催化转化器制造技术

一种催化转化器(10)，是串联搭载有使废气流通的2个窝孔结构的基体材料、即上游侧的第1基体材料(2)和下游侧的第2基体材料(3)而成的催化转化器，第1基体材料(2)的窝孔密度均一，第2基体材料(3)由窝孔密度相对高的中央区域(3a)和窝孔密度相对低的周边区域(3b)构成。

【技术实现步骤摘要】
催化转化器
本专利技术涉及一种催化转化器，其被容纳固定在构成废气(exhaustgas)的排气系统的配管内。
技术介绍
在各种产业界，在世界范围内进行了针对环境影响负荷降低的各种努力，其中尤其在汽车产业，燃料消耗率性能优良的汽油发动机车自不必言，混合动力车、电动汽车等所谓的环保车的普及以及针对其性能的进一步提高的开发日渐推进。除了这样的环保车的开发外，还在积极进行对从发动机排出的废气进行净化的废气净化催化剂的相关的研究。该废气净化催化剂包含氧化催化剂、三元催化剂、NOx储存还原催化剂(storagereductioncatalyst)等，在该废气净化催化剂中发现有催化剂活性的是铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等贵金属催化剂，贵金属催化剂一般以附着在由氧化铝等多孔氧化物构成的载体上的状态来使用。在将车辆发动机和消声器相连的废气的排气系统中一般配设有用于对废气进行净化的催化转化器。发动机有时会排出CO、Nox、未燃烧的HC、VOC等对环境有害的物质，为了将这样的有害物质转换为能够容许的物质，通过使废气穿过催化转化器，从而CO被转换为CO2，NOx被转换为N2和O2，VOC燃烧并生成CO2和H2O，其中，催化转化器是将在载体上附着有Rh、Pd、Pt这样的贵金属催化剂的催化剂层配设在基体材料的窝孔(cell)壁面上而成的。顺便提及，作为
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(relatedart)的催化转化器的实施方式，能够例举出：将2个窝孔结构的基体材料沿废气的流通方向配设而成的串联(tandem)型催化转化器。该串联型的催化转化器使上游侧的基体材料和下游侧的基体材料所附着的贵金属催化剂种类、附着量等变化，来实现高的催化剂活性。此处，图7示出了
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的将2个基体材料串联地搭载而成的催化转化器。如该图所示，有如下形态的催化转化器：在构成配管系统的管路H的内部，在废气流动上游侧(前侧、Fr侧)和下游侧(后侧、Rr侧)分别配设有各1个，总计2个窝孔结构的基体材料K1、K2，在这些基体材料K1、K2各自的窝孔壁面上形成有由载体和附着于该载体的贵金属催化剂构成的催化剂层。在该催化转化器中，一般基体材料K1、K2的窝孔密度都是均匀的。顺便提及，由于气流一般在不存在与管路H的壁面产生摩擦的影响的管路的中心部(基体材料的中心部)以相对高的流速在基体材料内流通，因此图7所示的窝孔结构的基体材料存在的问题是：由于基体材料K1、K2的截面中央区域与周边区域相比废气的流速分布高，由此导致在周边区域流通的废气量减少，因此该区域的催化剂不能被充分利用，作为结果，就不能充分利用基体材料整体的催化剂。对于这样的问题，日本特开平9-317454公开了如下催化转化器：对图7所示的以往的串联型的催化转化器的构成加以改良，通过对气流上游侧的基体材料和下游侧的基体材料双方，在各中央区域和周边区域使窝孔密度变化，从而能够将催化转化器整体的流速分布、温度分布平均化。图8中模拟了日本特开平9-317454公开的催化转化器。在该图所示的催化转化器中，在上游侧的基体材料K1中，中央区域K1a与周边区域K1b相比窝孔密度高；在下游侧的基体材料K2中，反而周边区域K2b与中央区域K2a相比窝孔密度高。在具备这样的窝孔密度形态的基体材料K1、K2的催化转化器中，废气一边沿X1方向流动一边进入催化转化器后，在上游侧的基体材料K1中，废气以窝孔密度低而气体容易流动的周边区域K1b为主而流动(X1’方向)，接下来在下游侧的基体材料K2中，废气同样以窝孔密度低而气体容易流动的中央区域K2a为主而流动。然而，如图8所示那样，在废气相对于催化转化器最初流入的上游侧的基体材料K1的中央区域K1a的窝孔密度高的形态下，对于流入该中央区域K1a的流速分布高的废气流动造成的压力损失高，作为结果，由于废气向基体材料K1的流动被阻碍，因此废气向催化转化器的流入量降低。而且，若这样废气相对于催化转化器的流入量下降，则对于催化转化器的热供给也会自然降低，发动机起动之后的预热性会降低。随着该发动机刚起动之后的预热性的降低，促进HC、Nox等的排放(冷排放，coldemission)。另外，日本特开2000-97019公开了在上游侧配置有中央区域的窝孔密度高的基体材料、并在下游侧配置有窝孔密度均匀的基体材料的构成的催化转化器(此处为汽车用排气处理装置)。但是，即使根据日本特开2000-97019所公开的催化转化器，也与日本特开平9-317454同样，由于上游侧的基体材料的中央区域的窝孔密度高，因此阻碍废气流动，废气的流入量降低这样的问题依然存在。
技术实现思路
本专利技术在于提供一种催化转化器，其发动机刚起动之后的预热性较好，并且有效活用催化剂整体而废气净化性能优良。本专利技术的形态的催化转化器涉及如下的催化转化器：包括串联搭载的上游侧的第1基体材料和下游侧的第2基体材料，每个所述第1基体材料和所述第2基体材料是窝孔结构且废气在所示第1基体材料和所述第2基体材料流通，第1基体材料的窝孔密度均一，第2基体材料包括具有第一窝孔密度的中央区域和具有第二窝孔密度的周边区域，所述第二窝孔密度比所述第一窝孔密度低。上述催化转化器涉及从废气流动的上游侧依次具有第1、第2这2个窝孔结构的基体材料的串联型的催化转化器，第1基体材料整体采用窝孔密度均匀的基体材料，位于下游侧的第2基体材料是中央区域与周边区域相比窝孔密度高的基体材料。通过该构成，由于一方的基体材料的窝孔密度均一，因此与2个基体材料都使窝孔密度变化的形态相比，在易于制造的方面具有优点。并且，通过将废气在位于下游侧的第2基体材料的截面内的流速分布尽可能缓和来实现其均一化，从而该效果也会波及到位于上游侧的第1基体材料，废气在第1基体材料的截面内的流速分布也被尽可能地缓和，从而实现其均一化。其结果是，能够有效利用第1、第2基体材料所有的催化剂，能够提高废气净化性能。这样，对于串联型的2个基体材料，通过使下游侧的基体材料的截面内的窝孔密度变化来实现废气的流速分布的均一化，从而该效果也有助于废气在位于上游侧且窝孔密度均匀的基体材料中的流速分布的均一化，这样的作用是由上述催化转化器起到的新颖的作用。而且，由于位于上游侧的基体材料的窝孔密度均匀，例如由于中央区域不是高的窝孔密度，因此抑制了废气最初流入的上游侧的基体材料对于废气流动的造成压力损失的上升，保证了良好的废气流动及因此导致的对于催化转化器的良好的热供给，保证了发动机刚起动之后的高预热性。此外，根据本专利技术的专利技术人等的验证，通过在第2基体材料中将中央区域的第一窝孔密度相对于周边区域的第二窝孔密度设定在大于1倍、且2倍以下的范围，从而证实了成为排放减少效果极高的催化转化器。此处，作为使用的窝孔结构的基体材料，除了由氧化镁、氧化铝和二氧化硅的复合氧化物构成的堇青石(cordierite)、碳化硅等陶瓷原材料构成的基体材料之外，能够例举出金属原材料等陶瓷原材料以外的原材料的基体材料。另外，其构成能够采用具备四边形、六边形、八边形等许多格状轮廓的窝孔的所谓的蜂窝结构体。另外，作为构成在基体材料的窝孔壁面上形成的催化剂层的载体，能够例举出以是多孔氧化物的氧化铈(CeO2)、氧化锆(ZrO2)和氧化铝(Al2O3)的至少1种作为主成分的氧化物，能够例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化转化器(10)，包括串联搭载的上游侧的第1基体材料(2)和下游侧的第2基体材料(3)，每个所述第1基体材料(2)和所述第2基体材料(3)是窝孔结构且废气在所示第1基体材料(2)和所述第2基体材料(3)流通，所述催化转化器(10)的特征在于，第1基体材料(2)的窝孔密度均一，第2基体材料(3)包括具有第一窝孔密度的中央区域(3a)和具有第二窝孔密度的周边区域(3b)，所述第二窝孔密度比所述第一窝孔密度低。

【技术特征摘要】
2013.11.07 JP 2013-2312911.一种催化转化器(10)，包括串联搭载的废气流入的上游侧的第1基体材料(2)和所述废气流出的下游侧的第2基体材料(3)，每个所述第1基体材料(2)和所述第2基体材料(3)是窝孔结构且所述废气在所述第1基体材料(2)和所述第2基体材料(3)流通，所述催化...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木悠生，铃木宏昌，松原浩之，林真大，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP