(57)【要約】ハニカム体（２）とハウジング（３）とを有し、両者間に波形筒（４）が配置され、この波形筒の外側面（５）が結合部分（２６）でハウジングに接合技術的に結合され、内側面（６）がハニカム体に接合技術的に結合されている幾何学長手軸線（１０）を有する触媒担体（１）において、前記結合部分が、共通の円周線上に位置し、前記長手軸線の方向においてできるだけ狭い幅（１１）を有するが、ハニカム体をその総表面に基づいて運転条件下で確実に保持するように、寸法づけられる。かくして、ハニカム体の寿命期間中にその端面（２１）における直径が収縮するときも、ハニカム体とハウジングとの結合部の大きな有効寿命が得られる。
2005522324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム体（２）とハウジング（３）とを有し、ハニカム体（２）とハウジング（３）との間に波形筒（４）が配置され、該波形筒（４）の外側面（５）が結合部分（２６）でハウジング（３）に接合技術的に結合され、内側面（６）がハニカム体（２）に接合技術的に結合されている、幾何学的長手軸線（１０）を持った触媒担体（１）において、
前記結合部分（２６）が、共通の円周線上に位置し、前記長手軸線（１０）の方向においてできるだけ狭い幅（１１）を有するが、ハニカム体（２）をその総表面に基づいて運転条件下で確実に保持するように寸法づけられたことを特徴とする触媒担体。
【請求項２】
結合部分（２６）が、長手軸線（１０）の方向におけるハニカム体（２）の広がり寸法（９）に関しほぼ中央で、ハニカム体（２）の周りに配置されたことを特徴とする請求項１記載の触媒担体。
【請求項３】
結合部分（２６）が、長手軸線（１０）の方向におけるハニカム体（２）の広がり寸法（９）に関し中央からずれて、ハニカム体（２）の周りに配置されたことを特徴とする請求項１記載の触媒担体。
【請求項４】
結合部分（２６）が、長手軸線（１０）の方向において、１０ｍｍ以下、特に６ｍｍ以下、好適には４ｍｍ以下の幅（１１）を有することを特徴とする請求項１から３の１つに記載の触媒担体。
【請求項５】
結合部分（２６）がろう材テープ（７）によって形成され、波形筒（４）および／又はハウジング（３）が少なくとも１つのろう付け境界手段（８）を有し、このろう付け境界手段（８）が、ろう材テープ（７）に対し平行に延び、ろう材テープ（７）を長手軸線の方向に限界づけることを特徴とする請求項１から４の１つに記載の触媒担体。
【請求項６】
ろう付け境界手段（８）が、波形筒（４）および／又はハウジング（３）に被着および／又は加工された表面領域であることを特徴とする請求項５記載の触媒担体。
【請求項７】
ろう付け境界手段（８）が、少なくとも１つの切欠き溝（１２）であることを特徴とする請求項５記載の触媒担体。
【請求項８】
波形筒（４）が、長手軸線（１０）に対し平行に延びる波形組織（１３）に加えて、ろう付け境界手段（８）を形成する少なくとも１つの横組織（１４）を有することを特徴とする請求項５記載の触媒担体。
【請求項９】
少なくとも１つの横組織（１４）が半径方向（５）外側に向けられ、ハウジング（３）が、好適にはそれに対応した少なくとも１つの凹所（１６）を有し、少なくとも１つの横組織（１４）と少なくとも１つの凹所（１６）との間に隙間（１７）が形成されたことを特徴とする請求項８記載の触媒担体。
【請求項１０】
波形筒（４）が、長手軸線（１０）に対して平行に延びる波形組織（１３）に加えて、少なくとも１つのミクロ組織（１８）を有し、このミクロ組織（１８）が、好適には波形筒（４）の片側終端（１９）近くに配置され、そこに、好適にはそれぞれ複数のミクロ組織（１８）が、長手軸線（１０）に対して直角に環状に形成されたことを特徴とする請求項１から９の１つに記載の触媒担体。
【請求項１１】
波形筒（４）がハニカム体（２）との接合技術的結合に対する少なくとも２つの結合領域（２０）を有し、これらの結合領域（２０）が、波形筒（４）の内側面（６）上の、ハニカム体（２）の端面（２１）近くに配置され、特にその端面（２１）で終えることを特徴とする請求項１から１０の１つに記載の触媒担体。
