催化式排氣凈化器及其制造方法

催化式排氣凈化器及其制造方法

催化式排氣凈化器及其制造方法專利名稱:催化式排氣凈化器及其制造方法技術(shù)領(lǐng)域:本創(chuàng)造涉及催化式排氣凈化器及其制造方法,催化式排氣凈化器用保持密封部件。

在最近,人們開展作為不以石油為動(dòng)力源的綠色動(dòng)力源的燃料電池的討論。

在燃料電池中,氧和氫發(fā)生反應(yīng),將消失水時(shí)所獲得的電用作動(dòng)力源。

氧從空氣中獲得,與此相反,氫通過對甲醇、汽油進(jìn)行改性的方式而獲得。

甲醇通過催化劑反應(yīng),由氫改性。

同樣在燃料電池中,采納燃料電池用催化式排氣凈化器,該燃料電池用催化式排氣凈化器包括催化劑載體,掩蓋催化劑外周的金屬殼體,設(shè)置于催化劑載體和金屬制外殼之間的間隙內(nèi)的保持密封部件。

催化劑載體采納蜂窩狀的堇青石載體,銅系的催化劑載持于該堇青石載體上。

下面對催化劑載體的制造方法進(jìn)行描述。

首先,對由陶瓷纖維形成的墊材料20進(jìn)行沖壓,由此,制作具有圖20所示的那樣的保持密封部件21。

該保持密封部件21包括凸?fàn)罱雍喜?2,該凸?fàn)罱雍喜?2形成于縱向的第一端緣;凹狀接合部23,該凹狀接合部23形成于其次端緣。

該保持密封部件21的長度比催化劑載體24的圓周長度稍短,其寬度基本上等于催化劑載體24的厚度。

接著,將保持密封部件21卷繞于催化劑載體24的外周面24上。

此時(shí),采納乙烯樹脂等的有機(jī)膠帶25,在多個(gè)部位,將保持密封部件21的兩個(gè)端緣固定參照圖21。

此時(shí),凸?fàn)罱雍喜?2與凹狀接合部23相互接合。

然后,在預(yù)先分割為兩個(gè)部分的金屬制殼體中,設(shè)置卷繞有保持密封部件21的催化劑載體24,通過金屬制殼體,夾持催化劑載體24。

這樣,便形成催化式排氣凈化器。

該制造方法稱為“罐裝方式”。

除了罐裝方式以外,還有壓入方式,卷邊方式等的裝配方法。

但是,在制作圖20的保持密封部件21時(shí),為了形成凹凸部分,必需要求采納沖壓模具的沖壓作業(yè),由此作業(yè)性變差。

另外,在進(jìn)行墊材料20的沖壓的場合,產(chǎn)生材料損失,這樣,制造成本增加。

還有,在轉(zhuǎn)變催化劑載體24的尺寸、截面外形的場合,必需對應(yīng)于該變化,轉(zhuǎn)變保持密封部件21的沖壓外形,這樣,保持密封部件21的廣泛應(yīng)用性降低。

另外,必需要求采納特地的沖壓模具也是制造成本增加的緣由。

此外,假如將保持密封部件21填充于金屬制殼體內(nèi)時(shí)的密度較低,則催化劑載體24簡單晃動(dòng),破損,或氣體簡單從密封部分泄漏。

因此,為了消退這樣的問題,必需通過采納在整體上較厚的保持密封部件21等方式,增加填充密度。

但是,在此場合,壓入、罐裝等的裝配作業(yè)困難,難于制造催化式排氣凈化器。

供應(yīng)催化式排氣凈化器的排氣為數(shù)百攝氏度以上的高溫,簡單產(chǎn)生脈沖壓力。

因此,特殊是簡單受到排氣影響的保持密封部件的氣體流入端漸漸地受到風(fēng)蝕,保持密封部件的性能退化。

其結(jié)果是,在較短的期間,保持密封部件的載體保持性降低,催化劑載體簡單晃動(dòng),破損,或氣體簡單從密封部分泄漏。

即,在過去,保持密封部件不具有足夠的耐久性。

另外,作為防止風(fēng)蝕,改善保持密封部件的耐久性的方法,人們提出有比如,采納通過下述方式制作的保持密封部件的方式,該方式為將無機(jī)粘接劑浸漬于由陶瓷纖維形成的墊材料整體中,對墊材料進(jìn)行燒結(jié)。

