(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム体（４）の、少なくとも部分的に構造化された複数の薄板金（１、２）を互いに重ね合わせ及び／又は巻回して外被管（７）の中に配置して構成された担体母体（３）の端面側接合結合方法であって、ハニカム体（４）の少なくとも１つの端面（１１）が、誘導コイル（１２）を含む平面インダクタ（１３）によって、薄板金（１、２）相互の結合個所（１４）が少なくとも所々に点（１５）状に作成されるように、少なくとも部分的に加熱されるハニカム体の担体母体の端面側接合結合方法において、
平面インダクタ（１３）及び／又はハニカム体（４）が加熱中に相対移動され、
ハニカム体（４）の端面（１１）における結合個所（１４）が、局所的に作成され、及び／又はその点（１５）状の広がりについて可変的に作成され、
接合結合がろう付けあるいは焼結によって作成される
ことを特徴とするハニカム体の担体母体の端面側接合結合方法。
【請求項２】
ハニカム体（４）の端面（１１）が空間的に、薄板金（１、２）と外被管（７）との結合が避けられるように加熱されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
ハニカム体（４）の端面（１１）が、同時に薄板金（１、２）と外被管（７）との結合が作成されるように加熱されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
誘導コイル（１２）が、１３０〜１７０ｋＨｚの周波数の交流電圧で作動させられることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項５】
接合結合の作成中、ハニカム体の少なくとも被加熱部位が、保護ガス下に置かれることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
【請求項６】
請求項１乃至５の１つに記載されたハニカム体（４）の、少なくとも部分的に構造化された複数の薄板金（１、２）を互いに重ね合わせ及び／又は巻回して外被管（７）の中に配置して構成された担体母体（３）の端面側接合結合方法を実施するための装置であって、誘導コイル（１２）を含む平面インダクタ（１３）を少なくとも備え、誘導コイル（１２）が、薄板金（１、２）相互の結合個所（１４）が少なくとも所々に点（１５）状に作成されるように、ハニカム体（４）の少なくとも１つの端面（１１）が少なくとも部分的に加熱されるように配置されているハニカム体の担体母体の端面側接合結合装置において、
平面インダクタ（１３）及び／又はハニカム体（４）が加熱中に相対移動可能に配置され、
ハニカム体（４）の端面（１１）における結合個所（１４）が、局所的に作成され、及び／又はその点（１５）状の広がりについて可変的に作成され、
装置が、ハニカム体（４）の端面（１１）におけるろう付けあるいは焼結による接合結合に適した温度が得られるように構成されている
ことを特徴とするハニカム体の担体母体の端面側接合結合装置。
【請求項７】
平面インダクタ（１３）がその作用範囲について調整できることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
装置が、接合結合の作成中にハニカム体（４）を全体的にあるいは部分的に保護ガス下に置く非導電性ハウジング（１６）を有していることを特徴とする請求項６又は７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ハニカム体（特に触媒担体）の、少なくとも部分的に構造化された複数の薄板金を互いに重ね合わせ及び／又は巻回して外被管の中に配置して構成された担体母体の端面側接合結合方法、及びこの方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
公知のハニカム体（特に金属触媒担体）は、非常に薄い平形板金及び／又は波形板金を互いに重ね合わせて例えばスパイラル状に巻回した担体母体から構成されている。平形板金及び／又は波形板金は円筒状外被管あるいは楕円筒状外被管の中に配置して構成され、溶接、ろう付け、焼結、接着などによって相互に接合結合されている。
【０００３】
そのようなハニカム体の熱的交番荷重に対する抵抗力を高めるために、所定の部分部位（例えば端面側）だけにおいて、担体母体の薄板金を相互に、および場合によって外被管に接合結合することが既に知られている。これによって、外被管および担体母体が熱負荷を受けた際、支障なしに熱膨張することができ、従って担体母体を損傷し分解させてしまう恐れのある母体セルの交番塑性変形が防止される。
【０００４】
ハニカム体（特に触媒担体）の、少なくとも部分的に構造化された複数の薄板金を互いに重ね合わせ及び／又は巻回して外被管の中に配置して構成された担体母体の古典的な端面側接合結合方法は、今日において特に、高温炉の中で数時間にわたって断続的なプロセスで実施される。その場合、個々のハニカム体が一緒に炉の中に装填される。特に薄板金の表面における望ましくない結晶形成あるいは酸化のような化学反応を防止するために、炉内における接合プロセスは、例えばアルゴン及び／又は水素を含む保護ガス雰囲気下であるいは真空中で行われる。それに伴って、特に非常に高価な設備とそれに応じた高い経費が必要とされる。
【０００５】
本発明の課題は、ハニカム体（特に触媒担体）の、少なくとも部分的に構造化された複数の薄板金を互いに重ね合わせ及び／又は巻回して外被管の中に配置して構成された担体母体の端面側を、特に非常に短時間で接合結合する良好な方法を提供することにある。また本発明は、特にその方法を実施するための装置を提供することにある。
【０００６】
方法に関する課題は、本発明によれば、ハニカム体、特に触媒担体の、少なくとも部分的に構造化された複数の薄板金を互いに重ね合わせ及び／又は巻回して外被管の中に配置して構成された担体母体の端面側接合結合方法であって、ハニカム体の少なくとも１つの端面が、誘導コイルを含む平面インダクタによって、薄板金相互の結合個所が少なくとも所々に点状に作成されるように、少なくとも部分的に加熱されるハニカム体の担体母体の端面側接合結合方法において、平面インダクタ及び／又はハニカム体が加熱中に相対移動され、ハニカム体の端面における結合個所が、局所的に作成され、及び／又はその点状の広がりについて可変的に作成され、接合結合がろう付けあるいは焼結によって作成されることによって解決される（請求項１）。
方法に関する発明の実施態様は次の通りである。
(1) ハニカム体の端面が空間的に、薄板金と外被管との結合が避けられるように加熱される(請求項２)。
(2) ハニカム体の端面が、同時に薄板金と外被管との結合が作成されるように加熱される（請求項３）。
(3) ハニカム体の担体母体のほぼ端面全体が特にほぼ一様に加熱される。
(4) 平面インダクタ及び／又はハニカム体が、特に相対回転される。
(5) 誘導コイルが、約１３０〜１７０ｋＨｚ、特に約１４０〜１６０ｋＨｚ、好適には約１５０ｋＨｚの周波数の交流電圧で作動させられる（請求項４）。
(6) 接合結合の作成中、ハニカム体の少なくとも被加熱部位が、保護ガス下に置かれる(請求項５)。
装置に関する課題は、本発明によれば、ハニカム体、例えば触媒担体の、少なくとも部分的に構造化された複数の薄板金を互いに重ね合わせ及び／又は巻回して外被管の中に配置して構成された担体母体の端面側接合結合方法を実施するための装置であって、誘導コイルを含む平面インダクタを少なくとも備え、誘導コイルが、薄板金相互の結合個所が少なくとも所々に点状に作成されるように、ハニカム体の少なくとも１つの端面が少なくとも部分的に加熱されるように配置されているハニカム体の担体母体の端面側接合結合装置において、平面インダクタ及び／又はハニカム体が加熱中に相対移動可能であり、ハニカム体の端面における結合個所が、局所的に作成され、及び／又はその点状の広がりについて可変的に作成され、装置が、ハニカム体の端面におけるろう付けあるいは焼結による接合結合に適した温度が得られるように構成されていることによって解決される（請求項６）。
装置に関する発明の実施態様は次の通りである。
(11) 平面インダクタがその作用範囲について調整できる(請求項７)。
(12) 装置が、接合結合の作成中にハニカム体を全体的にあるいは部分的に保護ガス下に置く手段、特に非導電性ハウジングを有している（請求項８）。
(13) 装置が、ハニカム体の端面が、薄板金と外被管との結合が作成されることなしに加熱されるように構成されている。
(14) 装置が、ハニカム体の端面が、同時に薄板金と外被管との結合が作成されるように加熱されるように構成されている。
(15) 誘導コイルが、ハニカム体の担体母体のほぼ端面全体が特に一様に加熱されるように構成されている。
(16) 平面インダクタ及び／又はハニカム体が、特に相対回転可能に配置されている。
(17) 誘導コイル（１２）が、約１３０〜１７０ｋＨｚ、特に約１４０〜１６０ｋＨｚ、好適には約１５０ｋＨｚの周波数の交流電圧で作動させられる。
【０００７】
本発明は、ハニカム体（特に触媒担体）の、少なくとも部分的に構造化された複数の薄板金を互いに重ね合わせ及び／又は巻回して外被管の中に配置して構成された担体母体の端面側を接合結合するために、特にハニカム体の少なくとも１つの端面を、相応に配置された誘導コイルを含む平面インダクタによって、薄板金相互の結合個所が少なくとも所々に、特に点状に作成されるように、少なくとも部分的に加熱するという考えを使用している。
【０００８】
例えばヨーロッパ特許第０２４５７３７号明細書に記載されているように、ハニカム体の互いに重ね合わせ及び／又は巻回された担体母体を少なくとも部分的に接合結合するために誘導加熱手段を利用することは、従来、全く考えられなかった。これは、外被管に比べて、ハニカム構造物を誘導コイル並びに熱放射によって外側から全体を加熱することが非常に難しく、接合結合にとって十分高い温度にすることが困難であると思われていたからである。
【０００９】
しかし新たに本発明によれば、ハニカム体の担体母体の少なくとも１つの端面を有利に瞬時に接合結合することができる。その結合時間が極めて短いために、少なくともわりあいゆっくり進行する平衡反応である化学反応が最後まで持続して生じないので、不活性化手段を省くことができる。
【００１０】
特に弾性触媒担体を製造する際に本発明を利用するために、ハニカム体の端面における結合個所が好適には局所的に的確に作成され、及び／又はその端面側における広がりについて可変的に作成されることが提案される。そのために、結合個所及び／又は点状結合個所の発生に関して、即ちその作用範囲について有利に変更できる平面インダクタを利用することが提案される。
【００１１】
本発明と、特に薄板金の先端を外被管に少なくとも部分的に接合結合するための場合によって既に存在する誘導加熱装置とを組み合わせる場合特に、例えば誘導コイルを、ハニカム体の端面が、薄板金と外被管との結合が作成されないように加熱されるように、構成することが提案される。
【００１２】
この代わりに本発明は、例えば誘導コイルを、ハニカム体の端面が、薄板金と外被管との結合が同時に作成されるように加熱されるように、少なくとも部分的に構成することを提案する。
【００１３】
本発明の他の実施態様において、誘導コイルは好適には、ハニカム体の担体母体のほぼ端面全体が特にほぼ一様に加熱されるように構成されている。
【００１４】
これは例えば、平面インダクタ及び／又はハニカム体が相対移動され、特に相対回転されることによって達成及び／又は支援される。
【００１５】
その代わりにあるいはそれに加えて、平面インダクタは好適にはセグメントに分けられた誘導コイルで形成されるか、あるいはいわゆる螺旋インダクタとして形成される。
【００１６】
実験の結果、本発明に基づく装置の誘導コイルは、理論的な考察に基づいて予想されような約３ＭＨｚの高い交流電圧で作動させる必要がなく、有利な実施態様において、薄板金に供給するエネルギーは、約１３０〜１７０ｋＨｚ、特に約１４０〜１６０ｋＨｚ、好適には約１５０ｋＨｚのかなり低い周波数の交流電圧で十分足り、このエネルギーによって例えば以下に示す接合結合を作成できる。
【００１７】
本発明は、ろう付けあるいは焼結のような接合結合に適し、触媒担体の連続的な製造プロセスに、結合過程に対する残りの製造工程の短い工程時間を超過することなしに、有利に利用される。
【００１８】
最後に、上述した特徴を互いに組み合わせることができるだけでなく、公知の接合技術と組み合わせることができる。特に本発明の利点は、保護ガス雰囲気中あるいは表面処理するための別の所定雰囲気中において触媒担体を製造する利点と組み合わせられる。その場合、ハニカム体は結合過程中に全体的にあるいは部分的に保護ガス下に置かれる。
【００１９】
以下において互いに逆向きに絡み合わされた薄板金層を備えた触媒担体の図示した実施例を参照して、本発明の他の利点、特徴および用途を詳細に説明する。なお本発明はこの実施例に限定されるものではない。
図１は逆向きの絡み合わせによって製造された触媒担体の斜視図、
図２は平面インダクタを備えた図１の触媒担体の側面図、
図３は図２の平面インダクタの平面図である。
【００２０】
図１には、ハニカム体４（特に触媒担体）の担体母体３が概略的に斜視図で示されている。担体母体３は、平形薄板金１と例えば波形に構造化された薄板金２とが交互に重ね合わされ、巻回され、この実施例では２つの固定点５、６を中心として逆向きに絡み合わされて構成されている。そのように絡み合わされて外被管７の中に配置された薄板金１、２は、狭い結合部位９（例えば端面）だけにおいて、相互に接合結合され、場合によっては外被管７に接合結合され、これによって、外被管７および担体母体３が熱負荷を受けた際、ほとんど支障なしに熱膨張できるようにされている。しかし、外被管７と薄板金１、２との結合は、離れた結合部位、例えばハニカム体４に関して中央に配置された狭い結合部位１０でも行える。これによって、担体母体３および外被管７において、ハニカム体４の最初に高温ガスを受ける端面において良好に支障なしに熱膨張することができる。そこの安定性を向上させるために、個々の薄板金１、２は外被管７にだけでなく、特に環状の周辺部位８において補助的に相互に接合結合される。このようにして、個々の薄板金がその長さ偏差のために外被管７と接触しなくなったときも、安定した結合が生ずる。実施例において円筒状に形成されている外被管は、基本的には、他の形状にすることもでき、特に楕円筒形状に形成すること、及び／又は多数のセグメントから構成することもできる。
【００２１】
ハニカム体４（特に触媒担体）の、少なくとも部分的に構造化された薄板金１、２を重ね合わせ及び／又は巻回して外被管７の中に配置して構成された担体母体３の端面１１における接合結合は、図２および図３に概略的に示されているように、本発明に基づいて、誘導コイル１２を含む平面インダクタ１３によって行われる。その誘導コイル１２は、薄板金１、２相互の結合個所１４が少なくとも所々に、特に点状結合個所１５が作成されるように、ハニカム体４の端面１１を少なくとも部分的に加熱するように配置されている。
