(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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つの流れ分配用構造体（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（12）によって互いに機械的に接合され、
複数の保持部材（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、また各保持部材（15）は第１の前記ハニカム状の本体（２）と第２のハニカム状の本体（３）とを電気的に絶縁していることを特徴とする、装置。
【請求項２】
流れ分配用構造体（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流れ分配用構造体（4;5）に接合される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
流れ分配用構造体（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。
【請求項４】
間隔をおいて配置された２つの連続的な流れ分配用構造体（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（15）は流れ分配用構造体（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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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、18）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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
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がわかっている。なぜなら、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、その中の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つの流れ分配用構造体を有する。これらの構造は、均一な流れの分配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流れ分配用構造体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、流水分配用構造体は、外向きのビードを備え、その結果、起こりが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 Paper Series）940  465に、ぺー・エフ・キューパー
0003633938.tif 000002
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。
流れ分配用構造体は、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。流れ分配用構造体は、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。保持部材の流れ分配用構造体への接合は、はんだ付けまたは溶接によって行なわれ得る。
流れ分配用構造体は、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。流れ分配用構造体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つの連続した流れ分配用構造体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流れ分配用構造体のみに接合される。
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、電力リード線を流れ分配用構造体に、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つの流れ分配用構造体４、５によって形成される。流れ分配用構造体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12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。流れ分配用構造体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14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が流れ分配用構造体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16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
【図１】
0003633938.tif 000003
【図２】
0003633938.tif 000004
【図３】
0003633938.tif 000005