專利名稱：用于廢氣凈化的管狀催化劑結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于廢氣凈化的管狀催化劑結(jié)構(gòu)，用來凈化從摩托車或汽車排放出的廢氣。
隨著對當(dāng)前環(huán)境問題的日益關(guān)注，在工業(yè)界中對于從摩托車或汽車的內(nèi)部發(fā)動機(jī)中排放出來的廢氣的測量已經(jīng)引起很多注意。鑒于此，從摩托車等排放出來的廢氣要在已經(jīng)把含在其中的有害組分例如一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔?HC)以及氧化氮(NOX)凈化掉之后才能被排放到大氣中。已經(jīng)知道了各種各樣的用于廢氣凈化的催化劑，其中一種為管狀催化劑結(jié)構(gòu)。
在摩托車等中使用的管狀催化劑結(jié)構(gòu)包括把催化劑支承在或附載在一根金屬管的內(nèi)部圓周表面上。雖然，管狀催化劑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，但是由于該催化劑與廢氣的接觸區(qū)域小，所以難以進(jìn)行充分的廢氣凈化。鑒于此，過去曾經(jīng)把催化劑支承在裝在管子的中空部分的內(nèi)部的金屬箔或金屬片上以加寬催化劑與廢氣的接觸面積。
對于這些普通技術(shù)而言，已經(jīng)知道的是在日本專利公開No.55-51624中披露的催化劑結(jié)構(gòu)以及在專利特許公開No.11-510872中披露的催化劑結(jié)構(gòu)。圖5中所示的前者的催化劑結(jié)構(gòu)50包括一根圓筒形管子51，一塊裝在管子51內(nèi)部的金屬片54以及覆蓋在管子51的內(nèi)部圓周表面以及金屬片54的外部和內(nèi)部表面上的催化劑(只顯示出部分)。通過沿著徑向方向向外和向內(nèi)延伸的多段V形部分52，金屬片54在圓周上連續(xù)地形成多個(gè)凹形部分53以最后形成一個(gè)星形。管子51以及金屬片54構(gòu)成一個(gè)管狀支承體。
圖6中所示的后者的催化劑結(jié)構(gòu)包括一個(gè)由金屬制成的圓筒形管子61，一片裝在管子61內(nèi)部的金屬薄膜(箔)62，以及支承在金屬薄膜62上的催化劑(只顯示出部分)64。金屬薄膜62在圓周上通過多段U形部分而連續(xù)地形成多個(gè)凹形部分63，從而與管子61一起構(gòu)成一個(gè)管狀支承體。
在圖5中所示的催化劑結(jié)構(gòu)中，通過把V形斷面部分的開口部分即凹形部分53的頂部連接起來而限定的圓圈的直徑較小，這樣這些開口部分向靠近管子51的中心部分的方向徑向延伸。結(jié)果，沒有金屬片54的斷面區(qū)域部分與管子51整個(gè)斷面區(qū)域之比就非常小。增加金屬片54上的催化劑55與廢氣的接觸面積能提高廢氣的凈化能力。然而，廢氣在受到較小摩擦力的管子51中心部分比在受到更大摩擦力的管子51的周圍部分流動得更快。而且，廢氣溫度在散發(fā)較少熱量的中心部分比在散發(fā)較大熱量的周圍部分上升得更高。因此，位于管子51中心部分附近的V形斷面部分52的開口部分已經(jīng)暴露在高壓力和高溫度的廢氣中。這樣，部分金屬片54會裂開并且會在廢氣的壓力和熱量的作用下?lián)p壞。
相反，在圖6中所示的催化劑結(jié)構(gòu)中，金屬薄膜63只是設(shè)在管子61的周圍部分，而沒有設(shè)在管子61的中心部分。這樣，該金屬薄膜63很難被在管子61中心部分流動的廢氣的熱量和壓力損壞。然而在該催化劑結(jié)構(gòu)中，由金屬薄膜63的周圍斷面區(qū)域與由管子61內(nèi)部圓周表面所限定的整個(gè)斷面區(qū)域之比非常小。因此，金屬薄膜63的催化劑64與廢氣的接觸面積較小，會阻礙廢氣凈化充分。
