采用导向感应加热的气态排放物处理装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于处理气态排放物的组件，组件包括具有用于使排放物气体通过的巢室的基体。金属线的长度位于巢室的选定巢室中，感应加热线圈安装在基体附近，以用于产生变化的电磁场。这样，金属线被加热，导致加热基体并且加热在巢室中流动的废气。金属线非均匀地分布在基体上，以获得预期的加热模式。

Gaseous emission treatment device and method using guided induction heating

The present invention relates to a module for treating gaseous emissions comprising a substrate having a nest chamber for passing gas through the exhaust gas. The length of the wire is located in the selected nest chamber of the nest chamber, and the induction heating coil is mounted near the base for generating a variation of the electromagnetic field. Thus, the wire is heated, resulting in heating of the substrate and heating of the exhaust gas flowing in the nest chamber. The metal wires are distributed uniformly over the substrate to obtain the desired heating pattern.

【技术实现步骤摘要】
相关专利的交叉引用本申请要求享有以下优先权：·2015年9月29日提交的名称为“采用定向感应加热的催化转化器结构”的美国临时申请序列No.62234166；·2015年11月20日提交的名称为“采用受控感应加热的催化转化器系统和使用方法”的美国临时申请序列No.62258071；·2016年3月11日提交的名称为“用于感应加热的结构”的美国临时申请序列No.62306885；以及·2016年4月14日提交的名称为“感应加热结构”的美国临时申请序列No.62322719。
本专利技术涉及用于处理废气以减少有害污染的催化转化器、颗粒过滤器(PF)及类似结构的结构和操作方法，并且本专利技术具有特定但非排他性的应用以减少内燃机在启动以及空转时产生的污染物。
技术介绍
美国运输部(DOT)和美国环境保护局(EPA)已经建立了设定国家温室气体排放标准的美国联邦条例.从2012年型车辆开始，要求汽车制造商的车群范围内的温室气体排放每年减少大约百分之五。包含在要求中的是，例如新标准命令在2016年型车中，新型客车、轻型货车以及中型客车的预估组合平均排放水平必须不大于每英里250克二氧化碳(CO2)。催化转化器和DPF用在内燃机中来减小在燃料被燃烧时产生的有害废气排放物，以作为燃烧循环的一部分。在这些排放物中，值得注意的是一氧化碳和一氧化氮.这些气体危及健康，但可以通过分别被氧化为二氧化碳和氮气/氧气而被转化为毒性较小的气体.其它的有害气态排放物产品(包括未被燃烧的烃类)也可以通过氧化或还原而被转化为毒性较小的形式。如果转化过程在高温下以及存在适当催化剂的情况下进行，则转化过程可以被影响或被加速，该适当催化剂与待被处理以及转化为良性气态形式的特定有害排放物气体相匹配。例如，用于将一氧化碳转化为二氧化碳的典型催化剂是微细分碎的铂和钯，而用于将一氧化氮转化为氮气和氧气的典型催化剂是微细分碎的铑.催化转化器和PF在低温(即从环境空气启动温度到300℃量级的温度或点火温度的运行温度)时效率低，点火温度是金属催化剂开始加速前述污染物转化过程的温度.点火温度经常被表征为有害排放物中出现50％降低时的温度，并且对于汽油而言该温度是大约300℃。低于点火温度时，很少乃至无催化作用发生。因而这是车辆日常使用期间的一个产生车辆大部分污染排放物的时期.使催化转化器或PF尽可能快速地变热对于减少低温启动排放而言是重要的.共同在审的美国专利申请14452800(采用感应加热的催化转化器结构)示出了一种具有基体的催化转化器组件，所述基体具有用于使排放物气体通过其中的多个巢室.金属位于基体中的预定位置处，并且电磁场发生器被安装在基体附近，以用于产生变化的电磁场，从而感应地加热金属并因此加热基体。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，一种用于处理气态排放物的组件包括：具有用于使排放物气体通过的多个巢室的基体、位于所述多个巢室的第一组的每一个中的相应长度的金属线、以及感应加热线圈，感应加热线圈被安装在基体附近，以用于产生变化的电磁场，从而感应地加热金属线的长度并且从而加热基体，其中，金属线非均匀地分布在基体上，以便在基体处获得预期的感应加热模式。在一个实施例中，相对更高集中度的每单位体积的金属线朝向基体的中央设置，以补偿由感应加热线圈在中央处产生的电磁通量随着远离感应加热线圈而下降的事实。在另一实施例中，在径向上远离基体中央的区域中的巢室包含很少的金属线或不包含金属线，从而在感应加热线圈处产生的电磁通量不被吸收在这些区域中，而是替代地朝向基体中央更深地穿透.在另一实施例中，相对更高集中度的金属线位于基体的中央和外周之间的一些中间位置处，由此在中间层内产生的热量向内朝向基体的中央流动并且向外朝向基体的外周流动。根据本专利技术的另一方面，一种用于处理气态排放物的组件包括基体、位于基体中的金属、以及感应加热线圈，所述基体具有前端、后端、用于使排放物气体从前端到后端通过的多个巢室，感应加热线圈被安装在基体附近，以用于产生变化的电磁场，从而感应地加热金属并且从而加热基体，其中基体的前端附近比基体的后端附近的金属的集中度更大。在一个实施例中，基体在后端附近处不具有感应加热金属，并且所有的感应加热金属定位在前端附近.在这种实施例中，感应加热线圈可以仅在基体的对应于感应加热金属位置的一部分长度上延伸。金属可以被构造为短于基体全长的线段。根据本专利技术的另一方面，一种用于处理气态排放物的组件包括：具有用于使排放物气体通过的多个巢室的基体、位于所述多个巢室的第一组的每一个中的相应长度的金属线、以及感应加热线圈，感应加热线圈被安装在基体附近，以用于产生变化的电磁场，从而感应地加热金属线的长度并且从而加热基体，其中巢室的第一组的每一个中的金属被构造为回路导体。在一个实施例中，回路导体可以是中空的金属线.根据本专利技术的另一方面，一种用于处理气态排放物的组件包括：具有用于使排放物气体通过的多个巢室的基体、位于多个巢室的第一组的每一个中的相应长度的金属线、以及感应加热线圈，感应加热线圈被安装在基体附近，以用于产生变化的电磁场，从而感应地加热金属线的长度并且从而加热基体，其中所述多个巢室的第一组中的金属线被连接在一起，以形成一个连续的感应回路导体.根据本专利技术的另一方面，一种用于处理气态排放物的组件包括：具有用于使排放物气体通过的多个巢室的基体、位于所述多个巢室的第一组的每一个中的相应长度的金属线、以及感应加热线圈，感应加热线圈被安装在基体附近，以用于产生变化的电磁场，从而感应地加热金属线的长度并且从而加热所述基体，其中所述多个巢室的第一组中的金属线具有中空横截面和开放横截面形状中之一，通常是L、C、U和V形横截面中的一者.在一个构造中，至少一根金属线倚靠并且覆盖巢室的内壁的一部分，其中金属线被包含在所述一部分内壁中，而留下巢室的内壁的其它部分暴露到沿着巢室通过的废气，这种暴露的内壁部分承载污染物处理催化剂层.优选地，同样暴露到沿着巢室通过的废气的一部分金属线同样也承载污染物处理催化剂层。根据本专利技术的另一方面，一种用于处理气态排放物的组件包括：基体、位于所述多个巢室的第一组的每一个中的相应长度的金属线、以及感应加热线圈，基体具有前端、后端、用于使排放物气体从前端到后端通过的多个巢室，感应加热线圈被安装在基体附近，以用于产生变化的电磁场，从而感应地加热金属线的长度并且从而加热基体，其中金属线的端部在前端处从基体的前面突出.在示例性的实施例中，感应加热线圈延伸超过所述前面，从而感应加热线圈的一部分邻近突出的金属线端部。在用于处理在前端处被导入巢室中的气态排放物的组件的操作中，突出的端部可以发挥作用，以打破被引导的气态排放物的波前(wavefront)，从而减少背压(backpressure).在用于处理在前端处被引入巢室中的气态排放物的组件的操作中，突出的端部在被感应加热时能够发挥作用，以便在气态排放物进入巢室内之前预加热气态排放物.在一个实施例中，感应的螺旋回路加热元件也安装在基体的入口面处并且可以连接到一个或多个突出的金属线端部上.附图说明为了进行简单且清楚的说明，附图中示出的元件没有按照同样的比例绘制。例如，为清楚起见，一些元件的尺寸相对于其它元件被放大。当参照附图考虑以下说明书和权利要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理气态排放物的组件，所述组件包括：具有用于使排放物气体通过的多个巢室的基体、位于所述多个巢室的第一组的每一个中的相应长度的金属线、以及感应加热线圈，感应加热线圈安装成靠近基体，以用于产生变化的电磁场，从而感应地加热金属线的长度并且从而加热基体，其中，金属线非均匀地分布在基体上，以在基体处获得预期的感应加热模式。

