(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に波（９）を有する少なくとも一つの板金（５）によって形成された少なくとも一つの積層体（３）を含み、流体が貫流する多数の通路を有し、中心軸線（１）とこの中心軸線（１）を中心とする円錐状の外被管（２）とを備えた円錐状ハニカム体において、波（９）から突出しハニカム体のほぼ軸線（１）方向に延びる多数の構造物（１０、１５、１６）が設けられ、構造物（１５、１６）は、波の稜（１２）に形成され波の谷（１３）の方向に向けられている凹部及び／又は波の谷（１３）に形成され波の稜（１２）の方向に向けられている凸部であり、補助通路（１７）を形成し、前記凹部及び／又は凸部の高さは軸線方向における波高変化に比例して変化することを特徴とする円錐状ハニカム体。
【請求項２】
構造物（１０、１５、１６）がハニカム体の軸線方向長さの一部にわたって延びていることを特徴とする請求項１記載のハニカム体。
【請求項３】
構造物（１０）が波の稜（１２）と波の谷（１３）との間に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のハニカム体。
【請求項４】
構造物（１５、１６）の高さが波の高さより低いか又はそれと同じであることを特徴とする請求項１記載のハニカム体。
【請求項５】
二つ以上の構造物（１０、１５、１６）が並列に及び／又は前後に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載のハニカム体。
【請求項６】
構造物（１０、１５、１６）が互いにずらして形成されていることを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載のハニカム体。
【請求項７】
少なくとも一つの積層体（３）が中心軸線（１）を中心とするインボリュート形に絡み合わされ、この積層体（３）が互いに重ね合わされ多数の波板板金（５）を含んでいる多数の板金（４、５）を有し、各板金（４、５）が円環の一部分を形成するように成形され、その部分円環の中心点（６）に関してほぼ円形の外側円弧（７）と、この外側円弧（７）と中心点（６）との間に位置し外側円弧（７）に対して同心的な内側円弧（８）とによって画成され、各波板板金（５）が中心点（６）に関してほぼ半径方向に向けられた波（９）を有し、各円弧（７、８）はそれぞれ波高（ｈ１、ｈ２）を有し、各円弧（７、８）がそれぞれの波高（ｈ１、ｈ２）の比率とほぼ同じ比率の長さ（ｓ１、ｓ２）を有していることを特徴とする請求項１ないし６の１つに記載のハニカム体。
【発明の詳細な説明】
本発明は、互いに重ね合わされそれぞれ波を有する多数の板金を有し円錐状外被管の中に配置された絡み合わされた積層体から成っているような請求の範囲の請求項１の前文に記載のハニカム体、特に自動車用の触媒体に関する。
このようなハニカム体は国際公開第９３／２０３３９号パンフレットで知られている。この明細書には、中心軸線とこの中心軸線を中心とする円錐状の外被管とを備え、この外被管の中に中心軸線を中心としてインボリュート形に絡み合わされた少なくとも一つの積層体がはめ込まれているハニカム体が記載されている。この積層体は互いに重ね合わされた多数の板金を有している。その各板金は円環の一部分に形成され、その部分円環の中心点に関してほぼ円形の外側円弧とこの外側円弧と中心点との間に位置し外側円弧に対して同心的なほぼ円形の内側円弧とによって画成されている。各波板板金は波を有している。この板金の波高はその板金の全長にわたって一定していない。その波高は、板金を画成する短い円弧の低い波高から出発して、板金を画成する長い円弧の高い波高まで増大していなければならない。その長短の円弧における波高の比率は、板金を絡め合わせた際にほぼ円錐状のハニカム体が形成されるようにするために、長短の円弧の長さの比率にほぼ一致していなければならない。
国際公開第９３／２０３３９号パンフレットに記載されているようなハニカム体は、特にその中を貫流する流体内において触媒反応を生じさせるための触媒の担持体として適している。その触媒は特に公知の様式のハニカム体に対する前置触媒として適用され、その円錐状ハニカム体は排気装置のディフューザの中に公知のハニカム体の直前に配置されている。この円錐状ハニカム体が後置接続された公知のハニカム体に対するディフューザとして使用されることによって、後続のハニカム体は一様に貫流される。円錐状に形成されたハニカム体は、コンフューザとして作用するようにハニカム体の後ろに配置することもできる。触媒を担持するハニカム体の一様な貫流の問題点は、ヨーロッパ特許第０３８６０１３号明細書に記載されている。
冒頭に述べた形式のハニカム体の場合、構造化された板金は流体で貫流される多数の通路を形成している。通常に設計した際、通路内における流体の流れは通路の横断面積が比較的小さいのでほぼ層流である。これによって通路壁に、通路内における中心流と通路壁との接触を低下させる比較的厚い境界層が生ずる。中心流と通路壁との接触低下は事情によっては触媒付きハニカム体の触媒作用を低下させる。ヨーロッパ特許第０４８４３６４号明細書によって、流体で貫流される多数の通路の壁を形成している少なくとも部分的に構造化された板金から成っているハニカム体、特に触媒担持体が知られている。このハニカム体の場合、板金の一部が稜と谷とを有し予め定め得る波高の波を有し、その波の稜及び／又は波の谷には波高より低いか又はそれと同じ高さの多数の凹部又は凸部が設けられ、これによって通路内部に補助的に入口縁が形成されている。主触媒として作用するハニカム体をこのように形状することによって、材料使用が同じである場合、そのような凹部又は凸部のないハニカム体よりも高い触媒変換率が得られる。