如上所述，對于管狀催化劑結(jié)構(gòu)而言，要求具有充分凈化廢氣的高催化能力以及不會被高溫?fù)p壞的耐高溫特性。然而，滿足這兩個(gè)要求的催化劑結(jié)構(gòu)還沒有發(fā)現(xiàn)。
本發(fā)明已經(jīng)考慮了上述情況，并且試圖提供一種具有高催化能力和優(yōu)良的耐高溫特性的管狀催化劑結(jié)構(gòu)。
本申請的發(fā)明人偶然發(fā)現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)這種管狀結(jié)構(gòu)，應(yīng)該把盡可能小的金屬箔或金屬片設(shè)在管子的中心部分。這是因?yàn)樵谥行牟糠痔?，廢氣在受到來自管子的較小流動阻力下高速流動并且在較小的熱量散發(fā)下保持高溫穿過管子。換句話說，金屬箔等最好沿著管子內(nèi)部表面設(shè)在其周圍部分上。經(jīng)過努力研究，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)中心斷面區(qū)域部分的合適比率，在該位置金屬箔等沒有設(shè)在整個(gè)管子的斷面區(qū)域上。
也就是說，用于廢氣凈化的管狀催化劑結(jié)構(gòu)包括(a)一個(gè)管狀支承體，該支承體包括一根金屬管子以及裝在所述金屬管中的一塊圓筒形金屬箔或金屬片，并且該支承體設(shè)有沿著圓周方向連續(xù)地形成以沿著徑向方向向外和向內(nèi)凹的凹形部分；以及(b)一種至少支承在支承體的所述金屬箔或所述金屬片上的催化劑材料。在這種催化劑結(jié)構(gòu)中，金屬箔或金屬片沿著除了金屬管子斷面的中心部分的金屬管子的內(nèi)部圓周表面設(shè)置，并且沒有設(shè)置金屬箔或金屬片的中心斷面區(qū)域與由管子內(nèi)部圓周表面所限定的金屬管子的整個(gè)斷面區(qū)域之比被選定為20％到60％。
在根據(jù)本發(fā)明的管狀催化劑結(jié)構(gòu)中，金屬箔等沒有設(shè)在管子的中心部分(一個(gè)與中心的距離比預(yù)定值更小的圓筒形空間)處以在該中心部分留出空間。換句話說，金屬箔等沿著管子的內(nèi)部圓周表面被設(shè)在其周圍部分處。因此，該金屬箔等很難受到管子中心部分處的高溫高速廢氣的作用，這就防止了金屬箔等的損壞，并且保持了它的形狀穩(wěn)定。
另外，所述周圍斷面區(qū)域與管子整個(gè)斷面區(qū)域之比更大(40％到80％)。因此，在管子周圍部分處以相對較低速度流動的廢氣通過支承在金屬箔等上的催化劑被有效地凈化了，從而保持了該催化劑結(jié)構(gòu)的凈化能力。
當(dāng)中心斷面部分與由管子的內(nèi)部圓周表面所限定的整個(gè)斷面區(qū)域之比低于20％時(shí)，則恐怕布置在中心部分的部分金屬箔等會被廢氣的高熱量損壞。另一方面，當(dāng)該比率大于60％的時(shí)候，則可能金屬箔等上的催化劑的催化能力會不足。
下面，將對本發(fā)明的用于廢氣凈化的管狀催化劑結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
該催化劑結(jié)構(gòu)可以被用來凈化從摩托車或汽車的內(nèi)部發(fā)動機(jī)中排放出來的廢氣。
可以采用各種具有耐熱特性以及耐壓特性的金屬來構(gòu)成該管狀支承體的管子。例如，可以采用不銹鋼。該管子可以為圓筒形、橢圓形或多邊形。
對于構(gòu)成用于管狀支承體的金屬箔或金屬片的金屬而言，可以采用各種耐熱特性優(yōu)異的金屬。例如優(yōu)選采用20Cr-5Al。在這里，金屬箔和金屬箔之間通過其厚度來區(qū)分，但是由于它們兩個(gè)都包含在本發(fā)明中，所以該分別不是必要的。
在圓周方向上，連續(xù)地形成在金屬箔或金屬片上的凹形部分中的每一個(gè)都可以包括例如兩個(gè)相鄰的并且沿著徑向方向向外突出的U形斷面部分以及一個(gè)把它們連接起來的連接部分。而且，凹形部分可以通過兩個(gè)向外徑向突出的相鄰V形斷面部分來形成，也可以通過兩個(gè)沿著徑向向外突出的相鄰V形斷面部分以及一個(gè)把它們連接起來的連接部分來形成。
中心斷面區(qū)域部分與由所述內(nèi)部圓周表面所限定的整個(gè)斷面區(qū)域之比可以在20％到60％的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，更優(yōu)選的是它可以在31％到52％的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。與這個(gè)相關(guān)的是，沒有設(shè)置金屬箔等的管子中心部分的半徑(從圓筒形空間的中心到其外表面的距離)與管子半徑之比可以在45％到77％的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，更優(yōu)選的是，可以在55％到72％的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。
金屬箔的凹形部分的數(shù)量根據(jù)凹形部分的圓周長度來決定。它不會直接影響所述中心斷面部分與所述整個(gè)斷面部分之比，所以它可以自由選擇。凹形部分的數(shù)量改變了每個(gè)凹形部分的尺寸。然而，存在合適的凹形部分的合適尺寸(高度)以提高廢氣凈化效率，這將在下面進(jìn)行說明。
金屬箔的凹形部分等在其開口端(徑向向外端部)處被連接在管子的內(nèi)部表面上。在連接的狀態(tài)中，凹形部分的空腔最好與管子一起形成流動通道，以讓廢氣能夠在管子的外圍部分流動。通過把催化劑支承在管子的內(nèi)部表面上以及凹形部分的內(nèi)表面上，流經(jīng)這些單元的廢氣被該催化劑充分地凈化，所述凹形部分確定了單元。當(dāng)由于凹形部分的高度較小的緣故而導(dǎo)致該單元尺寸太小的時(shí)候，大多數(shù)廢氣流進(jìn)管子中心部分，從而導(dǎo)致廢氣的凈化能力變低。另一方面，當(dāng)由于凹形部分的高度較大而導(dǎo)致這些單元太大的時(shí)候，這些單元會在廢氣的熱量和壓力的作用下膨脹。因此，這些凹形部分會變形，或者在部分凹形部分或在凹形部分和管子之間的連接部分處產(chǎn)生裂紋。
可以把各種催化劑例如氧化催化劑、還原催化劑以及三效尾氣凈化催化劑支承在支承體上。眾所周知，氧化催化劑使廢氣中的有害的一氧化碳以及碳?xì)浠衔锓謩e氧化成無害的二氧化碳和水蒸氣。還原催化劑把有害的氧化氮還原成氮?dú)?。三效尾氣凈化催化劑使一氧化碳和碳?xì)浠衔镅趸⑶沂寡趸€原。所采用的催化劑是根據(jù)需要特別凈化的有害成分來選擇。
該催化劑被至少充分地支承在管子支承體的金屬箔或金屬片上，但是如果需要的話可以支承在管子內(nèi)部表面上。該催化劑可以被支承在金屬箔等的內(nèi)部表面和/或外部表面上。把該催化劑支承在支承體表面的較寬區(qū)域上是優(yōu)選的，以提高該催化劑的凈化能力。支承有催化劑的支承體的區(qū)域或其一部分是根據(jù)中心斷面部分與周圍斷面區(qū)域的比值以及凹形部分的數(shù)量來決定的。
本發(fā)明上述每個(gè)部件實(shí)施方式可以被選擇結(jié)合。


圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的管狀催化劑結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖2為沿著圖1中的直線2-2剖開的斷面圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的管狀催化劑結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的管狀催化劑結(jié)構(gòu)的斷面圖5為第一普通管狀催化劑結(jié)構(gòu)的斷面圖；以及圖6為第二普通管狀催化劑結(jié)構(gòu)的斷面圖。
