專利名稱：格柵結(jié)構(gòu)體容納容器及其組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及格柵結(jié)構(gòu)體容納容器及其組件，可應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)的排放氣體凈化用，除臭用催化劑載體或過濾器，或者利用催化劑作用的化學(xué)反應(yīng)器，例如用于燃料電池用改性器等的催化劑用載體或過濾器。
隨著近來對排氣管制的強(qiáng)化，一方面進(jìn)行改進(jìn)，降低由發(fā)動機(jī)本身排出的碳化氫(HC)，一氧化碳(CO)，氧化氮(NOx)等有害物質(zhì)的排放量，另一方面對現(xiàn)在成為主流的三元催化劑也進(jìn)行了改進(jìn)，利用兩種效果減少有害物質(zhì)的排放量。
然而，隨著這種排氣管制的強(qiáng)化所進(jìn)行的改善，降低了發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)行進(jìn)狀態(tài)整體的排放物，接近于發(fā)動機(jī)剛剛起動之后所排出的有害物質(zhì)的量。例如，在作為美國限制行進(jìn)周期的FTP-75周期中，在發(fā)動機(jī)剛剛起動之后的140秒鐘的Bsg-1模式中，其排放量相當(dāng)于在整個行進(jìn)周期中排放的總排放量的60～80％。這是因為，特別是在發(fā)動機(jī)剛起動之后(Bag-1A)，由于排放氣體溫度低，催化劑活性不夠，有害物質(zhì)未被凈化而直接通過催化劑的緣故。
此外，在發(fā)動機(jī)剛剛起動之后，燃燒狀態(tài)也不穩(wěn)定，成為左右三元催化劑的凈化性能的重要因素的排放氣體的空燃比(A/F)，即排放氣體中含氧量的比例變化的原因。人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)A/F為14.7的理論空燃比時，催化劑的凈化性能最有效。作為催化劑，一般采用將具有很高的表面面積的微孔結(jié)構(gòu)的γ氧化鋁載置于格柵結(jié)構(gòu)體的一種的陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的格柵間隔壁的表面上，而將作為催化劑成分的鉑，鈀，銠等貴金屬成分載置在這種氧化鋁上。
因此，目前采用下述各種方法，即，為使發(fā)動機(jī)剛剛起動后的催化劑的溫度快速上升，將催化劑的位置盡可能地靠近發(fā)動機(jī)，置于排放氣體溫度高的部位，或為使催化劑本身的熱容量下降，減薄格柵的間隔壁，或為使快速吸收排放氣體的熱量并且增加催化劑與排放氣體的接觸面積而增加載體的格柵密度。
對于發(fā)動機(jī)方面則進(jìn)行改進(jìn)，盡可能使A/F快速達(dá)到理論空燃比。同時對于催化劑，為了盡可能緩和A/F的變化，與具有催化劑作用的鉑，銠，鈀等貴金屬一起添加二氧化鈰和氧化鋯，貯存并脫去排放氣體中的氧。這些貴金屬或氧貯存物質(zhì)分散存在于載置于作為載體的多孔質(zhì)格柵間隔壁(棱)表面上的γ氧化鋁層的微孔內(nèi)。
作為催化劑用蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，以具有高耐熱性低熱膨脹率的陶瓷的堇青石材料為主，蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的格柵結(jié)構(gòu)，作為汽車排放氣體凈化催化劑用載體，格柵形狀一般為正方形，但此外也存在長方形，三角形，六角形，圓形等。此外，也有的采用把耐熱性不銹鋼軋制箔進(jìn)行彎曲，與平板狀的不銹鋼箔相互組合卷繞成波紋狀制成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，在這種情況下，格柵的形狀為正弦波狀。
汽車排放氣體凈化催化劑用載體格柵間隔壁的厚度絕大部分為0.11mm～0.17mm，格柵密度為300～1200cpsi，但也有的間隔壁的厚度更薄，為0.02mm～0.10mm。在作為熱交換器使用時，也存在1200cpsi以上的高格柵密度結(jié)構(gòu)。格柵結(jié)構(gòu)由格柵間隔壁的厚度和格柵的密度決定。格柵密度通常用cpsi表示，例如，所謂格柵密度為400cpsi指的是每平方英寸具有400個格柵，cpsi是cells per sguare inch(每平方英寸格柵數(shù))的縮寫。格柵壁厚也稱之為棱厚，過去用mil(密耳)單位表示。1mil(密耳)為千分之一英寸，約0.025mm。
