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技術 二輪車或いはディーゼル車用の触媒担持体

出願人 エミテックゲゼルシヤフトフユアエミツシオンステクノロギーミツトベシユレンクテルハフツング
発明者 ヴィーレス、ルートヴィッヒ
出願日 2000年5月29日 (20年6ヶ月経過) 出願番号 2001-501372
公開日 2003年1月14日 (17年11ヶ月経過) 公開番号 2003-501234
状態 特許登録済
技術分野 排気の後処理 触媒による排ガス処理 触媒 触媒
主要キーワード 機械荷重 金属製帯状体 薄板層 部分的領域 部分的範囲 排気ガス装置 金属製薄板 腐食性環境
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2003年1月14日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題・解決手段

積層或いは巻回された薄板層(2,3)からなり、これらの薄板層(2,3)が少なくとも部分的領域排気ガス通流する通路(4)を形成するように構成されているハニカム体において、薄板層(2,3)は15〜25%のクロム高温耐食性のために必要な希土類元素、及び1〜4.5%のアルミニウム含有量を備えた特殊鋼からなる。このようなハニカム体は、その薄板層(2,3)が0.06mm以上、好ましくは0.08〜0.12mmまでの厚さ(d)を持つときに、二輪車排気ガス浄化装置用の触媒担持体にそのアルミニウム含有量が少ないにもかかわらず好適である。この薄板層はまた、その厚さ(d)が薄く、従ってこのシステムにおいて温度が低く、一般に800℃以下である、ディーゼル車の排気ガス浄化装置に使用するのにも好適である。1〜4.5%のアルミニウムを含む薄板層(2,3)は、アルミニウム含有量が付加的なプロセスで増加される前に、他の生産プロセスから取り出される。結果的にこの材料は非常に経済的に作ることができる。

概要

背景

概要

積層或いは巻回された薄板層(2,3)からなり、これらの薄板層(2,3)が少なくとも部分的領域排気ガス通流する通路(4)を形成するように構成されているハニカム体において、薄板層(2,3)は15〜25%のクロム高温耐食性のために必要な希土類元素、及び1〜4.5%のアルミニウム含有量を備えた特殊鋼からなる。このようなハニカム体は、その薄板層(2,3)が0.06mm以上、好ましくは0.08〜0.12mmまでの厚さ(d)を持つときに、二輪車排気ガス浄化装置用の触媒担持体にそのアルミニウム含有量が少ないにもかかわらず好適である。この薄板層はまた、その厚さ(d)が薄く、従ってこのシステムにおいて温度が低く、一般に800℃以下である、ディーゼル車の排気ガス浄化装置に使用するのにも好適である。1〜4.5%のアルミニウムを含む薄板層(2,3)は、アルミニウム含有量が付加的なプロセスで増加される前に、他の生産プロセスから取り出される。結果的にこの材料は非常に経済的に作ることができる。

目的

効果

実績

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請求項1

積層或いは巻回された薄板層(2,3)からなり、これらの薄板層が少なくとも部分的範囲において、排気ガス通流する通路(4)を形成するように構成されているハニカム体(1)、特に二輪車排気ガス浄化装置用の触媒担持体において、薄板層(2,3)が、0.06mm以上の厚さを持ち、重量%で6〜12%の値に0.02mmを掛けて薄板層(2,3)の厚さ(d)で割った値のアルミニウム含有量を持っている特殊鋼からなるハニカム体。

請求項2

積層或いは巻回された薄板層(2,3)からなり、これらの薄板層が少なくとも部分的範囲において、排気ガスが通流する通路(4)を形成するように構成されているハニカム体(1)、特に二輪車の排気ガス浄化装置用の触媒担持体において、薄板層(2,3)が、重量%で、15〜25%のクロム、0.02〜0.2%の希土類元素、特にイットリウム及び/又はランタン及び/又はセリウムを含み、1〜4.5%のアルミニウムを備えた特殊鋼からなり、0.06mm以上の厚さ(d)を持っていることを特徴とするハニカム体。

請求項3

薄板層(2,3)の厚さ(d)が0.08〜0.12mmであることを特徴とする請求項1又は2に記載のハニカム体。

請求項4

ハニカム体(1)における通路(4)の数が200〜600cpsi(毎平方インチ当りセル)であることを特徴とする請求項1,2又は3に記載のハニカム体。

請求項5

積層或いは巻回された薄板層(2,3)からなり、これらの薄板層が少なくとも部分的範囲において、排気ガスが通流する通路(4)を形成するように構成されている、ディーゼル車の排気ガス浄化装置用の触媒担持体としてのハニカム体(1)において、薄板層(2,3)が、重量%で、15〜25%のクロム、0.02〜0.2%の希土類元素、特にイットリウム及び/又はランタン及び/又はセリウムを含み、1〜4.5%のアルミニウムを持っている特殊鋼からなることを特徴とするハニカム体。