【００２２】
本発明のできるだけ幅広い利用性、特に種々の触媒担体の製造を保証するために、ハニカム体４の端面１１における結合個所１４は局所的に的確に作られる。特に各結合個所１４は、好適には点状をし、即ち平面的な広がりを有している。そのような点状結合個所１５は、特にその端面側広がりについて可変的に作成できる。そのために、結合個所１４及び／又は点状結合個所１５の発生に関して、即ちその作用範囲１４、１５に関して、有利に変更できる平面インダクタ１３が利用される。これは、例えば図３に概略的に示されている誘導コイルセグメント１２ａ、１２ｂ、１２ｃによって達成される。それらの誘導コイルセグメントは、作成すべき点状結合個所１５の所望の大きさに応じて投入される。ハニカム体の任意の端面側個所に任意の平面的な広がりの結合個所を作成するために、平面インダクタが全体的にセグメント状に構成されていると特に有利である。
【００２３】
この実施例における平面インダクタ１３の誘導コイル１２は、好適には、薄板金１、２が外被管７に結合されず、即ち薄板金１、２と外被管７との結合が作成されないように、ハニカム体４の端面１１が加熱されるように構成されている。これは、ハニカム体４の端面１１と異なった個所、特にハニカム体４の中央結合部位１０において、薄板金１、２の先端を外被管７に接合結合することを有利に可能にする。これによって、熱膨張が妨げられないという利点が得られる。薄板金１、２の端部と外被管７との結合は特にここでもまた誘導加熱手段であるいは別の方式で行われる。
【００２４】
ハニカム体の端面側においても薄板金の先端を外被管に結合しようとするとき、平面インダクタの誘導コイルを少なくとも部分的にそれに相応して形成した場合、ハニカム体の端面は、薄板金と外被管との結合が同時に行われるように加熱される。その場合、周辺部に少なくとも部分的に、他の部位よりも高い交流電圧周波数の誘導コイルを有している平面インダクタが有効である。
【００２５】
離れた結合部位９、１０を備えたハニカム体４の場合特に、ハニカム体４の担体母体３の端面側安定性を向上させるために、誘導コイル１２を、好適には、ハニカム体４の担体母体３のほぼ端面１１全体が特に一様に加熱されるように構成することを提案する。この目的は例えば、平面インダクタ１３及び／又はハニカム体４が相対移動され、特に図２に矢印で示されているように相対回転されることによって達成及び／又は支援される。
【００２６】
その代わりにあるいはそれに加えて、平面インダクタは、誘導コイルの上述したセグメント状構成のほかに、例えば螺旋インダクタとして形成することもできる。
【００２７】
実験の結果、本発明に基づく装置の誘導コイル１２は、例えば薄板金の先端を外被管に接合結合するための従来公知の誘導加熱装置の場合のように、約３ＭＨｚの高い交流電圧周波数で作動させる必要がなく、薄板金１、２ないしは担体母体３に供給するエネルギーは、約１３０〜１７０ｋＨｚ、特に約１４０〜１６０ｋＨｚ、好適には約１５０ｋＨｚのかなり低い交流電圧周波数で十分足り、このエネルギーで、所望の結合個所１４ないしは点状結合個所１５が作成されることが判明している。
【００２８】
最後に、図２に概略的に示されている実施例と異なって、平面インダクタ１３は作用的にハニカム体４の端面１１から大きく離されず、むしろその直ぐそばに配置される。図２に概略的に示されているように、加熱中に保護ガス雰囲気が作成されるように、ハニカム体４あるいは装置全体はハウジング１６の中に配置することもできる。
【００２９】
本発明は、ろう付けあるいは焼結のような接合結合に特に適し、触媒担体の連続製造プロセスに有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  薄板金が互いに逆向きに絡み合わせて製造された触媒担体の斜視図。
【図２】  平面インダクタと触媒担体との配置状態を示した側面図。
【図３】  図２における平面インダクタの正面図。
【符号の説明】
１            平形薄板金
２            波形に構造化された薄板金
３            担体母体
４            ハニカム体
５            固定点
６            固定点
７            外被管
８            周辺部位
９            結合部位
１０            結合部位
１１            ハニカム体４の端面
１２            誘導コイル
１２ａ、ｂ、ｃ  誘導コイルセグメント
１３            平面インダクタ
１４            結合個所
１５            点状結合個所
１６            ハウジング（保護ガス用）
【図１】
0004860864.tif 000002
【図２】
0004860864.tif 000003
【図３】
0004860864.tif 000004