【請求項１２】
ハウジング（３）が、半径方向（１５）に見て少なくとも１つの結合領域（２０）と、少なくとも部分的に重なり合う少なくとも１つの切込み空所（２２）とを有することを特徴とする請求項１１記載の触媒担体。
【請求項１３】
波形筒（４）が０．０８〜０．２５ｍｍの材料厚（２３）を有し、波形組織（１３）が、好適には１．５〜４ｍｍの波長（２４）並びに０．５〜２ｍｍの波高（２５）で形成されたことを特徴とする請求項１から１２の１つに記載の触媒担体。
【請求項１４】
ハニカム体（２）とハウジング（３）とを有し、ハニカム体（２）とハウジング（３）との間に波形筒（４）が配置され、この筒（４）の外側面（５）がハウジング（３）に接合技術的に結合され、内側面（６）がハニカム体（２）に接合技術的に結合された幾何学的長手軸線（１０）を有する触媒担体（１）の製造方法において、
少なくともハニカム体（２）と波形筒（４）とハウジング（３）を製造し、その際波形筒（４）および／又はハウジング（３）に、少なくとも１つのろう付け境界手段（８）を設け、
波形筒（４）上に少なくとも１つのろう材テープ（７）を置き、その際ろう材テープ（７）を、少なくとも１つのろう付け境界手段（８）に対し平行に配置し、
波形筒（４）で包囲したハニカム体（２）をハウジング（３）に挿入し、もって少なくとも１つのろう付け境界手段（８）が、少なくとも１つのろう材テープ（７）により結合部分（２６）を限界づけ、
波形筒（４）とハニカム体（２）との間並びに波形筒（４）とハウジング（３）との間における接合技術的結合部を形成し、その際、ろう付け境界手段（８）が、ろう材テープ（７）のろう材流出を阻止するようにする
各工程を含むことを特徴とする触媒担体の製造方法。
【請求項１５】
少なくとも１０ｍｍ以下、好適には６ｍｍ以下、特に４ｍｍ以下の幅（１１）を持つろう材テープ（７）を、波形筒（４）の外側面（５）上に環状に形成し、長手軸線（１０）の方向においてハニカム体（２）の広がり寸法（９）に関し中央でハニカム体（２）の周りに配置することを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１０ｍｍ以下、好適には６ｍｍ以下、特に４ｍｍ以下の幅（１１）を持つろう材テープ（７）を、波形筒（４）の外側面（５）上に環状に形成し、長手軸線（１０）の方向においてハニカム体（２）の広がり寸法（９）に関して中央又はずれてハニカム体（２）の周りに配置することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載の触媒担体と、その製造方法に関する。この種触媒担体は、特に自動車の内燃機関の排気ガス内における有害物質の減少のために利用される。
【０００２】
この種触媒担体の最も重要な利用分野は、自動車工業でのディーゼルエンジン或いはオットーエンジンからの排気ガスの浄化にある。そのために、触媒担体には、通常、非常に大きな表面積を持つ担持層（特にウオッシュコート）が設けられ、その担持層は、通常、少なくとも１つの触媒活性材料（例えば白金、ロジウム等）が含浸されている。排気ガスがその触媒活性材料と接触した際、排気ガス内に含まれる例えば一酸化炭素、不飽和炭化水素、窒素酸化物等の有害物質の減少が起る。担持層に対し非常に大きな表面積を提供可能とするために、触媒担体は、通常、流体が貫流できる多数の通路を有するハニカム体を装備している。セラミックハニカム体、押出し成形ハニカム体および金属ハニカム体が知られている。それらのハニカム体は、一般に、ハウジング内にはめ込まれ、該ハウジングは更に、排気管の中に直接組み込まれている。そのような自動車の排気装置において、触媒担体は大きな熱的および動的負荷を受ける。
【０００３】
熱的負荷は、例えば一方では排気ガス自体の温度により生じ、該温度は、触媒担体を内燃機関の近くに配置したときに増大する。また他方では、排気ガス内における有害物質成分の化学的触媒変換も、その変換が一般に発熱下に進行する故、触媒担体の温度を上昇させる。その温度は、場合により排気ガス温度自体よりかなり高温に達する。動的負荷に関する主な作用は、燃焼過程と外部振動励起とにより生ずる。内燃機関では燃焼過程が間欠的に起るので、それに伴う圧力衝撃は、周期的に排気装置全体を経て伝播する。外部振動励起は、例えば自動車が走行する路面の凹凸により生ずる。この熱的、動的負荷のため、ハニカム体とハウジングとの永続的な結合が特に重要である。該結合は、一方ではハニカム体とハウジングの異なる熱膨張挙動を補償すべく適用せねばならず、他方ではハウジングからのハニカム体の分離を長期間にわたり防止せねばならない。
【０００４】
金属ハニカム体の利用およびその金属ハウジングとの永続的結合に関し、ハニカム体とハウジングとを中間層を介して結合することが知られている。その中間層は、その内側面がハニカム体に結合され、外側面がハウジングに結合されている。この中間層は、例えば特開平４−２２２６３６号公報で公知である。該公報では、中間層を波形鋼板として形成し、一方でハニカム体に、他方でハウジングに結合している。そこに記載されたハニカム体は平形鋼板と波形鋼板とから成り、両鋼板は共にスパイラル状に円筒状ハニカム体の形に巻回されている。平形鋼板がハニカム体の外側境界面を形成する。この条件下で、波形鋼板による結合は、ハニカム体のほぼ平滑な表面が用意されるので、左程問題はない。
【０００５】
また、薄鋼板（鋼箔）の配置構造も知られている。その配置構造は特に、多数の平形薄鋼板と波形薄鋼板を互い違いに配置し、続いてＳ状および／又はＵ状に曲げて構成したハニカム体を有している。そのような金属ハニカム体の詳細については、特に欧州特許第０２４５７３７号明細書、国際公開第９０／０３２２０号パンフレット、独国特許第３７４３７２３号明細書を参照されたい。それらの開示内容は、これによって、本発明の説明に取り込んだものとする。
【０００６】
ハニカム体とハウジングとの長期にわたり耐え得る結合は、簡単には得られず、多くの構造方式が提案されている。その目的の達成は、将来ますます薄い箔が採用され、その箔の場合、耐久性のある結合が一層困難になるために、難しくなっている。それは、一方では現行の法的規制からこの場合に重きをおく未来の規格を達成することであり、他方ではそのような触媒担体の安価な量産を保証することである。そのために最も重要な観点は、触媒担体における個々の構成要素間の接合技術的結合部の位置を空間的に正確に規定することである。例えばコンピュータ支援模擬プログラムを用い、結合個所の局所的又は空間的配置を検出した後、実際の製造の枠内で、接合技術的結合部を正確に所望の個所だけに形成することも保証せねばならない。
【０００７】
通常、そのような接合技術的結合部は、溶接法或いはろう付け法により形成される。その場合、溶接法は、ハウジング又はハニカム体の温度上昇が場所的又は空間的に非常に良好に配分されるという利点を示すが、ここでは触媒担体の製造時に既に、個々の構成要素に種々の際立った組織変化が生じ、その結果個々の構成要素が、場合によりその時点で既に大きな内部応力を持つという欠点がある。ろう付け法の場合、主な問題は、熱処理中のろう材の流動性にある。既述のように、この種ハニカム体は多数の小さな通路から成り、正にそのような通路の狭小部又は隣接する構成要素（例えば金属箔等）の接触個所に毛管が生じ、該毛管内に液状ろう材が毛管作用により拡散する。その流れは、通常外部重力に抗して、そして場合により触媒担体の全長にわたっても生ずる。その結果、そのような波形中間層の利用に関して、正に望ましくない結合領域が生ずる。
【０００８】
熱的に大きく負荷されるハニカム体、特にエンジン近傍に据え付けられる触媒担体は、薄い鋼板、特に厚さ３０μｍ以下或いはむしろ２５μｍ以下の鋼板から構成され、その場合、長期の運転時間経過後に、そのハニカム体が樽形に変形することが確認されている。その端面の直径は元の直径より小さくなるが、中央範囲では元の直径が維持される。この樽形変形は、運転条件に応じ、両側端面において必ずしも正確に対称ではない。波形筒は、これが厚肉材料で作られ、端面がハニカム体に結合されていることに伴い、その変形に幾分対抗する。もっとも、波形筒が硬過ぎると、時間の経過と共にハニカム体の端面側に亀裂が入り、軟らか過ぎるとハニカム体が簡単に曲がる。従って、波形筒の剛性に関し妥協点を見いださねばならない。たとえこれを最良に解決したとしても、波形筒は寿命期間の経過に伴い、ハニカム体の端面と一緒に内側に曲がり、これによって、ハウジングに対する外部結合部が負荷され、ハウジングに亀裂が入る。