【技术特征摘要】
2015.09.29 US 62/234,166;2016.03.11 US 62/306,885;1.一种用于处理气态排放物的组件，所述组件包括：具有用于使排放物气体通过的多个巢室的基体、位于所述多个巢室的第一组的每一个中的相应长度的金属线、以及感应加热线圈，感应加热线圈安装成靠近基体，以用于产生变化的电磁场，从而感应地加热金属线的长度并且从而加热基体，其中，金属线非均匀地分布在基体上，以在基体处获得预期的感应加热模式。2.如权利要求1所述的组件，金属线的位置被选择，以便在基体的至少一部分中获得基本均匀的感应加热。3.如权利要求1或2所述的组件，每单位基体体积的金属线的集中度朝向基体的中央处比基体的外周处更大。4.如权利要求1、2或3所述的组件，组件具有用于待处理的气态排放物进入的前部和用于处理过的气态排放物出来的后部，基体的每单位基体体积的金属线的集中度在前部附近处比后部附近处相对更大。5.如权利要求1至4中的任一项所述的组件，至少一些金属线的长度是仅仅部分地沿着巢室的长度延伸的线段。6.如权利要求5所述的组件，其中，线段位于基体的前部处，而不位于基体的后部处，感应加热线圈在组件的前部处安装在基体附近。7.如权利要求5所述的组件，其中，巢室的第一组的第一子组中的线段比巢室的第一组的第二子组中的线段更长。8.如权利要求7所述的组件，其中，第一子组的巢室比第二子组的巢室更靠近基体的中央。9.如权利要求5所述的组件，第一组的巢室每个均包含沿着相应巢室的长度分布的多个不连续的金属线长度。10.如权利要求1至9中的任一项所述的组件，基体具有用于待处理的气态排放物进...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·克劳福德，J·道格拉斯，
申请(专利权)人：排放方案先进技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA