絶縁層１３を 有し、そのため電力リード線６、７は共通のジャケットチューブ１から電気的に 絶縁される。 ２つのハニカム状の本体２、３は、ハニカム状の本体内に突き出す支持部材１ ２によって互いに接合される。よりわかりやすくするために、多数の可能な支持 部材のうち３つのみが、例示のためにここに示される。 ハニカム状の本体３は内側のジャケットチューブ１４を有する。配水構造４お よび５はそれぞれ、付加的な保持部材１５によってハニカム状の本体３の内側の ジャケットチューブ１４に接合される。 共通のジャケットチューブ１内には、２つの取囲む内側のビード１６が形成さ れる。内側のビード１６は、ハニカム状の本体３の内側のジャケットチューブ１ ４に載るような状態で実現される。ビード１６と内側のジャケットチューブ１４ とは、互いに接触する表面で、材料が接続されてもよい。 内側のビード１６は、電気的に加熱可能なハニカム状の本体２に比較的近接し て有利に形成され、これは過度の相対的膨張を防ぐ。 図３は、保持部材１５の長さ方向の断面を示す。保持部材１５は第１のチュー ブ１７および、それとは間隔をおいて配置された第２のチューブ１８を含み、こ れらはピン１９のそれぞれの端部分のまわりに密着する。絶縁層２０および２１ が、それぞれのチューブ１７および１８と、ピンとの間に形成され、そのため、 チューブ１７、１８に電圧が印加されたとしてもピン１９自体には電位は生じな い。支持部材の電気的な絶縁破壊抵抗は、無中断のチューブを有するものと比べ て２倍となる。保持部材および支持部材は同一のものとして実現することが可能 である。そうすれば装置を作るのに必要な部品の数が減少する。ハニカム状の本 体同士の電気的な分離も、同一の保持部材および支持部材を使用することにより 改善される。図３は、支持部材の可能な一実施例を示す。図３からわかるように 、電気的絶縁層をピン１９の端面上に付加的に形成することが可能である。電気 的絶縁層をピンの端面のみに設けるのではなく、この部材の端面全体にそのよう な層を備えることも可能である。この目的のために、保持部材および支持部材の 端面部を、たとえば電気的に絶縁性の組成物の中へ浸してもよい。端面の組成物 は、乾燥後および高温下でも安定を保つ。 接合部材の配置態様またはハニカム状の本体３の電気的性質によって、電気的 な短絡のおそれがない場合には、二重の電気的絶縁を省略してもよい。 排気ガスを触媒作用で浄化するための該装置は、以下の方法で製造される。ま ず、２つのハニカム状の本体２、３が支持部材１２および保持部材１４によって 互いに接合され、１構造単位を形成する。次に、その構造単位が共通のジャケッ トチューブ１内へ導入され、電力リード線６および７が配水構造４、５と、特に 溶接によって互いに接合される。溶接によって同時に、接続片１０、１１を共通 のジャケットチューブ１に接合することが可能である。ここで、内側のビード１ ６が、共通のジャケットチューブ１内に作られる。 このようにして準備された装置は、はんだ付け用真空炉内に配置され、その中 で共通のジャケットチューブ１が内側のジャケットチューブ１４へ接合され得る 。この目的で、内側のジャケットチューブ１４は、準備作業工程ではんだ材料で コーティングされる。はんだ付けの動作の実施が済むと、装置は最終処理に送ら れる。 符号の説明 １ 共通のジャケットチューブ ２、３ ハニカム状の本体 ４、５ 配水構造 ６、７ 電力リード線 ８、９ 開口部 １０、１１ 接続片 １２ 支持部材 １３ 絶縁層 １４ 内側のジャケットチューブ １５ 保持部材 １６ ビード １７、１８ チューブ １９ ピン ２０、２１ 絶縁層 ２２ 絶縁層

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年６月５日 【補正内容】 ２によって互いに接合される。よりわかりやすくするために、多数の可能な支持 部材のうち３つのみが、例示のためにここに示される。 ハニカム状の本体３は内側のジャケットチューブ１４を有する。配水構造４お よび５はそれぞれ、付加的な保持部材１５によってハニカム状の本体３の内側の ジャケットチューブ１４に接合される。 共通のジャケットチューブ１内には、２つの取囲む内側のビード１６が形成さ れる。内側のビード１６は、ハニカム状の本体３の内側のジャケットチューブ１ ４に載るような状態で実現される。ビード１６と内側のジャケットチューブ１４ とは、互いに接触する表面で、材料が接続されてもよい。 内側のビード１６は、電気的に加熱可能なハニカム状の本体２に比較的近接し て有利に形成され、これは過度の相対的膨張を防ぐ。 図３は、保持部材１５の長さ方向の断面を示す。保持部材１５は第１のチュー ブ１７および、それとは間隔をおいて配置された第２のチューブ１８を含み、こ れらはピン１９のそれぞれの端部分のまわりに密着する。絶縁層２０および２１ が、それぞれのチューブ１７および１８と、ピンとの間に形成され、そのため、 チューブ１７、１８に電圧が印加されたとしてもピン１９自体には電位は生じな い。支持部材の電気的な絶縁破壊抵抗は、無中断のチューブを有するものと比べ て２倍となる。保持部材および支持部材は同一のものとして実現することが可能 である。そうすれば装置を作るのに必要な部品の数が減少する。ハニカム状の本 体同士の電気的な分離も、同一の保持部材および支持部材を使用することにより 改善される。図３は、支持部材の可能な一実施例を示す。図３からわかるように 、電気的絶縁層をピン１９の端面上に付加的に形成することが可能である。電気 的絶縁層２２をピンの端面のみに設けるのではなく、この部材の端面全体にその ような層を備えることも可能である。