【０００９】
これに関連して、本発明の課題は、特に薄い鋼板から成るハニカム体におけるハニカム体とハウジングとのできるだけ耐久性のある結合部を有する触媒担体を提供することにある。また、その触媒担体ができるだけ単純に構成され、大きな熱的および動的負荷の下でもハニカム体の安定した結合を保証することにある。更に、そのようなハニカム体の製造方法を提供することにある。その場合、その製造方法を、将来における量産の枠内で、簡単に実施可能にすることにある。
【００１０】
これらの課題は、請求項１に記載の特徴を有する触媒担体、並びに請求項１４に記載の特徴を有する触媒担体の製造方法によって解決される。触媒担体およびその製造方法の有利な実施態様は、それらの従属請求項に示す。個々の従属請求項の特徴は互いに組み合わせることもできる。
【００１１】
ハニカム体とハウジングとを有し、両者間に波形筒が配置され、この筒の外側面が結合部分でハウジングに接合技術的に結合され、内側面がハニカム体に接合技術的に結合された、幾何学的長手軸線を有する本発明に基づく触媒担体は、前記結合部分が、共通の円周線上に位置し、前記長手軸線の方向にはできるだけ狭い幅を持つが、ハニカム体をその総表面に基づいて運転条件下で確実に保持すべく寸法づけたことを特徴としている。
【００１２】
従来、ハニカム体とハウジングとの中間波形層付き又は中間波形層無しの結合は、通常幅広く寸法づけたろう材テープで実施されている。このテープは、いずれの場合も、ハニカム体の確実な機械的保持にとって必要であるよりも極めて大きな結合面積を生ずる。その結合面は、特に長手軸線の方向に大きな広がり寸法を有し、これによって、波形筒の曲げに対して有用な長さが短縮され、そのために、運転条件下において波形筒が急速に破損してしまう。そこで、本発明では、結合部分の軸方向広がり寸法を狭く制限する対策を講じている。勿論、結合部分はその総面積を、その結合部分がハニカム体を動的負荷の下で確実に保持できない程に小さくはせず、従来技術に比べて、波形筒の有用な軸方向曲げ長さを大きく増大する程に、顕著に小さくできる。波形筒は内側が、好適にはその全長にわたりハニカム体に結合されている。波形筒は、ハニカム体の樽形変形を抑制するが、一緒に樽形変形もする。波形筒は外側が、極めて小さい軸方向範囲だけでハウジングに結合されている。該範囲は、特に１０ｍｍ、好適には６ｍｍ以下であり、特に好ましくは４ｍｍ以下である。結合部分の必要な軸方向長さは、具体的用途に応じ次の点を考慮する。即ち全結合部分の総面積で、実際に予測される加速時に、被覆済みハニカム体の重量を支えねばならない。振動のため、例えば１５０Ｇの荷重（引力による加速度の１５０倍）が想定される。結合部分の総面積は、まず結合部分の数、即ちハウジングが接触する波形の波頂数に関係する。良好なろう付け継手の最大負荷容量は２．５Ｎ／ｍｍ2であり、このため所定の重量と予測される加速度において、結合部分に対し最小総面積が生ずる。例えば波形筒の波形にも左右される、代表的な円周方向における結合部分の幅についての僅かな経験的知見と、波形の波頂数とにより、結合部分の必要な軸方向幅が計算できる。割増安全係数の下でも、驚くべきことに、上述の大きさの非常に小さな必要幅しか生じない。ハニカム体の鋼板が薄くなればなる程、その重量が軽くなり、結合部分も幅狭くなし得る。
【００１３】
ハウジングは、通常０．６〜２ｍｍの壁厚を持つ。波形筒は所望の波形組織を形成し、長手軸線の方向に延びる波頂並びに波底を備える。波形組織のはっきりした形態は、用途に合わせて選定せねばならず、正弦波形状又は類似の波形組織が非常に良好なことが既に解っている。その波は、例えば隣接する波頂又は波底が相互に離隔するか接近することで、ハニカム体の円周方向における膨張又は収縮を補償する。
【００１４】