請求項6

アルミニウム含有量が2〜4%であることを特徴とする請求項1乃至5の1つに記載のハニカム体。

請求項7

薄板層(2,3)が圧延によって製造されている、特に溶融アルミニウムめっきされた材料を製造するための生産プロセスからアルミニウム含有量を高める前に取り出されていることを特徴とする請求項1乃至6の1つに記載のハニカム体。

0001

本発明は、特に排気ガス浄化装置用の触媒担持体として適用される、積層或いは巻回された薄板層から作られたハニカム体に関する。このようなハニカム体は、典型的には、平坦金属製薄板及び波形の金属製薄板を或いは異なる構造の金属製薄板を交互に巻回或いは積層により重ねた層から作られている。このようなハニカム体は例えば国際公開第94/13939号パンフレットに記載されている。

0002

内燃機関排気ガス装置には一般的に高温及び腐食性環境が存在しているので、このためのハニカム体の材料としては、従来、主として高温耐食性合金、即ちクロム及びアルミニウム含有量の多い鋼鉄合金が使用されていた。

0003

ステンレス鋼アルミニウム含有量が多くなるにつれ益々加工が難しくなり、その結果圧延プロセス中に繰り返し焼きなましが行われねばならないことは一般に知られているにもかかわらず、金属製のハニカム体においてはアルミニウム含有量をより多くしようとする傾向が現れている。このことは例えば既に米国特許第4602001号明細書からも窺い知ることができ、そこではアルミニウムを多く含有した鋼材加工性の困難さを、アルミニウムを付加的なアルミニウム層及び拡散により後で追加することによって補償することが試みられている。

0004

ドイツ特許第4410744号明細書からも、高いアルミニウム含有量への傾向が、そこでは電気的特性が前面に出ているとしても、認められる。

0005

同時にまたより薄い薄板層への傾向も認められる。触媒担持体の質量は小さいほどコールドスタート特性に好影響し、壁厚は薄いほど圧力損失が少なくなるからである。しかしながら、薄板層は薄くなればなるほど、全体に存在するアルミニウムの、表面積に対する比がそれだけ悪くなり、薄板層の長期耐食性に悪影響する。このことは、これによって圧延プロセスが著しく難しくなるにもかかわらず、より薄い金属製帯状体でアルミニウムの含有量を上げようとする傾向を説明するものである。

0006

ハニカム体において金属製薄板を益々薄くする傾向は例えばドイツ特許第4418630号明細書からも窺い知ることができる。

0007

しかしながら、このところ、金属製のハニカム体については上記の考察が当てはまらないような特別の適用例があることが明らかにされてきた。これは、特に、比較的厚い金属製帯状体が使用されねばならないほど大きな機械荷重が生ずるような二輪車の排気ガス浄化装置に対する適用である。その他に、オットーサイクル機関排気ガスシステムにおけるよりも遥かに低い温度が存在しているディーゼルエンジンの排気ガス装置における金属製ハニカム体の適用例もある。この両適用事例に対してはそれ故ハニカム体の他の適用事例に対する一般的な考察は必ずしも絶対的には当てはまるものではない。

0008

本発明の課題は、正にこのような適用例に対して好適な、特に安価に作ることのできるハニカム体を提示することにある。

0009

この課題は、特に、二輪車用の排気ガス浄化装置に対しては、請求項1又は2によるハニカム体によって、さらにディーゼル車用の排気ガス浄化装置に対しては請求項5によるハニカム体によって解決される。なお、これらの具体的な構成例はそれぞれに関連する請求項に記載されている。

0010

アルミニウム含有量の多い金属製薄板の製造における最近の開発は、複数段工程、即ち、先ずアルミニウム含有量の比較的少ない鋼板が一定の厚さにまで圧延され、次いで第二の工程でアルミニウム含有量を上げて、最終の厚さに仕上げる、という方法に基づいている。アルミニウム含有量はアルミニウム箔を圧延で貼り付けることにより或いは溶融アルミニウムめっき法により或いはアルミニウム浸漬法により高めることができる。このような製造プロセスの経過において、最大4.5%のアルミニウム含有量を持つ鋼板を、特に何回も途中で焼きなましを行うことなく、比較的低コスト的で圧延することができる圧延方法が開発された。