下文將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行介紹。
在這里，做出三個(gè)(實(shí)施方案1、對比實(shí)施例1以及對比實(shí)施例2)管狀催化劑結(jié)構(gòu)來進(jìn)行測試。
實(shí)施方案1的管狀催化劑結(jié)構(gòu)10顯示在圖1和2中。該催化劑結(jié)構(gòu)由一個(gè)包括一根金屬管子11以及一塊金屬箔12的管狀支承體以及支承在金屬箔的表面上的催化劑19構(gòu)成。由不銹鋼制成的管子11具有圓筒形狀，其內(nèi)徑為25.4mm，厚度為1.2mm，長度為170mm。因此，管子11的整個(gè)斷面面積S1大約為506.5mm2。
由20Cr-5Al制成的箔厚大約為200m的金屬箔12在圓周方向上形成有多個(gè)凹入部分13并且具有圓筒形狀。每個(gè)凹形部分13包括兩個(gè)沿著徑向方向向外延伸的U形斷面部分16以及一個(gè)將它們接連起來的連接部分。所有U形斷面部分14具有相同的結(jié)構(gòu)，每個(gè)都包括一對直立部分14a以及一個(gè)將它們接連起來的頂部部分14b。直立部分14a的高度大約為4mm，這就意味著對著直徑方向的連接部分15之間的距離即沒有設(shè)置金屬箔12的中心部分16的直徑大約為17.4mm。因此中心部分直徑與管子直徑的比值大約為69％。而且，中心部分(中心斷面區(qū)域)的面積S2大約為237.7mm2，與上述管子11的整個(gè)斷面面積S1的比值大約為47％。在這里，周圍斷面區(qū)域部分的面積S3大約為268.8mm2，并且與整個(gè)斷面面積S1的比值大約為53％。
U形斷面部分14的圓周長度比相鄰U形斷面部分14之間的距離更小。金屬箔12在每個(gè)凹形部分13的開口端部處(連接部分17)被連接在管子的內(nèi)部表面上，這樣管子11以及凹進(jìn)部分13在周圍部分處構(gòu)成了流通通道18，每條通道具有梯形斷面形狀。三效尾氣凈化催化劑19(只是部分地示出)被覆蓋在凹形部分13的內(nèi)部和外部表面以及連接部分15的內(nèi)部和外部表面上。
<對比實(shí)施例1>
對比實(shí)施例1的管狀催化劑結(jié)構(gòu)由一個(gè)類似于實(shí)施方案1的管子11、帶有凹形部分的金屬箔和類似于實(shí)施方案1的催化劑19的催化劑構(gòu)成，在該示例中，所述凹形部分的尺寸與實(shí)施方案1的金屬箔12不同。每個(gè)凹形部分的徑向高度為大約8mm，從而導(dǎo)致沿著直徑方向相對的連接部分之間的距離大約為9.4mm。因此中心部分直徑與管子直徑的比值大約為37％。而且中心部分的面積S2大約為69.4mm2，它與上述管子的整個(gè)斷面面積S1的比值為14％。所以，周圍斷面區(qū)域部分的面積S3與整個(gè)斷面面積S1的比值大約為86％。其它地方例如金屬箔材料、凹形部分的數(shù)量等類似于實(shí)施方案1的催化劑結(jié)構(gòu)。
<對比實(shí)施例2>
對比實(shí)施例2的管狀催化劑結(jié)構(gòu)由一個(gè)類似與實(shí)施方案1的管子11、帶有凹形部分的金屬箔和類似于實(shí)施方案1的催化劑19的催化劑構(gòu)成，在該示例中，所述凹形部分的尺寸與實(shí)施方案1的金屬箔12不同。
每個(gè)凹形部分的徑向高度為大約2mm，從而導(dǎo)致沿著直徑方向相對的連接部分之間的距離大約為21.4mm。因此中心部分直徑與管子直徑的比值大約為84％。而且中心部分的面積S2大約為359.5mm2，它與上述管子的整個(gè)斷面面積S1的比值為71％。所以，周圍斷面區(qū)域部分的面積S3與整個(gè)斷面面積S1的比值大約為29％。其它地方例如金屬箔材料、凹形部分的數(shù)量等類似于實(shí)施方案1的催化劑結(jié)構(gòu)。
通過采用實(shí)施方案1以及對比實(shí)施例1和2的管狀催化劑結(jié)構(gòu)來進(jìn)行廢氣凈化測試，它們的結(jié)果如表1和2中所示。在顯示出凈化特性的表1中，通過把((沒有通過催化劑的廢氣中HC濃度)-(通過催化劑的廢氣中的HC濃度))除以(沒有通過催化劑的廢氣中的HC濃度)并乘以100計(jì)算出“HC凈化率”。還有，通過把((沒有通過催化劑的廢氣中CO濃度)-(通過催化劑的廢氣中的CO濃度))除以(沒有通過催化劑的廢氣中的CO濃度)并乘以100計(jì)算出“CO凈化率”。
表2顯示出通過用肉眼觀察變形而判斷出的金屬箔的形狀穩(wěn)定性。在這里，使用2沖程發(fā)動機(jī)反復(fù)進(jìn)行加熱和冷卻來進(jìn)行“冷和熱的測試”，所述加熱是將該催化劑結(jié)構(gòu)在950℃下加熱10分鐘，所述冷卻是在室溫下將它們冷去10分鐘。
如從表1可以明顯看出，對比實(shí)施例1的催化劑結(jié)構(gòu)在HC凈化和CO凈化率方面最好，實(shí)施方案1的催化劑結(jié)構(gòu)次之，對比實(shí)施例2的催化劑結(jié)構(gòu)最差。由于廢氣凈化能力取決于設(shè)置有金屬箔的周圍斷面區(qū)域部分的面積與整個(gè)斷面面積之比(在實(shí)施方案1中為53％，在對比實(shí)施例1中為86％，在對比實(shí)施例2中為29％)，所以可以預(yù)見到這些結(jié)果。
表2
如從表2可以明顯看出，在實(shí)施方案1和對比實(shí)施例2的催化劑結(jié)構(gòu)中，金屬箔沒有出現(xiàn)變形，但是在對比實(shí)施例1的催化劑結(jié)構(gòu)中，金屬箔中出現(xiàn)了變形和局部裂紋。這是由實(shí)施方案1和對比實(shí)施例2的催化劑結(jié)構(gòu)中的中心斷面區(qū)域部分的比率較大(47％和71％)并且對比實(shí)施例1的催化劑中的比率較小(14％)導(dǎo)致的。
在這里，管狀催化劑結(jié)構(gòu)的品質(zhì)是用凈化能力和金屬箔的形狀穩(wěn)定性來評價(jià)的。實(shí)施方案1的催化劑結(jié)構(gòu)在兩個(gè)方面都很好。相反，對比實(shí)施例1的催化劑結(jié)構(gòu)在催化能力方面很好但是在形狀穩(wěn)定性較差，而對比實(shí)施例2中的催化劑結(jié)構(gòu)在形狀穩(wěn)定性方面很好，但是在催化能力方面較差。從整體上來判斷，實(shí)施方案1的催化劑結(jié)構(gòu)是最好的。
一般來說，對于選擇更大的周圍斷面區(qū)域部分與整個(gè)斷面區(qū)域之比而言，則催化劑的催化能力變得更高，同時(shí)金屬箔的穩(wěn)定性變差。怎樣使它們平衡很重要。
在對比實(shí)施例1中的催化劑結(jié)構(gòu)中，通過選擇中心部分的半徑與管子半徑之比為37％，也就是說，通過選擇中心斷面區(qū)域部分的面積與整個(gè)斷面面積之比為14％，從而把中心部分的尺寸設(shè)定得非常小。然而，它的HC凈化率和CO凈化率大約是實(shí)施方案1中的催化劑結(jié)構(gòu)的1.1倍。從這個(gè)實(shí)施可以判斷出，凹形部分13的徑向高度(4mm)過長并不會提高凈化能力多少，但是會降低形狀穩(wěn)定性。根據(jù)上述要求，高度大約為5mm的凹形部分好象具有較高的催化劑凈化能力，并且能保持凹形部分的形狀穩(wěn)定性。當(dāng)凹形部分的高度為5mm時(shí)，中心部分的半徑與管子半徑之比為61％，這就意味著中心斷面區(qū)域部分的面積與整個(gè)斷面面積之比為37％。