ここで述べた触媒担体は少なくとも１つのろう材テープを備える。このテープは、触媒担体の少なくとも熱処理前に、通常テープ状に形成したろう材を含み、該ろう材は、場合により接着剤又は結合剤を用いて波形筒に固定される。ろう材テープ自体は、場合によっては、別の化学成分をも含む。そして、波形筒および／又はハウジングは、少なくとも１つのろう付け境界手段を有し、これは、被膜、表面加工部或いは特に幾何学的形状物として形成されている。あらゆる隙間は、所定の大きさから例えば毛管作用によるろう材の拡散を阻止する。また、ろう材に濡れないか、少なくともろう材付着を阻止する表面、特に酸化表面が、結合領域を効果的に制限する。
【００１５】
優れたろう付け境界手段は少なくとも１つの稜角である。これは、その稜角により、据え付けられた波形筒とハウジングとの間に隙間を生じさせるからである。稜角は、接合技術的結合部の製造時に、存在する毛管がその隙間のために中断され、このため望ましくないろう材流が防止されるので、ろう材止めとして機能する。かかる稜角は、好適にはろう材テープの縁の直近に配置され、特に２ｍｍ以下、好適には１ｍｍ以下、特に有利には０．５ｍｍ以下の間隔を隔てて配置される。かくして、接合技術的結合部の正確な空間的制限ができる。波形筒又はハウジングにおける稜角の形成は、比較的簡単に実施され、例えばセラミック層等の追加的な材料の利用も不要である。
【００１６】
触媒担体の他の実施態様では、少なくとも１つのろう材テープを、波形筒の外側面上に環状に形成し、長手軸線の方向における波形筒の広がり寸法に関し中央に配置する。ハニカム体の加熱又は冷却時に、特にその端面近くで動的な膨張又は収縮が起るので、ろう材テープの中央配置又はその範囲への相応した接合技術的結合部の形成が有利である。これは、他方では、中央又は中心の範囲で、両構成要素が非常に小さな相対運動を生ずることを意味する。その点では、この位置は特に波形筒をハウジングに結合するために適している。中央配置の場合、ハニカム体の組込み位置を後で注意する必要もない。尤も、実際には両側端面が異なる大きさの負荷を受け、従って異なる収縮を示す。その場合は、ろう材テープを、僅かに強く収縮する端面の方向に幾分中心からずらして配置するとよい。
【００１７】
触媒担体の更に他の実施態様では、ハウジングは、少なくとも１つの平行な稜角を形成する少なくとも１つの切欠き溝を備える。その形成された少なくとも片側の稜角はろう材テープで終える。即ち、稜角は、好適にはろう材テープに直に接する。ハウジングに複数の切欠き溝を設けると特に有利であり、それら切欠き溝の稜角が、例えば環状ろう材テープの両側を限定し、即ち、ろう材テープの両側縁から境界づける。かくして、規定された接触領域が生じ、ろう材テープに含まれるろう材も、実際に、それらの両稜角の間でしか流れない。これによって、触媒担体の熱処理中又は熱処理後も、十分な量のろう材が、そのために用意された範囲にとどまる。
【００１８】
他の実施態様では、波形筒が長手軸線に対し平行に延びる波形組織に加えて、少なくとも１つの稜角を形成する少なくとも１つの横組織（クロス組織）を備える。該横組織は、通常１ｍｍ以下の高さとし、環状に形成するとよい。一般に少なくとも１つの横組織は、長手軸線に対し平行に延びる波形筒の波形組織と重ね合わせる。その横組織は、ハウジングに対する波形筒のスペーサとして機能し、同様に、毛管作用を中断させる。
【００１９】
しかしその結果、波形筒とハウジングとの間に不必要な大きな環状隙間が生じ、該隙間内に、場合によっては高温の未処理ガスが集まる。これを防止すべく、少なくとも１つの横組織を半径方向外側に向け、ハウジングに少なくとも１つの補足的な、即ちそれに対応した凹所を設け、もって少なくとも１つの横組織と少なくとも１つの凹所との間に隙間を形成するとよい。かくしてラビリンスパッキンが生じ、横組織と凹所との「非接触」係合に伴い、触媒担体の使用時の高温未処理ガスの望ましくない迂回流を防ぎ、又は接合技術的結合部を発生する枠内における望ましくないろう材流を防止できる。
【００２０】
触媒担体の有利な実施態様では、波形筒は、長手軸線に対し平行に延びる波形組織に加えて、少なくとも１つのミクロ組織を有し、この組織は、好適には波形筒の片側終端の近くに配置され、そこに、好適には夫々複数のミクロ組織が、長手軸線に対し直角に環状に形成される。該ミクロ組織は、波形筒を所定部分において軸方向に可撓性をもたせる機能を果たす。波形筒自体は、その長手軸線に対し平行に延びる波形組織により、非常に堅く形成されているが、ここで提案するミクロ組織により少なくとも局所的に変形できる。これは、ハニカム体が冷却時に特に樽形形状となり、これは、ハニカム体の端面近くの部分が中央又は中心に配置された部分よりも小さな断面積を有することを意味するので特に重要である。その原因は、一方ではハニカム体の内部における非常に大きな蓄熱量と、外からの、又は端面近くでの急速な冷却にある。そのような冷却挙動は、波形筒がそのような変形に、場合によって接合技術的結合部を分離してしまう程大きな熱応力を生じさせることなしに、追従することを要求する。これは、そのようなミクロ組織で正確に生じ、ここでは、好適には３〜１０個のミクロ組織がハニカム体の両側端面近傍で波形組織と重ね合わされる。この種ミクロ組織の形成や製造については、欧州特許第０７８４５０７号明細書を参照されたい。その内容もここでは本発明に完全に関連する。
【００２１】
更に、本発明は波形筒がハニカム体との接合技術的結合のための少なくとも１つの結合領域を有し、その少なくとも１つの結合領域を、波形筒の内側面の、ハニカム体の端面近くに配置し、特にその端面で終わすことを提案する。その場合、長時間の実験の結果、唯一の結合領域を設けると特に有利であることを確認した。この領域は、ハニカム体の全長又は波形筒の全広がり寸法にわたり且つ完全に包囲して形成する。波形筒は、その表面比熱容量に関し、例えばハウジングの表面比熱容量と、ハニカム体又はハニカム体を形成する金属箔の表面比熱容量との間にある材料特性を示す。ハニカム体の十分な膨張自由度と収縮自由度は、波形筒がその波頂又は波底だけでハニカム体に結合する、即ちここでは波形組織の尖端に沿って多数の小さな帯状結合部を形成することで得ている。
【００２２】
著しく高い熱的、動的負荷を受けない触媒担体の場合には、少なくとも２つの結合領域を設けてもよい。その少なくとも１つの結合領域は、波形筒の内側面の、ハニカム体の端面近傍に配置され、特にその端面で終える。これに関係して、そのような結合領域をハニカム体の端面から出発して５〜２０ｍｍの長さにわたりハニカム体と波形筒との間に形成し、他方で、中央範囲において波形筒とハウジングとの結合を行うと特に好ましい。
【００２３】
他の実施態様では、ハウジングは、半径方向に見て少なくとも１つの結合領域と少なくとも部分的に重なり合う少なくとも１つの切込み空所を備える。この切込み空所は、ちょうど端面の範囲で、ハニカム体とハウジングとの大きく異なる熱膨張挙動が生ずるのを防ぐ手段として使用できる。またその結果、その切込み空所は波形筒とハウジングとの間に隙間を形成し、この結果望ましくないろう材流を防止できる。なお、これに関係して、ハウジングは原理的にはハニカム体又は波形筒より長く或いは短く形成できる。しかし、ハニカム体、波形筒、ハウジングを同一長さに形成するとよい。
【００２４】
波形筒が０．０８〜０．２５ｍｍの材料厚を有し、波形組織が１．５〜４ｍｍの波長並びに０．５〜２ｍｍの波高を有すると有利である。かかる波形筒は、例えばマイクロアロイ元素であるチタン、ジルコニウムおよびアルミニウムとイットリウムの添加物を含む高炭素含有ニッケルクロム鉄合金から成る。波形筒の化学組成は次のような成分によって特徴づけられる。即ちその化学組成は、Ｃｒ（２４〜２６％）、Ｆｅ（８〜１１％）、Ｃ（０．１５〜０．２５％）、Ｍｎ（０．１％）、Ｓｉ（０．５％）、Ｃｕ（０．１％）、Ａｌ（１．８〜２．４％）、Ｔｉ（０．１〜０．２％）、Ｙ（０．０５〜０．１２％）、Ｚｒ（０．０１〜０．１％）並びに残りニッケル基である。波形筒は、高温時に著しく大きな耐酸性、極めて良好な耐食性および特に繰り返し条件下でも優れた高温耐久時間を示す。波形筒のそのような形成は、直径１００ｍｍ以下で長さ約７５ｍｍの円筒構造を持つ金属ハニカム体に対し特に有利であることが分かった。