過去用含有蛭石的熱膨脹性材料制成的墊塊夾持格柵結(jié)構(gòu)體并封裝在金屬容器內(nèi)(參見美國專利第5,207,989號及美國專利第5,385,873號)，但在這種情況下，由于熱膨脹使表面壓縮力急劇增大，在薄壁的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體等的格柵結(jié)構(gòu)體中，使結(jié)構(gòu)體強(qiáng)度下降，急劇增大的表面壓縮力容易超過結(jié)構(gòu)體強(qiáng)度(等靜壓強(qiáng)度)，增加格柵結(jié)構(gòu)體被破壞的可能性。此外，熱膨脹性墊塊超過800℃左右時，其壓縮性能開始急劇惡化，在達(dá)到1000℃左右時，表面壓縮力消失，不能夾持格柵結(jié)構(gòu)體。與此相反，在采用不含蛭石的非熱膨脹性材料的墊塊的情況下(參見美國專利第5,580,532號，專利第2798871號)，面壓隨溫度上升的變化非常小，即使在1000℃面壓也幾乎不降低，可以夾持格柵結(jié)構(gòu)體。


圖12是將兩種類型的墊塊夾持在兩個平板之間一面，用測力傳感器在賦予壓縮力的狀態(tài)下在電爐內(nèi)加熱一面測量表面壓力變化的結(jié)果。將試樣切割成50×50mm并夾持在石英玻璃板之間，裝在備有電爐的試驗機(jī)中。在室溫狀態(tài)下，經(jīng)由測力傳感器對試樣施加2kg/cm2的壓力。加熱電爐，將電爐內(nèi)周圍的溫度從100℃上升到1000℃，每隔100℃測量其表面壓力。熱膨脹性墊塊為含有蛭石的市售墊塊，作為非膨脹性墊塊，為市售的氧化鋁纖維型的非熱膨脹性墊塊(商品名マフテツク，Mufflex，保溫(隔音)纖維板)。即使對于非熱膨脹性墊塊，在纖維材料為硅酸鋁質(zhì)的情況下，不會看到像膨脹性墊塊那樣的表面壓力急劇增大，從超過800℃左右開始，表面壓力下降，在1000℃左右時，殘余表面壓力消失。
過去，代替熱膨脹性夾持材料采用非膨脹性夾持材料，進(jìn)行薄壁化的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體等格柵結(jié)構(gòu)體的夾持，但當(dāng)把作為夾持材料的墊塊卷繞在格柵結(jié)構(gòu)體周圍之后，在封裝到金屬容器內(nèi)的場合，在墊塊的結(jié)合部容易引起錯位，易于使表面壓力增高。此外，在把卷繞有墊塊的格柵結(jié)構(gòu)體壓入金屬容器內(nèi)時，墊塊會錯入到壓入方向，易使皺褶靠近墊塊，在該部位處也容易使表面壓力增大。因此，使作用在格柵結(jié)構(gòu)體外周面上的表面壓縮力分布不均勻。當(dāng)部分增大的表面壓縮力超過格柵結(jié)構(gòu)體的等靜壓強(qiáng)度時，會破壞格柵結(jié)構(gòu)體。此外，由于表面壓力分布不均勻，在實際使用當(dāng)中，由于發(fā)動機(jī)的振動及排放氣體壓力等也容易使格柵結(jié)構(gòu)體錯位。
格柵結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度由“等靜壓破壞強(qiáng)度試驗”進(jìn)行測定。這是一種把作為格柵結(jié)構(gòu)體的載體置于橡膠制筒狀容器內(nèi)，用鋁制板加蓋，在水中進(jìn)行各向同性加壓壓縮的試驗，是一種將載體于外周面夾持在轉(zhuǎn)換器盒體上的情況下模擬壓縮負(fù)荷加載的試驗，等靜壓強(qiáng)度按照社團(tuán)法人汽車技術(shù)會發(fā)行的汽車標(biāo)準(zhǔn)JASO標(biāo)準(zhǔn)M505-87中的規(guī)定，由載體破壞時的加壓壓力值表示。汽車排氣用催化劑轉(zhuǎn)換器通常采用借助在外周面上夾持載體的封裝結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，載體的等靜壓強(qiáng)度在密封裝置上時強(qiáng)度高更為理想。