この目的のために、保持部材および支持部 材の端面部を、たとえば電気的に絶縁性の組成物の中へ浸してもよい。端面の組 成物は、乾燥後および高温下でも安定を保つ。 接合部材の配置態様またはハニカム状の本体３の電気的性質によって、電気的 な短絡のおそれがない場合には、二重の電気的絶縁を省略してもよい。 排気ガスを触媒作用で浄化するための該装置は、以下の方法で製造される。ま ず、２つのハニカム状の本体２、３が支持部材１２および保持部材１５によって 互いに接合され、１構造単位を形成する。次に、その構造単位が共通のジャケッ トチューブ１内へ導入され、電力リード線６および７が配水構造４、５と、特に 溶接によって互いに接合される。溶接によって同時に、接続片１０、１１を共通 のジャケットチューブ１に接合することが可能である。ここで、内側のビード１ ６が、共通のジャケットチューブ１内に作られる。 このようにして準備された装置は、はんだ付け用真空炉内に配置され、その中 で共通のジャケットチューブ１が内側のジャケットチューブ１４へ接合され得る 。この目的で、内側のジャケットチューブ１４は、準備作業工程ではんだ材料で コーティングされる。はんだ付けの動作の実施が済むと、装置は最終処理に送ら れる。 符号の説明 １ 共通のジャケットチューブ ２、３ ハニカム状の本体 ４、５ 配水構造 ６、７ 電力リード線 ８、９ 開口部 １０、１１ 接続片 １２ 支持部材 １３ 絶縁層 １４ 内側のジャケットチューブ １５ 保持部材 １６ ビード １７、１８ チューブ １９ ピン ２０、２１ 絶縁層 ２２ 絶縁層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ブリュック，ロルフ ドイツ連邦共和国、デー−51429 ベルギ ッシュ・グラドバッハ、フレーベルシュト ラーセ、12 (72)発明者 クルース，カーシュテン ドイツ連邦共和国、デー−53797 ローマ ール、ビーゼンプファッド、22 【要約の続き】 して位置する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．特に内燃機関、好ましくはオットー機関のための、排気システム内の排気ガ スを触媒作用で浄化するための装置であって、共通のジャケットチューブ（１） 内に互いに近接して配置されかつその中を排気ガスが連続的に流れることのでき る、少なくとも１つの第１のハニカム状の本体および１つの第２のハニカム状の 本体（２；３）を含み、 少なくとも１つの配水構造（４；５）を有する少なくとも第１の電気的に加熱 可能なハニカム状の本体（２）は、外側のジャケットチューブ（１）内に該チュ ーブとは間隔をおいて配置され、かつ、 近接するハニカム状の本体（２；３）は、ハニカム状の本体（２；３）内に突 出する支持部材（２）によって互いに機械的に接合され、 電気的に絶縁する保持部材（１５）を付加的に備え、各保持部材（１５）はそ の一方の端領域が加熱可能な第１のハニカム状の本体（２）のジャケット面に接 合され、その他方の端部が近接する第２のハニカム状の本体（３）に接合される ことを特徴とする、装置。 ２．配水構造（４；５）が第１のハニカム状の本体（２）のジャケット面の一部 分を形成し、保持部材（１５）の少なくともいくつかが配水構造（４；５）に接 合される、請求項１に記載の装置。 ３．配水構造（４；５）はシェル形に実現される、請求項１または２に記載の装 置。 ４．間隔をおいて配置された２つの連続的な配水構造（４；５）は第１のハニカ ム状の本体（２）のジャケット面の少なくとも一部分を形成し、各保持部材（１ ５）は配水構造（４；５）の１つのみに接合される、請求項１、２または３に記 載の装置。 ５．各保持部材（１５）は第２のハニカム状の本体（３）の内側のジャケットチ ューブ（１４）に接合される、請求項１ないし４の１つ以上に記載の装置。 ６．共通のジャケットチューブ（１）は少なくとも１つの取囲む内側のビード（ １６）を有し、これは第２のハニカム状の本体（３）の内側のジャケットチュー ブ（１４）上に位置する、請求項５に記載の装置。 ７．内側のビード（１６）は圧延により製造される、請求項６に記載の装置。 ８．内側のビード（１６）はスエージングにより製造される、請求項６に記載の 装置。 ９．第２のハニカム状の本体（３）の内側のジャケットチューブ（１４）は内側 のビード（１６）の領域で共通のジャケットチューブ（１）に接合される、請求 項６に記載の装置。 １０．第２のハニカム状の本体（３）の内側のジャケットチューブ（１４）は内 側のビード（１６）の領域で共通のジャケットチューブ（１）に不完全に接合さ れる、請求項９に記載の装置。 １１．第２のハニカム状の本体（３）の内側のジャケットチューブ（１４）は内 側のビード（１６）の領域で共通のジャケットチューブ（１）にはんだ付けされ る、請求項９に記載の装置。 １２．第２のハニカム状の本体（３）のジャケットチューブ（１４）は内側のビ ード（１６）の領域で共通のジャケットチューブ（１）に溶接される、請求項９ に記載の装置。 １３．各支持部材および／または保持部材（１２；１５）はピン（１９）を含み 、かつ、ピン（１９）のそれぞれの端部分を取囲む第１のチューブ（１７）およ び第２のチューブ（１８）を有し、絶縁層（２０、２１）はチューブ（１７、１ ８）とピン（１９）との間に備えられる、請求項１ないし１２のうち１つに記載 の装置。 １４．電気的絶縁層はピン（１９）の各端面上に配置される、請求項１３に記載 の装置。 １５．電気的絶縁層は各支持部材および／または保持部材（１２；１５）の各端 面上に配置される、請求項１３に記載の装置。