另一方面，在對比實(shí)施例2的催化劑結(jié)構(gòu)中，HC凈化率和CO凈化率都比實(shí)施方案1的要差。從這個(gè)實(shí)施可以判斷出，大大降低凹形部分13的徑向高度(4mm)并不令人滿意。徑向高度低至3.5mm的凹形部分13好象和徑向高度為4mm的凹形部分的凈化能力相同。在這種情況下，中心部分半徑與管子半徑之比為72％，這就意味著中心斷面區(qū)域部分的面積與整個(gè)斷面面積之比為52％。
根據(jù)金屬箔的形狀和尺寸、凹形部分的數(shù)量和形狀以及催化劑在支承體上的支承面積，中心部分半徑與管子半徑的比值在45％到77％的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇并且中心斷面區(qū)域部分的面積與整個(gè)斷面面積的比值在20％到60％的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。
在實(shí)施方案1的管狀催化劑結(jié)構(gòu)中，與圖5中所示的普通催化劑結(jié)構(gòu)50不同的是，該金屬箔12沒有任何徑向設(shè)置在連接部分13內(nèi)部的部分。因此，就不怕金屬箔12被流經(jīng)管子11的中心部分的高溫高壓廢氣損壞。
<實(shí)施方案2>
圖3中所示的實(shí)施方案2的管狀催化劑結(jié)構(gòu)20在金屬箔的凹形部分的形狀方面與實(shí)施方案1的催化劑結(jié)構(gòu)10不同。
在所述催化劑結(jié)構(gòu)20中，裝在管子21中的金屬箔22的每個(gè)凹形部分23都由兩個(gè)沿著圓周方向連續(xù)形成的V形斷面部分24構(gòu)成。每個(gè)V形斷面部分24在其開口端處被連接在金屬箔的圓筒形部分25的外部圓周表面上，并且在其頂部部分被連接在管子21的內(nèi)部圓周表面上。
催化劑結(jié)構(gòu)20的尺寸例如管子21的內(nèi)部直徑以及金屬箔22的凹形部分23的徑向高度選得和實(shí)施方案1的催化劑結(jié)構(gòu)的相同。因此，中心部分的半徑與管子半徑之比為69％，這就意味著中心斷面區(qū)域部分與整個(gè)斷面面積之比為47％。
該管狀催化劑結(jié)構(gòu)20能夠提供和上述實(shí)施方案1的催化劑結(jié)構(gòu)相同的催化劑催化能力以及金屬箔22的形狀穩(wěn)定性。
<實(shí)施方案3>
圖4中所示的實(shí)施方案3的管狀催化劑結(jié)構(gòu)30在金屬箔的凹形部分的形狀方面與實(shí)施方案1的催化劑結(jié)構(gòu)10不同。
在所述催化劑結(jié)構(gòu)30中，裝在管子31中的金屬箔32的每個(gè)凹形部分33都由兩個(gè)沿著圓周方向向外突出的V形斷面部分34以及一個(gè)設(shè)在它們之間以把它們連接起來的連接部分35構(gòu)成。也就是說，每個(gè)V形斷面部分34包括一對直立部分34a，這樣凹形部分33由V形斷面部分34的直立部分34a、連接部分35以及相鄰V形斷面部分34的直立部分34a所限定。每個(gè)凹形部分33在其開口端處即在V形斷面部分34的底部部分處被連接在管子的內(nèi)部圓周表面上。
催化劑結(jié)構(gòu)30的尺寸例如管子31的內(nèi)部直徑以及金屬箔32的凹形部分33的徑向高度選得和實(shí)施方案1的催化劑結(jié)構(gòu)的相同。因此，中心部分的半徑與管子半徑之比為69％，這就意味著中心斷面區(qū)域部分與整個(gè)斷面面積之比為47％。
該管狀催化劑結(jié)構(gòu)30能夠提供和上述實(shí)施方案1的催化劑結(jié)構(gòu)相同的催化劑催化能力以及金屬箔32的形狀穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種用于廢氣凈化的管狀催化劑結(jié)構(gòu)，包括(a)一個(gè)管狀支承體，該支承體包括一根金屬管子11以及裝在所述金屬管中的一塊圓筒形金屬箔12或金屬片，并且該支承體設(shè)有沿著圓周方向連續(xù)地形成以沿著徑向方向向外和向內(nèi)凹的凹形部分13；以及(b)一種至少支承在支承體的所述金屬箔或所述金屬片上的催化劑材料，其特征在于，所述金屬箔12或金屬片沿著除了金屬管子斷面的中心部分的金屬管子11的內(nèi)部圓周表面設(shè)置，并且沒有設(shè)置金屬箔或金屬片的中心斷面區(qū)域與由管子內(nèi)部圓周表面所限定的金屬管子的整個(gè)斷面區(qū)域之比被選定為20％到60％。
2.一種如權(quán)利要求1所述的用于廢氣凈化的管狀催化劑結(jié)構(gòu)，其中所述沒有設(shè)置金屬箔或金屬片的中心部分的斷面半徑與管子半徑之比被選定為45％到77％。
3.一種如權(quán)利要求1所述的用于廢氣凈化的管狀催化劑結(jié)構(gòu)，其中所述沒有設(shè)置金屬箔或金屬片的中心斷面區(qū)域部分的面積與整個(gè)斷面面積之比被選定為31％到52％。
4.一種如權(quán)利要求2所述的用于廢氣凈化的管狀催化劑結(jié)構(gòu)，其中所述沒有設(shè)置金屬箔或金屬片的中心部分的斷面半徑與管子半徑之比被選定為55％到72％。
5.一種如權(quán)利要求2所述的用于廢氣凈化的管狀催化劑結(jié)構(gòu)，其中所述金屬箔或金屬片的凹形部分中的每一個(gè)都具有兩個(gè)沿著徑向方向向外突出的相鄰U形斷面部分以及一個(gè)把這兩個(gè)U形斷面部分連接起來的連接部分。
6.一種如權(quán)利要求2所述的用于廢氣凈化的管狀催化劑結(jié)構(gòu)，其中所述金屬箔或金屬片的凹形部分中的每一個(gè)都具有兩個(gè)沿著徑向方向向外突出的相鄰V形斷面部分。
7.一種如權(quán)利要求2所述的用于廢氣凈化的管狀催化劑結(jié)構(gòu)，其中所述金屬箔或金屬片的凹形部分中的每一個(gè)都具有兩個(gè)沿著徑向方向向外突出的相鄰V形斷面部分以及一個(gè)把這兩個(gè)V形斷面部分連接起來的連接部分。
8.一種如權(quán)利要求5、6或7所述的用于廢氣凈化的管狀催化劑結(jié)構(gòu)，其中所述催化劑材料被支承在金屬管的內(nèi)部圓周表面以及金屬箔或金屬片的內(nèi)部表面和外部表面上。
9.一種如權(quán)利要求5、6或7所述的用于廢氣凈化的管狀催化劑結(jié)構(gòu)，其中所述金屬箔或金屬片的凹形部分在其開口端處被連接在金屬管子的內(nèi)部表面上，這樣凹形部分的凹入部分在金屬管子的周圍部分處形成一條流動通道。
10.一種如權(quán)利要求8或9所述的用于廢氣凈化的管狀催化劑結(jié)構(gòu)，其中所述凹形部分的開口端部被連接在金屬管子的內(nèi)部圓周表面上，這樣凹形部分的空腔與金屬管子一起在金屬管子周圍部分形成流通通道。
全文摘要
本發(fā)明試圖提供一種管狀催化劑結(jié)構(gòu)10,該催化劑結(jié)構(gòu)具有高催化能力以及優(yōu)良的耐高溫特性。該催化劑結(jié)構(gòu)由一個(gè)包括一根金屬管子11和一塊裝在其中并設(shè)有多個(gè)在圓周上形成的凹形部分13的圓筒形金屬箔12的管狀支承體以及支承在所述金屬箔上的催化劑材料19構(gòu)成。在這種催化劑結(jié)構(gòu)中,金屬箔12沿著除了金屬管子斷面的中心部分的管子11的內(nèi)部圓周表面設(shè)置。還有,沒有設(shè)置金屬箔12的中心斷面區(qū)域部分的面積與由管子內(nèi)部圓周表面所限定的管子11的整個(gè)斷面面積之比被選定為20%到60%。
文檔編號B01J35/00GK1367042SQ0111138
公開日2002年9月4日 申請日期2001年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月23日
發(fā)明者佐藤真康, 尾澤照彥 申請人:科塔拉株式會社