TW201340B - - Google Patents

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1? 01340 Λ 6 η 6 經濟部中央標準而员工消伢合作杜印製 五、發明説明U ) 發明之領域 本發明係關於一種適用於高溫環境之蜂窩結構及其製法 ,待別是一種蜂窩結構，其可負載觸媒作為支持基質，可 甩於純化汽車引擎排氣之镯媒轉化器，及其裂法。 習知技藝 己使用之傳統型式之蜂窩結構通常包含一由摺叠板成為 連續波形不平坦性所製成之波形板條及一交替配置並藉銅 焊成多層而彼此焊接並使整傾成為彎曲多層塊形式之預定 構型之平板條。關於上述之基質金屬，通常使用各具有均 勻厚度之波形板及平板。為了抗拒使用於高溫環境中，'在 許多情況下，使用不銹鋼箔等，以同樣目的，使用來自例 如銅掲填充金屬用之鎳族及鐵族之銅焊填充金屬。此類型 之蜂窩結構己被用於高溫環境中，待別是在受重複加熱及 冷卻之熱循環之環境。例如，此蜂窩结構被用於純化汽車 引擎排氣之觸媒轉化器，用來負載作為支持基質之波形及 平板上之觸媒之轉化器，而來自行駛中汽車引擎之高溫排 氣包括有害的放射物可藉通過蜂窩結構完成之觸媒反應而 被純化。 關於習知的此類蜂窩結構之例，有本發明人所申請之美 國專利 5084361號、4282186號及 4400860號及 ΒΡ1452982號 然而，已被認知為習知的本類蜂窩結構有下列問題。當 此蜂窩結構被用作排氣純化裝置之觸媒支持物時，運轉引 擎之排氣通過蜂窩結溝之溫度會均勻地上升，而蜂窩結構 之整體，即，其外側或外殼側及其内側或中心部份會被高 閲 ΐ* 背 而 之 注 意 •事 '項 再 填 寫 本 裝 訂 線 表紙張尺度遑用中a Η家標毕（CNS) T4規怙（210x297公龙）j 81. 7. 20,000ik (II) 經濟部中央樣準局A工消1Ϊ·合作杜印3i ^013 ^0 Λ 6 _Π6_ 五、發明説明（2 ) 溫排氣所加熱。由於蜂窩結溝之外側偽由通過外殼之戶外 空氣所冷卻，當加熱時其溫度之上升相當小；但當汽車引 擎停止時，蜂窩结溝會決速地冷卻至低溫，而蜂窩结搆之 内側並未由戶外空氣所冷卻，且當加熱時溫度上升至一高 位準並保持在該高位準一段長時間，卽使汽車之引擎停止 亦然。在用於如此高溫璟境，待別是用於受重複加熱及冷却之 熱循琿之環境中之蜂窩结構，由於大的溫度差異存在於其 中而在蜂窩結構之内、外側之間産生應力，結果，在熱膨 張及收縮之量間之差異會發生。 第1 a圖為一擴大覘圖，頭示習知類型之蜂窩结溝外側之 主要零件。在圖中，平板1络利用铜焊塗至其二侧之填充 金屬2而被焊接至波彤板3。波形板3可葙變形吸收應力A ; 但是，由於平板1被固定在焊接的二側，其很難.¾收悉力A ,待別是在自其外倒之第一及第二層之範圍，而由於應力 A對其集中，裂缝B及剝離現象容易在焊接區産生，就蜂窩 结_之耐熱性、耐久性及可靠性之觀點而言，可看到問題 的存在。目前為止，已採取對抗措施，即藉限制焊接平板 1及波形板3之位置至僅全部接觸線之一部份或藉提供較厚 的平板1以防止應力A之集中；然而，主要解決方式仍未被 獲得，應力A集中於平板1之焊接區，而裂缝B及剝離現象 仍易被産生。 第1 b圖為一透視圖，顯示習知類型蜂窩結構外側區之應 力A之方向。當蜂窩結構被用作排氣純化裝置之觸媒支持 物時，如上述般在外殼4側上蜂窩結溝之外側與中心側上 (請先閲讀背而之注意事項#埸寫本頁) 裝- 訂_ 線. 本紙法尺度边用中®困家標準（CNS)T4規格（210x297公朵）4 81. 