通常，作為汽車排放氣體凈化催化劑用載體，采用陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，當(dāng)格柵間隔壁的厚度低于0.100mm且開口率超過85％時，等靜壓強(qiáng)度很難保持在10kg/cm2以上。
圖13表示，將利用電接觸電阻的壓力敏感片夾在堇青石質(zhì)陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)體(φ106mm×150mm，格柵結(jié)構(gòu)2.5mil/900cpsi)與夾持材料的墊塊之間，壓入不銹鋼容器(409號不銹鋼，板厚1.5mm)內(nèi)或者卷邊折縫安裝時測定表面壓力，與計算時所設(shè)計的表面壓力進(jìn)行比較所得結(jié)果的一個例子。不管在那種封裝方法中，實際測得的最大表面壓力值均發(fā)生在與墊塊的接合部，顯示出比平均表面壓力高的數(shù)值。特別是在壓入封裝時，在墊塊壓入側(cè)的前半部比后半部，總體來講，表面壓力增高。此外，在使用陷型模鍛或旋轉(zhuǎn)鍛造法時，得到與卷邊折縫方法同樣的結(jié)果。墊塊采用市售的氧化鋁纖維型非熱膨脹性墊塊。設(shè)計表面壓力由載體外徑設(shè)計值與容器內(nèi)徑設(shè)計值求出的封裝裝置的尺寸和墊塊容積密度一覽表的數(shù)值進(jìn)行計算求出。對于壓入，在卷邊折縫的任何一種方法中，實測平均表面壓力與設(shè)計表面壓力基本上相同，但實測最大表面壓力比平均表面壓力顯著地高出很多。其原因是由于實際的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的外徑精度引起的間隙變化與墊塊接合面的折皺、墊塊偏離壓入造成的，墊塊材料的柔軟性也有影響。在壓入時，設(shè)計的表面壓力越高，具有平均表面壓力與最大表面壓力之差越大的傾向，這表明，插入盒體時，墊塊偏離壓入的影響大。在壓入的高表面壓力側(cè)可觀察到最大表面壓力有飽和的傾向，而這是由于因高的表面壓力使陶瓷纖維折斷，彈性降低造成的。從而，施加過大的表面壓力會導(dǎo)致陶瓷纖維的折斷，這是人們所不希望的。
在實際封裝時，發(fā)生表面壓力高于在封裝設(shè)計時所設(shè)定的設(shè)計表面壓力的情況下，如果超過蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的等靜壓強(qiáng)度，則有在該處使結(jié)構(gòu)體破損的危險。隨著蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的格柵間隔壁的厚度變薄，結(jié)構(gòu)體強(qiáng)度變低，有必要降低設(shè)計表面壓力，但也有必要抑制實際封裝表面壓力的異常上升，盡可能縮小表面壓力的變化。如果以能夠使設(shè)計表面壓力與實際表面壓力相等作為目標(biāo)進(jìn)行封裝設(shè)計則是十分理想的。
進(jìn)而，由于蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的外形精度造成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體與金屬容器之間的間隔不是一個常數(shù)，以及由于把蜂窩狀結(jié)構(gòu)體存放到金屬容器內(nèi)時夾持材料的滑動造成的作用于蜂窩狀結(jié)構(gòu)體外周部上的壓縮力不均勻，當(dāng)部分有大的夾持表面壓力作用時，有可能使蜂窩狀結(jié)構(gòu)體破損。隨著蜂窩狀結(jié)構(gòu)體間隔壁厚度變薄，蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的等靜壓強(qiáng)度降低，所以在保持夾持蜂窩狀結(jié)構(gòu)體所必需的最低表面壓力的同時，有必要盡可能地降低夾持蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的壓縮表面壓力，隨著壓縮表面壓力的降低，有必要縮小表面壓力的起伏，也就是使表面壓力分布變得均勻。