更にヨーロッパ特許第０１５２５６０号明細書によって、板金の波が流れ方向に前後にかつ互いに横にずれて配置されている流路を形成しているようなハニカム体が知られている。従ってこの場合、流路は交互に波の稜と谷を備え、その流れ方向に対して横に延びる入口縁および出口縁で直接連続する帯状波が形成され、これらの帯状波は互いにそれぞれその波長の一部だけずれており、一つの連続する帯状板金を形成している。板金をこのように形状することによって、貫流されるハニカム体の内部において半径方向にも乱流が強められ、これによって流れが一様になり、ハニカム体の周辺領域にも供当たり、これによってその周辺領域も反応に関与し、このようにしてハニカム体の反応作用が増大する。
この考えから出発して本発明の課題は、円錐状ハニカム体、その幾何学形状に基づいて触媒変換の向上に貢献するように改良することにある。
この課題は本発明に基づいて請求の範囲の請求項１に記載の特徴事項を有するハニカム体によって解決される。本発明に基づくハニカム体の有利な実施態様は各従属請求項に記載されている。
本発明に基づくハニカム体は、板金の波から突出しハニカム体のほぼ軸線方向に延びる多数の構造物を有し、構造物は、波の稜に形成され波の谷の方向に向けられている凹部及び／又は波の谷に形成され波の稜の方向に向けられている凸部であり、補助通路を形成し、その凹部及び／又は凸部の高さは軸線方向における波高変化に比例して変化することを特徴としている。ハニカム体がこのように形成されていることによって、一方では円錐状ハニカム体に続くハニカム体が一様に貫流され、他方では流体が貫流する際に境界層は僅かしか形成されない。材料使用が同じである場合、かかるハニカム体は構造物を持たないハニカム体よりも高い触媒変換率を有する。その構造物は、これが追加的な材料使用なしに形成されるように、板金と一体の構造部分を形成している。構造物の形成によって、ハニカム体を貫流する流体は流れ方向を変化させられる。個々の通路は構造物によって互いに連通されている。
好適には、ハニカム体は構造物がハニカム体の軸線方向長さの一部にわたって延びているように形成されている。これによって構造物によってハニカム体の強度が弱められることはない。
本発明の有利な実施態様において、構造物は波の稜と谷との間に形成されている。構造物の入口縁の数を増大するために、構造物が波の谷及び／又は稜に形成されている凹部又は凸部によって形成されることが提案される。この折り返し（つまり波の谷及び／又は稜に形成されている凹部又は凸部）の高さは波高より低いか又はそれと同じである。円錐状ハニカム体の場合、その波高は軸線方向において変化している。従って、折り返し（つまり波の谷及び／又は稜に形成されている凹部又は凸部）の高さが軸線方向における波高変化に比例して変化することが提案される。
互いに一列に並んでいないもっと多くの入口縁を備えたハニカム体を形成するために、異なった高さの二つ以上の構造物を形成することもできる。材料使用が同じである場合、ハニカム体があたかも波の稜と谷の数より多くの数の通路を有するかのように、ハニカム体を細分させる補助的な入口縁が生ずる。
以下本発明の他の利点および特徴を図に示した実施例を参照して詳細に説明する。
図１は円錐状ハニカム体の斜視図、
図２はハニカム体を形成するための平板板金、
図３は波板板金、
図４は構造物を有する板金を示す。
図１はハニカム体を概略的に示している。このハニカム体は中心軸線１を中心として円錐状に形成されている。これは円錐状外被管２の中にはめ込まれたＳ形に絡み合わされた積層体３を有している。この積層体３は平板板金４と波板板金５とを含んでいる。
図２に平板板金４が示されている。この平板板金４は扇形をしており、長さｓ１の外側円弧７とこの外側円弧７に対してその中心点６に関して同心的な長さｓ２の内側円弧８とによって画成されている。平板板金４は円錐状外被を平面に展開した形状に相当している。この平板板金４を別の板金と共に絡み合わせることによって円錐状ハニカム体が得られる。
次に図３を参照して波板板金５の幾何学形状を明瞭にする。この波板板金５は複数の波９を有し、その外側円弧７における各波９は内側円弧８における単一の波９に移行している。波板板金５を平面に投影した投影面は円環の一部分に相当し、これは長さｓ１の外側円弧７と長さｓ２の内側円弧８とによって画成されている。その波９は外側円弧７において波高ｈ１を有し、内側円弧８において波高ｈ２を有している。外側円弧７における波高ｈ１は、外側円弧７の長さｓ１と内側円弧８の長さｓ２との比率に応じて、内側円弧８における波高ｈ２よりも大きくなければならない。平板板金４と波板板金５とを交互に重ね合わせることによって、例えば中心軸線１を中心としてインボリュート形に絡み合わされた積層体３が形成される。
波板板金５は波９から突出しほぼ軸線方向に延びている多数の構造物１０を有している。これらの構造物１０は波の稜１２ないし波の谷１３との間の側面１１に形成されている。構造物１０は波板板金に切り起こし加工によって形成されている。図３の実施例において構造物１０は外向きに湾曲されている。この構造物１０は波板板金５に窓状開口１４を開けている。波板板金５によって画成されている隣接する通路間ではその開口１４を通して流体の交換が行われる。
図４にはハニカム体のほぼ軸線方向に延びる構造物を備えた波板板金５の異なった実施例が示されている。図４において外側円弧７における波９は内側円弧８における二つの波９に移行している。外側円弧７における波９の稜１２に構造物１５が形成されている。この構造物１５は波の谷の方向に向けられている凹部の形をしている。そのような凹部状構造物１５は内側円弧８における波９の稜１２にも形成されている。更に波板板金５は内側円弧８における二つの波９の間の谷１３に存在する凸部１６の形の構造物を備えている。この凸部状構造物１６は上向きに即ち稜の方向に向けて押し返されている。これらの構造物１５、１６は流体のための補助通路１７を形成している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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