但是,在進(jìn)行浸漬,燒結(jié)的上述已有技術(shù)中,不僅保持密封部件的制作成本增加,而且保持密封部件的柔性受到損失,這樣難于進(jìn)行裝配作業(yè)。

本創(chuàng)造的其次目的在于供應(yīng)一種催化式排氣凈化器,該催化式排氣凈化器的載體保持性和密封性優(yōu)良,并且制造簡潔。

本創(chuàng)造的第三目的在于供應(yīng)一種耐久性優(yōu)良的催化式排氣凈化器。

本創(chuàng)造的第一形式供應(yīng)一種催化式排氣凈化器,該催化式排氣凈化器包括具有外周面的催化劑載體,金屬制殼體,該金屬制殼體掩蓋該催化劑載體的外周面;保持密封部件,該保持密封部件設(shè)置于上述催化劑載體與金屬制殼體之間。

上述保持密封部件呈帶狀,其寬度小于上述催化劑載體的長度的12,該保持密封部件在上述催化劑載體的外周面上卷繞1圈以上。

本創(chuàng)造的其次形式供應(yīng)一種催化式排氣凈化器,該催化式排氣凈化器包括具有外周面的催化劑載體,金屬制殼體,該金屬制殼體掩蓋該催化劑載體的外周面;保持密封部件,該保持密封部件設(shè)置于上述催化劑載體與金屬制殼體之間,上述保持密封部件呈帶狀,其寬度小于上述催化劑載體的長度的12,該保持密封部件在上述催化劑載體的外周面上卷繞2周以上。

本創(chuàng)造的第三形式供應(yīng)一種催化式排氣凈化器的制造方法。

將其寬度小于催化劑載體的長度的12的帶狀的保持密封部件在催化劑載體的外周面上卷繞1圈以上,將該部件固定。

接著,將卷繞有上述保持密封部件的催化劑載體接納于筒狀的金屬制殼體內(nèi)部。

本創(chuàng)造的第四形式供應(yīng)一種催化式排氣凈化器用保持密封部件,該保持密封部件設(shè)置于具有外周面的催化劑載體,以及掩蓋該催化劑載體的外周面的金屬制殼體之間。

上述保持密封部件的寬度小于上述催化劑載體的長度的12,該保持密封部件具有設(shè)置于其表面上的粘接層。

本創(chuàng)造的第五形式供應(yīng)一種催化式排氣凈化器,該催化式排氣凈化器包括具有外周面的催化劑載體;金屬制殼體,該金屬制殼體掩蓋該催化劑載體的外周面;保持密封部件,該保持密封部件設(shè)置于催化劑載體與金屬制殼體之間。

上述保持密封部件根據(jù)保持密封部件的緣部重合的方式,卷繞在上述催化劑載體的外周面上。

本創(chuàng)造的第六形式供應(yīng)一種催化式排氣凈化器,該催化式排氣凈化器包括具有外周面的催化劑載體;金屬制殼體,該金屬制殼體掩蓋該催化劑載體的外周面;保持密封部件,該保持密封部件設(shè)置于催化劑載體與金屬制殼體之間。

上述保持密封部件具有突條,該突條設(shè)置于上述保持密封部件的表面上,沿上述催化劑載體的周向延長。

本創(chuàng)造的第七形式供應(yīng)一種催化式排氣凈化器的制造方法。

根據(jù)保持密封部件的緣部重合的方式,將保持密封部件卷繞于催化劑載體的外周面上,將該部件固定。

接著,將卷繞有上述保持密封部件的催化劑載體接納于筒狀的金屬制殼體內(nèi)部。

本創(chuàng)造的第八形式供應(yīng)一種催化式排氣凈化器,該催化式排氣凈化器包括具有外周面的催化劑載體;金屬制殼體,該金屬制殼體掩蓋該催化劑載體的外周面;保持密封部件,該保持密封部件設(shè)置于催化劑載體與金屬制殼體之間。

上述保持密封部件具有下述部位,該部位設(shè)置于上述保持密封部件中的氣體流入端,其填充密度較高。

本創(chuàng)造的第九形式供應(yīng)一種催化式排氣凈化器,該催化式排氣凈化器包括具有外周面的催化劑載體;金屬制殼體,該金屬制殼體掩蓋該催化劑載體的外周面;保持密封部件,該保持密封部件設(shè)置于催化劑載體與金屬制殼體之間。

上述保持密封部件具有下述一對部位,該對部位分別設(shè)置于上述保持密封部件中的氣體流入端和氣體流出端,其填充密度較高。

圖6為具有本創(chuàng)造的第四實(shí)施例的保持密封部件的催化劑載體的***圖;圖7為具有本創(chuàng)造的第五實(shí)施例的保持密封部件的催化劑載體的***圖;圖8為具有本創(chuàng)造的第六實(shí)施例的催化式排氣凈化器的保持密封部件的催化劑載體的***圖;圖9為具有圖8所示保持密封部件的催化劑載體的局部放大剖視圖;圖10為本創(chuàng)造的第六實(shí)施例的催化式排氣凈化器的局部剖視圖;圖11為具有本創(chuàng)造的第七實(shí)施例的保持密封部件的催化劑載體的***圖;圖12為具有本創(chuàng)造的第八實(shí)施例的保持密封部件的催化劑載體的***圖;圖13為具有本創(chuàng)造的第九實(shí)施例的保持密封部件的催化劑載體的***圖;圖13為保持密封部件的***圖;圖14為本創(chuàng)造的第九實(shí)施例的催化式排氣凈化器的剖視圖;圖15為具有本創(chuàng)造的第十實(shí)施例的保持密封部件的催化劑載體的***圖;圖15為保持密封部件的***圖;圖16為具有本創(chuàng)造的第十一實(shí)施例的保持密封部件的催化劑載體的***圖;圖16為保持密封部件的***圖;圖17為本創(chuàng)造的第十一實(shí)施例的催化式排氣凈化器的剖視圖;圖18為具有本創(chuàng)造的第十二實(shí)施例的保持密封部件的催化劑載體的***圖;圖18為保持密封部件的***圖;圖19為本創(chuàng)造的第十二實(shí)施例的催化式排氣凈化器的剖視圖;圖20為用于說明已有實(shí)例的保持密封部件的制作方法的***圖;圖21為具有已有實(shí)例的保持密封部件的催化劑載體的***圖。

象圖3所示的那樣,第一實(shí)施例的催化式排氣凈化器1設(shè)置于機(jī)動(dòng)車的車體中的、發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管的途中。

由于從發(fā)動(dòng)機(jī),到催化式排氣凈化器1的距離較短,故將在約700~900℃的范圍內(nèi)的高溫的排氣供應(yīng)到催化式排氣凈化器1。

在發(fā)動(dòng)機(jī)為稀混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)的場合,將在約900~1000℃的范圍內(nèi)的高溫的排氣供應(yīng)到催化式排氣凈化器1。

該催化式排氣凈化器1包括催化劑載體2;金屬制殼體3,該金屬制殼體3掩蓋催化劑載體2的外周;保持密封部件4,該保持密封部件4設(shè)置于催化劑載體2和金屬制殼體3之間的間隙中。

該催化劑載體2采納以堇青石等為代表的陶瓷材料制作。

該催化劑載體2為截面呈圓形的柱狀部件。

優(yōu)選的是,該催化劑載體2為具有沿軸線方向延長的多個(gè)隔室5的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體。