0011

本発明は、このような材料はアルミニウム含有量が4.5%以下或いは4%以下であっても、0.06mm以上、特に0.08mm以上の厚さの薄板層を持つハニカム体に使用されるときには、充分に高温耐食性がある、という認識を利用するものである。このような厚さの薄板層において、全体に存在するアルミニウムの、表面積に対する比は3或いは4%のアルミニウム含有量の場合、寧ろ例えば0.03mmの厚さで6%のアルミニウム含有量を持つ薄板層の場合よりもよい。アルミニウムは高温において鋼材に非常に速く拡散するので、厚めの薄板層においてアルミニウムの含有量が少ない場合でも充分にアルミニウムがその表面に達して、そこで保護のための酸化物層に仮に損傷があっても酸化アルミニウムの膜を新たに形成することによりこれを補う。

0012

0.06mm以上の厚さを持つ薄板層について、アルミニウム含有量は(重量%で)6〜12%、特に8〜10%の値に0.02mmを掛けて薄板層の厚さで割った値にあるものとする、という近似式成立する。これにより、この薄板において全体に存在するアルミニウムの、表面積に対する比は、0.02mmの厚さでアルミニウム含有量が6%の薄板の場合よりもずっとよい。

0013

二輪車の排気ガス浄化装置のように機械荷重が大きい場合、またその他の幾つかの適用事例においては、0.08〜0.12mmの厚さの薄板を使用することが必要である。このような適用事例に対しては、それ故、1〜4.5%のアルミニウム含有量を持つ薄板が適している。典型的にはこのような薄板は15〜25%までのクロム含有量と、ある程度の成分の希土類元素とを含み、これらの及び他の成分に対してステンレス鋼においてはこの事例でも公知の条件が適用される。

0014

勿論、比較的厚い薄板層では完全に微細な構造を作ることができないので、本発明によるハニカム体は一般的には200〜600cpsi(毎平方インチ当りセル)を持っている。

0015

本発明の特別の経済的な利点は、二輪車用の触媒担持体の材料が他の生産プロセスから分岐して取り出すことができることにある。これにより、必要とする材料が比較的少量の場合でさえ、これを非常に経済的に提供することが可能になる。特定の溶融物を別々に作り、二輪車用の比較的部品個数の少ない排気ガス浄化装置のために専用の箔を圧延することは同様に経済的に行うことはできない。しかしながら、1〜4.5%のアルミニウム含有量を持つステンレス鋼は上述の複数段プロセスに対してアルミニウム含有量を後から高めることは元々必要とされないから、この材料の一部を直接ハニカム体の製造に使用することができ、同時にこれを適当な厚さにアルミニウム含有量を上げる前の中間生成物として元々作ることができる。

0016

同様な考察はディーゼル車の排気ガス浄化装置に対しても当てはまる。これらの装置ではオットーサイクル機関の排気ガス浄化装置におけるより遥かに低い温度が存在しているので、この理由から比較的少ないアルミニウム含有量、これに関連して比較的小さい高温耐食性でも許容される。この場合、薄板は、確かに機械的理由から二輪車の場合のようには厚くする必要はないが、しかしながら表面に対する全アルミニウム含有量の比がそれほど高いことも必要とされない。上述のような、1つの生産プロセスから分岐して取り出される、1〜4.5%のアルミニウム含有量を持つ箔は、従って、さらに例えば0.03〜0.06mmまでの厚さに圧延しても、アルミニウム含有量が少ないにもかかわらず問題なく、ディーゼル車の排気ガス浄化装置に使用することができる。この場合も別々の製造プロセスを回避することにより大きな経済的利点が生ずる。

0017

本発明を具体的に説明するために代表的な金属製の触媒担持体を図面で示す。

0018

外管5に、0.08〜0.12mmの厚さdを持つ金属製薄板からなる平坦な薄板層2及び波形の薄板層3から作られたハニカム体1が装着されている。薄板層2,3は、特にハニカム体1が200〜600cpsiの間を持っているような大きさの排気ガス通路4を形成している。これらの薄板層は15〜25重量%、特に18〜22重量%のクロム、耐食性を高めるために知られている特定の希土類元素の代表的な成分量、及び1〜4.5%、特に2〜4%のアルミニウム含有量を備えた特殊鋼からなる。

0019

本発明により、質的に環境条件適合した、二輪車或いはディーゼル車の排気ガス浄化装置用の触媒担持体を特にコスト的に有利に製作することが可能である。

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