【００２５】
本発明のもう１つの観点に基づき、ハニカム体とハウジングとを有し、ハニカム体とハウジングとの間に波形筒が配置され、この波形筒の外側面がハウジングに接合技術的に結合され、内側面がハニカム体に接合技術的に結合されている触媒担体の製造方法を提案する。この本発明に基づく製造方法は、少なくとも以下の工程を含む。即ち、
ハニカム体と波形筒とハウジングを製造し、その際、波形筒および／又はハウジングが少なくとも１つのろう付け境界手段を有し、
波形筒上に少なくとも１つのろう材テープを置き、その際、ろう材テープを、少なくとも１つのろう付け境界手段に対して平行に配置し、
波形筒で包囲したハニカム体をハウジングに挿入し、これによって、少なくとも１つのろう付け境界手段で、少なくとも１つのろう材テープによる結合部分を限界づけ、そして
波形筒とハニカム体との間並びに波形筒とハウジングとの間における接合技術的結合部を形成し、その際、ろう付け境界手段が、ろう材テープのろう材流出を阻止する。
【００２６】
この方法は、特に既述の触媒担体の製造に適している。その場合、更に、ろう材テープを波形筒の外側面上に環状に形成し、長手軸線の方向において波形筒の広がり寸法に関し中央に配置すると有利である。
【００２７】
更に、ハニカム体を、少なくとも部分的に組織化された薄鋼板（鋼箔）の積層および／又は巻回によって製造することを提案する。それらの薄鋼板は、流体が貫流でき特に長手軸線に対して平行に延びる通路が生ずるように、互い違いに配置される。ここで、ハニカム体の製造に関して、欧州特許第０２４５７３７号明細書、国際公開第９０／０３２２０号パンフレット或いは独国特許第３７４３７２３号明細書も参照されたい。なおこの種薄鋼板が、好適には５０μｍ、特に２２μｍ、好ましくは１５μｍ以下の厚さを有することに注意されたい。ハニカム体は、単位横断面積当たり、有利には５００〜１８００個／平方インチの通路密度で形成される。
【００２８】
製造方法の他の実施態様では、ハニカム体をまず波形筒と共に部分的にのみハウジング内に挿入し、それから端面側に接着剤を付けて完全に挿入し、接合技術的結合部の形成を行う前に、同様に、端面側に粉末状ろう材を着ける。ハウジング内にハニカム体を波形筒と共に部分的にしか挿入しない結果、個々の薄鋼板がそれらの相対位置に関して相互に十分に固く固定される。端面側が接着剤と接触することで、後で結合領域として用いる部分の中に、毛管作用を利用して接着剤を導入する。上述の稜角は、ここでは、接着剤流を制限するために用いる。ハウジング内にハニカム体を波形筒と共に挿入した後、例えば圧縮空気を用いて、粉末状ろう材をハニカム体の内部範囲に吹き込み、その粉末を、予め着けた接着剤に付着させる。薄鋼板相互、薄鋼板と波形筒および波形筒とハウジングの各接合技術的結合は、高温真空プロセスで行うとよい。
【００２９】
触媒担体の有利な実施例とその製造方法を、図を参照して詳細に説明する。なお本発明は図示した実施例に限定されるものではなく、その実施例は、主に本発明の利点を明解にするために選択したに過ぎない。
【００３０】
図１は、ハニカム体２とハウジング３とを有する触媒担体の実施例を概略的に斜視図で示す。ハニカム体２とハウジング３との間に波形筒４を配置している。該波形筒４は、その外側面５がハウジング３に、内側面６がハニカム体３にそれぞれ接合技術的に結合されている。波形筒４とハウジング３との接合技術的結合部は、中心軸線１０の方向において中心又は中央に配置され、その結合はろう材テープ７で実行されている。このろう材テープ７からその中に含まれるろう材が触媒担体１の熱処理中に望ましくない領域に侵入することを防止するために、波形筒４に、上述した毛管作用を阻止する各稜角８を形成する２つの横組織１４を設けている。
【００３１】
ここで波形筒４は、中心軸線１０に対しほぼ平行に延びる波形組織１３の他に、端面近傍に、追加的に複数の環状ミクロ組織１８を備えている。このミクロ組織１８は、波形筒４の丁度終端１９近くで、波形筒４の半径方向における可撓性を生じさせる。