7 20,000ίΚ (II) 經濟部屮央標準局貝工消伢合作杜印5i 01340 五、發明説明（3) 其内側之間産生大的溫度差；另外，由於外殼4較厚並由 不同於平板1及波形板3之材料所製成，熱膨脹及收縮由於 其加熱及冷卻會共同發生，但在一側上，即，外殼4，蜂 窩结構之外側，及另一剷上，即，其内側上具有不同之量 ，導致應力Α作用在各側之逆方向。冽如，當蜂窩结構被 加熱時，熱膨脹之方向，即，！'申長度，其發生與排氣C之 通過方向相同，但外側之ϋ小而内倒之量大。如第i b圖所 示，界定範圍在外殼4之第一或第二層及蜂窩結構之内側 ，即，在前者，應力A以通過排氣C之逆方向作用，而在後 者，悪力A以排氣C之方向作用。因此，在蜂离结構之外劍 ii ,恃別是，在外剷之第一及第二層範圍内，應力A集中 於平板1及波形板3之焊接區内，因而有時會造成核心if出 ，就耐熱性、耐久性及可靠性之觀點而言，可看到蜂窩結 構之問題。 發明之概述 鑒於此等環境，本發明用以克服習知類型蜂窩結構所呈 現之不便利性。本發明之一目的為提供一新穎蜂窩結構金 靥板，其可吸收應力於二平板Η之間而防止應力集中，該 等平板係以自外側至少不低於二層而被提供，使其重叠但 不彼此焊接一起。 本發明之蜂窩結構偽以蜂窩構型而被製成，其中，金颶 波形板條偽藉摺S金羼板成為連續波形不平坦性而被製成 ，而平金屬板條被交替地配置於蜂窩結構之多層。在自夕卜 側至少不超過一層之範圍内，另一平片係沿重疊而不彼此 Λ 6 Η 6 (請先閲讀背而之注意本.項再碭芄本頁) 裝- 訂 線· 本紙尺度边用中國困家橒毕（CNS)TM規岱（2]dx297公;《：) 5 81. 7. 20.000伥⑻ 1,01340 Λ 6η 6 五、發明説明（4 鑛 sa~ 1 為 成 板 0 金 叠 摺 由 備 製 含 包 法 製 。之 置構 設结 板窩 平蜂 該明 之發 接本 焊 、 自 驟以 步 ， 之構 條結 板_窩 屬蜂 金之 平層 及 多 條為 板成 形板 波平 靥及 金板 之形 成波 製置 性 配 坦續 平連 不地 形替 波交 之將 板板 平平 一 的 另疊 叠重 重 Μ 。 同二 驟 共接步 板焊之 平未型 該而構 沿板窩 圍平蜂 範及定 之板預 層形體 二 波總 於接一 低焊成 不籍形 少及構 至 、结 側驟窩 外步蜂 冷氣 及空 熱外 加戶 後由 重常 於通 是側 WU {Γ 另 夕 待之 ,構 境结 環窩 溫蜂 高 ， 於時 用中 被境 構環 結之 窩環 蜂循 此熱 當之 卻 被其冷 則使被 時 ，其 卻卻使 冷冷即 在所 ， 但氣溫 , 空高 小外持 當戶保 相由間 升未時 上並長 度側且 溫内 -之之高 側構很 外结升 時窩上 熱蜂時 加，熱 p D, (S 力 卻冷在 冷速度 所快溫 致 導 生 産 被 異 差 之 間 童 縮 收 及 脹 膨 熱 在 差 度 。 溫 然於 亦由. 卻 彼上 時 -用接 使焊 在此 板彼 平未 於圍 由範 , 之 中層 構二 结於 窩低 蜂不 此少 在至 〇 側 力外 應自 之以 向及 逆β 互重 交此 (請先閲請背而之注意事項孙靖寫本頁) 經濟部屮央標準局κχ工消费合作社印51 形，的 波象異 在現優 , 離得 上剝可 板及 ， 在縫外 中裂另 集之 C 力板出 應止滑 而防會 間可不 之 ，止 Η 果防 板结被 平.，可 二止心 在防核 收可之 吸區構 被接結 力焊窩 應之蜂 述板而