在隔室壁上,載持有用于對排氣成分進(jìn)行凈化處理的白金、銠等的貴金屬系催化劑。

另外,作為催化劑載體2,除了堇青石載體以外,也可采納比如,碳化硅、氮化硅等的蜂窩多孔質(zhì)燒結(jié)體等。

在裝配催化式排氣凈化器1時(shí)采納壓入方式的場合,比如,將截面呈形的金屬制圓筒部件用作金屬制殼體3。

此外,作為用于形成圓筒部件的金屬材料,最好選擇耐熱性、耐沖擊性優(yōu)良的金屬比如,不銹鋼等的鋼材。

在采納罐裝方式而代替壓入方式的場合,采納沿軸線方向?qū)⒔孛娉市蔚慕饘僦茍A筒部件分割而獲得的多個(gè)分割殼體即,分別管殼體。

在裝配時(shí)采納卷邊方式的場合,采納比如,截面不呈形,而呈形的金屬制圓筒部件即,具有沿軸線方向延長的一個(gè)部位的槽開口部的金屬制圓筒部件。

在此場合,將固定有保持密封部件4的催化劑載體2接納于金屬制殼體3內(nèi)部,在此狀態(tài),在對金屬制殼體3進(jìn)行卷邊加工后,通過焊接、粘接、螺栓緊固等方式,將開口端接合。

焊接、粘接、螺栓緊固等的接合作業(yè)也可在罐裝方式的場合進(jìn)行。

保持密封部件4以耐熱性無機(jī)纖維為主材料,呈墊狀。

優(yōu)選的是,該耐熱性無機(jī)纖維采納比如,鋁硅系陶瓷纖維。

此外,也可采納比如,晶體質(zhì)鋁纖維、硅纖維、石絨、玻璃纖維、碳素纖維。

還有,在保持密封部件4中,也可包含作為幫助材料的有機(jī)粘接劑。

象圖2所示的那樣,保持密封部件4呈瘦長的帶狀。

另外,象圖1和圖3所示的那樣,保持密封部件4呈螺旋狀,連續(xù)地卷繞于催化劑載體2的外周面2上。

該保持密封部件4的寬度1除了其兩端部4以外,是肯定的。

優(yōu)選的是,該保持密封部件4的寬度1小于催化劑載體2的軸線方向長度1的12,特殊是最好其小于該長度1的13,尤其最好在該長度1的13~110的范圍內(nèi)。