【００３２】
図２は、本発明による触媒担体の正面図を概略的に示す。ここでハニカム体２は、互いに絡み合った４つのスタックからなっている。これら各スタックは、交互に重ね合わせた平形および波形薄板２７から成り、両薄板２７間に通路２８を形成している。該通路２８は後で、有害物質を変換するために必要な触媒活性担持層を固着するために用いられる。通路２８は片側端面２１又は中心軸線１０に対しほぼ平行に反対側端面２１迄延びている。ハニカム体２は強固なハウジング３内に支持され、その場合、ハニカム体２とハウジング３との間に波形筒４が配置され、この波形筒４は、ハウジング３およびハニカム体２の異なった熱膨張を補償するために用いられる。
【００３３】
図３は、触媒担体１の実施例を部分的に断面図で詳細に示す。また、相応の波形組織１３を持つ波形筒４も示している。波形組織１３は２つの横組織１４と重なり合い、それらの横組織１４は、場合によっては、触媒担体１の熱処理中、中央に示す幅１１のろう材テープ７のろう材が横組織１４を越えて流れることを阻止することで、波形筒４とハウジング３との結合部分を規定する。横組織１４は半径方向１５の外側に延び、それでも横組織１４とハウジング３との間の隙間１７を保証すべく、ハウジング３がそれに対応した凹所１６を有している。波形筒４の横組織１４に代えて又はそれに加えて、ハウジング３に切欠き溝１２を設け得る。この溝１２も同様に、波形筒４の波形組織１３とハウジング３との間の毛管作用によるろう材流を阻止する。切欠き溝１２は、例えばろう材テープ７の幅１１に相当する相互間隔を持つ２つの稜角８を形成している。その場合、ろう材テープ７の本来の幅１１を越えてのろう材の流れを確実に阻止できる。
【００３４】
図４は、触媒担体１の異なった実施例を縦断面図で示す。ハニカム体２は薄鋼板２７からなり、片側端面から反対側の端面２１迄延びる通路２８を形成している。図示の実施例では、ハニカム体２の長さ２９と波形筒４の広がり寸法９は一致している。波形筒４とハニカム体２との結合領域２０も同様に、ハニカム体全長２９又は波形筒全広がり寸法９にわたり形成されている。それに対し、ハウジング３は長く形成され、従って張出し領域３０が生じている。ここでは、波形筒４とハウジング３との結合部分２６は、波形筒４の２つの横組織１４並びにハウジング３における２つの切欠き溝１２で規定されている。ハウジング３は、波形筒４の終端１９の範囲に、端面２１近傍でのハウジング３と波形筒４との結合を防止する切込み空所２２を有している。
【００３５】
図５は、波形筒の実施例を概略的に斜視図で示す。波形筒は、材料厚２３と、波高２５と、波長２４とを有する。その材料厚２３は、好適には１００〜２００μｍである。波形組織のはっきりした形成は、常に、自動車の内燃機関の排気装置における触媒担体の予期される熱的および動的負荷に応じて設計される。例えば１．５〜４ｍｍの波長２４並びに０．５〜２ｍｍの波高２５が好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】触媒担体の実施例の概略斜視図。
【図２】触媒担体の実施例の正面図。
【図３】触媒担体の異なった実施例の部分断面図。
【図４】触媒担体の異なった実施例の縦断面図。
【図５】波形筒の詳細図。
【符号の説明】
【００３７】
１  触媒担体、２  ハニカム体、３  ハウジング、４  波形筒、５  外側面、６  内側面、  ７  ろう材テープ、８  ろう付け境界手段、９  広がり寸法、１０  幾何学的長手軸線、１１  幅、１２  切欠き溝、１３  波形組織、１４  横組織、１５  半径、１６  凹所、１７  隙間、１８  ミクロ組織、１９  終端、２０  結合領域、２１  端面、２２  切込み空所、２３  波形筒材料厚、２４  波長、２５  波高、２６  結合部分、２７  薄鋼板、２８  通路、２９  長さ、３０  張出し領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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