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81. 7. 20.000¾ (ID ^01340 Λ 6 η 6 五、發明説明（5) 2a圖為本發明一具謾例之彎曲形蜂窩結構之透視圖，而第 2 b圖為多層塊形式之蜂窩结構之透視圖。第3 a圖為實施階 段中彎曲形蜂窩結構具護例之透視圖，而3b圖_為形成狀態 之透視圖；第4a圖為實施階段中彎曲形蜂窩結構之另一具 體例之透視圖，而第4 b圖為形成狀態之透視圖。第5画為 擴大視圖，頴示依照本發明之蜂窩结構外側之主要零件。 第3 a園為波形板之透凍圖，而第6 b圖為平板之透視鬮。第 7圖為顯示平Η及銅焊填充金屬之相對位置之一具體例之 明 詋 節 細 〇 之 圖例 視體 剖具 法 製 此 照 依 成 板 屬 金 平 叠 摺 由 之 示 所 圖 曳 透 圖 a 6 第 (請先閲讀背而之注意事項#填寫本頁) 首 連 1 為條 板 平 屬 金 及 之 等 綱 绣 不 擠 條壓 板或 形形 波波 逋成 金使 之ii 成係 3 製 所 性 坦 平 不 形 波 續 板 形 波 Ο 成 製 被 先 間於之 定對備 固。製 以成此 為形如 成被 ， ，而後 即窩然 ，凹 。 性及條 坦處之 平頂箔 不之銷 形叠銹 波摺不 線地如 直缅箔 個連靥 多及金 為行用 成平使 饶度可 0 高 ， 屬及板 金距平 經濟部屮央標準局A工消作合作社印¾. 被其 I 1 及 自3 Μ卩板 Μ其、Μ 3/使波 板，接 形板焊 波平藉 另 入 um 插 叠 重 此 彼 板圍 平範 沿之 , 層 層二板 多於平 成少接 置不焊 配少未 地至且 替側1 交外 板 平 Η 叠 重 二 之 窩 蜂 型 構 的 定 規 成 形 個 整 被 驟 步 等 此 述 詳 下 構以 结 相 有 具 中 5 構 結 窩 蜂 之 圖 a 2 第 在 板 平 及 3 疊 重板 並形 曲波 彎份 央部 中一 的或 定部 固全 自在 係而 片 ， 各置 ί配 地 替 交 板被 形可 波俥 之 ， 度層 寬多 同成 3 屬 金 充 填 焊 銅 之 族 鐵 或 鎳 線 觸 接 之 間 圍 範 之 層屬 二金 第充 及填 1 焊 0 ^ 側 而 外 白# 以重 ,此 中彼 *·-}、 莰 其. 示使 例成 板在W 平 ，¾ 與又被 被 未 敷 塗 板 平 片 本紙張尺度边用中a Η家樣準（CNS)T4規格（2丨0x297公龙）7 81. 7. 20.000¾ (II) 01340 Λ 6 η 6 經濟部中央橾準局A工消伢合作社印3i 五、發明説明（S ) 平板1之間。然後，藉加熱如此配置之波形板3及平板1以 溶融銅焊填充金屬2並藉造成填充金屬2凝結，波形板3及 平板1被焊接其間，藉以形成彎曲形蜂窩結構5 ,其具有圓 形或橢圓形全部截面。 另外，插入基質之多層内而未被焊接至其他平Η之該二 平Η之一可由電绝緣材料所製成。電絶绨材料之使用在基 質波電加熱時使較佳電流通過基質以得較快的反.應。 又，在第2b圖之蜂窩結構5中，皆以具有相同寬度及固^ 定長度之板形式製備成之多個波形板3及平板1偽以多層垂 直排列，使其被交替地配置，及銅焊填充金屬2被塗敷至 波形板3及平板1各郯接部份之整値長度或一部份。另外， 在洌示例中，二Η平板1被重疊於第一及第二層内，自頂 部至底部，反之亦然，但銅焊填充金羼2並未塗敷在二Η 平板1之間。其次，藉加熱及壓擠自頂部至底部如此排列 之波形板3及平板1並使塗敷的銅焊《充金颶2熔融並凝結 ,波形板3及平板1被焊接於其間，藉以蜂窩结構5被作成 多層基質塊之總髓形式。 第3a圖為顯示贲施階段之鼙曲形蜂窩结構5之例之透視 圖，而第3b圖為當其被形成時之透視圖。在第3a圖中之蜂 窩结構5中，波形板3及平板1之所有鄰接部份皆設有具有 與二板實質上相同寬度之銅焊填充金屬2之條並與其焊接 一起，而平板1被重叠於所有層内，與第2a圖之例不同。 另外，第4a圖為顯示預形成階段之彎曲形蜂窩结構5之另 —例之透視圖.而第4b圖為當其被形成時之透視圖。在第 (請先閲讀背而之注意事項#填寫本頁) 裝- 訂 線. 本紙張尺度遑用中國困家樣準(CNS) TM規格（210x29’/公放）j 81. 7. 20,000jk (II) L01340 Λ 6 Ιϊ 6 經濟部屮央標準，^Α工消"合作社印奴 五、發明説明（7) 4a圖之蜂窩結構5中，波形板3及平板1僅在其鄰接部份之 一部份設有二隔開的銅焊填充金屬2件並與其焊接一起， 其中，平板1之二重疊片之一為較其部份更窄之條形式，其 與第2a及3a圖所示之洌不同。換言之，當銅焊填充金屬2 如上述被局部塗敷時，其可容許重昼二片平板1,僅在其 可覆蓋銅焊填充金屬2之範圍。又，相對於第3a及4a圖所 示之例，以第2b圖所示之多層塊形式之蜂窩結構5可設有 重a在所有層上之平板1,或設有僅部份重疊部份塗敷銅 焊填充金靥2範圍之平.板1。另外，上述各例具有配置在最 外的表面上如自外側第一層之平板1 ;然而，此並不受限 制而波形板3可被配置在最外的表面上。第lb圖為一視圖 ,頴示一可純化汽車引擎排氣C之镯媒轉化器，其中4表示 一圓筒形或方形管形式之外殼，其可作為容納蜂窩結構5 之外部外殼，而外殼與蜂窩結構均由銅焊填充金屬2所焊 接。 第7圈為一具體例之剖面圖，顯示銅焊填充金羼2對平片 1之相對位置，其中被使用具有相同寬度之銅焊填充金屬 。銅焊填充金羼2在上左側之外端係與平H1之左端對準， 而銅焊填充金屬2在下左側之外端偽自平板1左端向内偏離 定位。銅焊金屬2在下右側之外端偽與平Η之右端對準， 而銅焊填充金羼2在上右側之外端係自平板1右端向内偏離 定位。依照夾在平片間之銅焊«充金羼位置之偏離，平片 之應力集中會減少而污點或裂缝幾乎不會發生，而且耐久 性會改良。 (請先閲讀背而之注意事項#-^¾本頁) 裝- 訂- 線· 本紙法尺度边用中國》家榀準（(：奶）例規格（2】0\2£)'/公龙）9 81, 7. 20.000^(11) 01340 Λ β Ιϊ 6 經濟部屮央梂準而员工消费合作杜印31 五、發明説明（8 ) 依照上述製法 ，可製造蜂窩结構5。換言之，由摺叠 金屬板成為連鑛波形不平坦性所裂成之金颶波形板燦3及 平金屬板條1被交替地配置並焊接成多層，因而蜂窩結構5 被製成彎曲或多層塊形式之規定的總構型。在從外側至少 超過一層之範圍内，二片平板1被成對使用，使其僅重叠 而被被彼此焊接。第5圖為一擴大視圖，顯示此類蜂窩結 構5外側之主要部份。波形板3及平板1形成一蜂m壁，其 包含多個蜂巢，實質上皆為三角形、四角形、梯形、半六 角形或多個各類型之中空柱。已知蜂窩结構5具有持徵如 優異的強度對重量、輕重量、高剛硬性及強度、優異的流醱 流動之形式、容易形成之能力及經濟的裂造成本。另外， 毎單元容積具有大的表面積，即，蜂巢壁之表面積，即， 波形板3及平板1為大，使其可被用於純化汽車引擎排氣用 之觸媒轉化器。關於支持基質，波形板3及平板1之表面上 皆具有觸媒，而包括有害放射物之行駛汽車引擎之高溫排 氣可藉通過多個蜂巢6以與所附觸媒反應而被純化。 藉由上述過程，蜂窩結構5之外、内側由於通過其間之 均勻高溫之排氣及由於與氣體反應之觸媒之熱反鼴而被加 熱。因為蜂窩结構5之外側通常由通過外殼4之戶外空氣所 冷卻，當加熱時其溫度之上升相當小，當汽車引擎停止時 ，會在冷卻過程中快速冷卻，而蜂窩結構5之内側偽自戶 外空氣隔開，使其不會被戶外空氣冷卻而其高溫被保持長 時間，即使在汽車引擎停止後之冷卻循環亦然。因此，在 用於加熱及冷卻循環被重複之環境中之蜂窩結構5中，熱 (請先閲讀背而之注意事"洱^·"木頁) 本紙張尺度逍用中a 8家標iMCNS)甲4規格（210X297公釐）U) 81. 7. 20,000张（H) 01340 Λ 6 η 6 五、發明説明（9) 膨脹及收縮量之差異會發生。結果，應力Α由於大的溫度 差會産生在其内、外側之間。如前所述參照第1 b圖，應力 A以交互逆方向作用於蜂窩結構5之二部份，逆方向偽藉自 其外側第一或第二層界定範圍。 因為二重叠Η之平板1於自蜂窩結構外側至少不低於二 層被使用而未彼此焊接，應力Α被吸收於稍微、交互及可 滑動及變形的二片平板1之間，在平板1於與波形板3焊接 區内之應力A之集中於自其外側第一及第二層之範圍内可 被防止。換言之，在蜂窩结構5内，可防止應力A之集中， 因而可防止靠近上述位置内平板1之裂縫及剝離現象且亦 可防止核心不滑出。 雖然本發明之某些較佳具證例己被顯示並詳述，惟須知 在不脱離所附申請專利範圍外可對其作各種改變及修正。 (請先閲讀背而之注意事1#媾寫本頁) 裝. 訂- 線. 經濟部屮央梂準局员工消费合作社印3i 本紙張尺度边用中a Η家樣iMCHS) T4規怙（210x297公Λ) Π 81. 7. 20.000¾ (I!)

Claims (1)

1. A7 A7 緩濟部中央標竿屬貝工消費合作杜印製 -01340 57 W C7 _D7_ 六、申請專利範面 1. 一種蜂窩結構，其包含： 一金屬波形板條，其偽藉摺叠該金靥板成為連缠波形不 平坦性所製成，及一平金屬板條， _ 其中，該二金屬板條被交替地配置並焊接成多層，然後 作成該蜂离結構， 但該二Η平板被使用，使其重叠而未彼此焊接，於自該 蜂窩結構外側至少超過一層之範圍者。 2. 如申請專利範圍第1項之蜂窩结構，其中被插入基質之 多層而未被焊接至其他平Η之該二Η平板之一偽由電绝緣 材钭所製成者。 3. 如申請專利範圍第1項之蜂窩結構，其中焊接該二金 展板條之多件非晶合金之銅焊材料偽以板之寛度方向以預 定間隔沿鋼片之縱向方向被插入其間，插在彼此面向之基 質.二端部以夾住平片於其間之一對該非晶合金件偽以基質 之寬度方向彼此鴒離定位者。 4. 一種蜂窩结構之製法.其包含之步驟為： 製備一由摺叠該金厲板成為連續波形不平坦性所製成之 金羼波形板條；^一平金屬板條； 連績重叠該波形板及該交替成為多層之平板，沿該平Η 重叠另一平板於外層區内； 焊接該波形板及該平板但未焊接該二重叠平板於自該蜂 窩結構外側至少不低於二層之範圍内者。 5. —種蜂窩結構之製法，其包含之步驟為： 製備一由摺叠該金羼板成為連續波形不平坦性所製成之 本紙張尺度適用中國國家櫺準（CNS>甲4規格（210 X 297公釐）12 81.9.10,000 (請先閲讀背面之注意事項再項寫本頁) 丨装. 訂· A7 B7 k.01340 _D7_ 六、申請專利範園 金颶波形板條，平金屬板條及多件非晶合金箔之銅焊材料， 連續重疊該波形板、多件非晶合金箔及交替成為多層之 該平板，沿該平Η進一步重叠另一平板於外層區内， 焊接該波形板及該平板但未焊接該二重叠平板於自該蜂 窩结構外側至少不低於二層之範圍内者。 (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) i裝. 訂. 經濟部中央標準扃员工消費合作社印製 81.9.10,000 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>甲4規格（210 X 297公釐）13