該保持密封部件4的長度,大于催化劑載體2的圓周長度。

該保持密封部件4的長度最好大于上述圓周長度的2倍,特殊是最好該長度大于該圓周長度的3倍。

假如該保持密封部件4大于該催化劑載體2的圓周長度,則可在催化劑載體2的外周面2上,根據(jù)多圈,卷繞保持密封部件4。

象圖2所示的那樣,在該保持密封部件4上,形成粘接層6。

作為粘接層6,優(yōu)選的是,其采納比如,在樹脂基材的兩個(gè)面上涂敷粘接劑的雙面膠帶。

在本實(shí)施例中,一對粘接層6設(shè)置于保持密封部件4的一個(gè)面的兩邊緣處。

雙面膠帶在兩緣部,沿保持密封部件4的縱向設(shè)置。

粘接層6也可設(shè)置于保持密封部件4的一個(gè)面的整體上。

但是,從低成本方面來說,僅僅在保持密封部件4的一個(gè)面的一部分區(qū)域,設(shè)置粘接層6的狀況是有利的。

另外,保持密封部件4通過粘接層6,粘接于催化劑載體2的外周面2上。

象圖1所示的那樣,保持密封部件4的兩端部4的寬度,窄于保持密封部件4的兩端部4以外的部分的寬度。

詳細(xì)來說,保持密封部件4的兩端部4通過沿其縱向的傾斜方向,呈直線地切斷保持密封部件4的方式形成,朝向前端,其寬度變窄。

即,保持密封部件4在兩端部未形成接合部,而呈沒有凹凸部的極單純的外形。

下面對催化式排氣凈化器1的制造步驟進(jìn)行描述。

首先,通過公知的方式,制作瘦長的、寬度相等的保持密封部件4。

在此場合,也可依據(jù)需要,使有機(jī)粘接劑浸漬于保持密封部件4中,另外,沿厚度方向?qū)⒃摫３置芊獠考?壓縮。

作為有機(jī)粘接劑,除了丙烯酸類橡膠、丁***橡膠等這樣的膠乳以外,可采納聚乙烯醇、丙烯酸樹脂。

作為浸漬方法,可采納滲透法、射流法、滾涂法等的公知的方式。

此外,這樣獲得的瘦長的、寬度相等的保持密封部件4在直至進(jìn)行卷繞作業(yè)之前的期間,呈卷狀保管。

在卷繞步驟中,抽出保持密封部件4,根據(jù)規(guī)定長度,對其進(jìn)行切割。

此時(shí),象圖2中的雙點(diǎn)虛線所示的那樣,傾斜地切割該保持密封部件4,以便朝向前端部,形成前端較細(xì)的端部4。

也可不限于使用模具,而采納其它的機(jī)構(gòu)進(jìn)行。

接著,呈螺旋狀,連續(xù)地將該保持密封部件4卷繞于催化劑載體2的外周面2上。

此時(shí),根據(jù)粘接層6與外周面2面對地定向的方式卷繞該保持密封部件4。

其結(jié)果是,通過粘接劑6,將該保持密封部件4固定于催化劑載體2的外周面2上。

另外,優(yōu)選的是,已卷繞的保持密封部件4的兩端部4通過有機(jī)膠帶固定。

但是,不必特殊通過有機(jī)膠帶進(jìn)行固定。

此外,在卷繞保持密封部件4時(shí),優(yōu)選的是,保持密封部件4的緣部4不相互重合。

象圖1和圖3所示的那樣,在本實(shí)施例中,在保持密封部件4中的相鄰接緣部4之間,沒有間距,它們實(shí)現(xiàn)緊密接觸。

優(yōu)選的是,在催化劑載體2的外周面2中,保持密封部件4的卷繞部分的占有面積保持密封部件4的掩蓋面積設(shè)定在外周面2的總面積的50~100%的范圍內(nèi)。

優(yōu)選的是,該保持密封部件4卷繞在該外周面2中的至少兩端部區(qū)域。

在該區(qū)域沒有保持密封部件4的場合,高溫排氣從間隙中流入,將其熱量在金屬制殼體3中傳播。

于是,具有金屬制殼體3簡單發(fā)生熱變形和載體保持性降低的危急。

不僅如此,保持密封部件4還簡單發(fā)生風(fēng)蝕,性能退化,其結(jié)果是,折損的纖維簡單飛散到外部。

在象這樣,卷繞地固定保持密封部件4后,通過壓入、罐裝、卷邊的方式,便形成所需的催化式排氣凈化器1。

還有,裝配前的保持密封部件4的膨松密度~,~。

此外,~,~。

假如膨松密度,填充密度過小,則所產(chǎn)生的承載力降低,由此,具有不能夠的確保持催化劑載體2的危急。

假如膨松密度,填充密度過大,則除了具有裝配作業(yè)困難的危急,還具有纖維折損、飛散到外部的危急。

~,~。

,則無法獲得較高的載體保持性,具有催化劑載體2相對金屬制殼體3錯(cuò)位,或晃動(dòng)的危急。

明顯,在此場合,由于還無法獲得較高的密封性,故排氣簡單從間隙部分泄漏。

此外,,則特殊是在采納壓入方式的場合,難于將催化劑載體2設(shè)置于金屬制殼體3上。

于是,具有不能夠提高裝配性的危急。

下面對實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)例催化劑載體2采納下述堇青石塊,其外徑φ為130,其長度為100。

金屬制殼體3采納304制圓筒部件,,內(nèi)徑φ為140,截面呈形。

保持密封部件4采納下述形式,其中,在由鋁硅系陶瓷纖維形成的墊狀較長尺寸的部件中,浸漬根據(jù)重量百分比計(jì),5%的樹脂粘接劑膠乳。

浸漬后的保持密封部件4的厚度為8,。

保持密封部件4的寬度1設(shè)定為33左右,該值為催化劑載體2的軸線方向的長度1的約13。

保持密封部件4的長度設(shè)定為1300左右,該數(shù)值為催化劑載體2的圓周長度的約3倍多的值。

此外,保持密封部件4的卷繞圈數(shù)為3圈多參照圖1。

此外