圖14表示，為了研究結(jié)構(gòu)體外徑的變形量對封裝表面壓力的影響，在故意通過對外徑進(jìn)行偏心加工使之變形的鋁制實心圓柱體(實測平均直徑φ103.0mm，最大直徑φ104.3mm，最小直徑φ102.3mm，長度120mm)的外周上卷繞市售的氧化鋁纖維型非加熱膨脹性墊塊(面密度為1200g/m2)，壓入不銹鋼容器(內(nèi)徑φ110.9mm，加工公差±0.3mm)內(nèi)進(jìn)行封裝時，在其最大間隙位置處和最小間隙位置處的設(shè)計表面壓力與實測的封裝表面壓力的關(guān)系。可以斷定，由于結(jié)構(gòu)體的外徑精度造成的間隙有大的變化，隨之而來的表面壓力也發(fā)生變化。這里，于墊塊的接觸面處，表面壓力高達(dá)4.5kg/cm2。
從而，本發(fā)明是針對上述問題而提出的，其目的在于提供一種格柵結(jié)構(gòu)體容納容器及其組件，所述容器及其組件在催化劑轉(zhuǎn)換等的實用溫度范圍內(nèi)，對金屬容器內(nèi)格柵結(jié)構(gòu)體的壓縮表面壓力變化小，而且表面壓力分布均勻，可防止格柵結(jié)構(gòu)體的破損。
即，根據(jù)本發(fā)明為一種將格柵結(jié)構(gòu)體容納在金屬容器內(nèi)構(gòu)成的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，其特征為，通過在壓縮狀態(tài)下于該格柵結(jié)構(gòu)體的外周部與該金屬容器之間配置具有耐熱性和緩沖性的壓縮彈性材料，將前述格柵結(jié)構(gòu)體夾持在前述金屬容器內(nèi)，前述具有耐熱性能及緩沖性的壓縮彈性材料為陶瓷纖維或含有陶瓷纖維和耐熱性金屬纖維的耐熱性低熱膨脹材料，具有在實際使用溫度范圍內(nèi)不發(fā)生大的增減的壓縮特性，并且，作用在前述格柵結(jié)構(gòu)體外周部的壓縮力不會產(chǎn)生大的變化，而且，實質(zhì)上均勻地作用在前述格柵結(jié)構(gòu)體的整個外周部上。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地，前述壓縮彈性材料在不存在墊塊及外殼等那樣的接合面狀態(tài)下配置在前述格柵結(jié)構(gòu)體外周部與前述金屬容器之間。此外，這種格柵結(jié)構(gòu)體容納容器可很好地適用于汽車排放氣體的凈化。
進(jìn)而，在本發(fā)明中，作為具有耐熱性及緩沖性的壓縮彈性材料，是實際上不含蛭石的非熱膨脹性材料或者僅含有少量蛭石的低熱膨脹性材料，優(yōu)選地為從礬土、高礬土、富鋁紅柱石，碳化硅、氮化硅、氧化鋯、二氧化鈦等構(gòu)成的組群中選出的至少一種或者它們的復(fù)合物制成的陶瓷纖維為主要成分。
此外，優(yōu)選地在把前述壓縮彈性材料被覆在前述預(yù)先制成的格柵結(jié)構(gòu)體的外周部之后，將該格柵結(jié)構(gòu)體收存到前述金屬容器內(nèi)，通過對該格柵結(jié)構(gòu)體賦予壓縮表面壓力，將前述格柵結(jié)構(gòu)體夾持在前述金屬容器內(nèi)，作為將前述格柵結(jié)構(gòu)體向前述金屬容器內(nèi)的收存，以及經(jīng)由前述壓縮彈性材料向前述格柵結(jié)構(gòu)體施加壓縮表面壓力的方式可優(yōu)選地采用蛤殼式、壓入式，卷邊折縫，陷型模鍛以及旋轉(zhuǎn)鍛造等方法中的任何一種。
進(jìn)而，優(yōu)選地，在將前述格柵結(jié)構(gòu)體配置到前述金屬容器內(nèi)的空間中之后，把前述壓縮彈性材料填充到前述金屬容器和前述格柵結(jié)構(gòu)體之間的空隙內(nèi)，通過從前述金屬容器外側(cè)施加外部壓力，將前述格柵結(jié)構(gòu)體夾持在前述金屬容器內(nèi)。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地在把低溫狀態(tài)的前述格柵結(jié)構(gòu)體配置到高溫狀態(tài)的前述金屬容器內(nèi)的狀態(tài)下填充了壓縮彈性材料之后，將整體冷卻到室溫，對該格柵結(jié)構(gòu)體賦予壓縮表面壓力，此外，在前述壓縮彈性材料與耐熱金屬絲篩網(wǎng)同時存在的狀態(tài)下，優(yōu)選地，使之介于前述格柵結(jié)構(gòu)體與前述金屬容器之間同時對前述格柵結(jié)構(gòu)體施加壓縮表面壓力。
進(jìn)而，優(yōu)選地，將前述金屬絲篩網(wǎng)預(yù)先配置在前述格柵結(jié)構(gòu)體的周圍，壓縮彈性材料從其周圍整個涂敷覆蓋該金屬絲篩網(wǎng)，預(yù)先將前述格柵結(jié)構(gòu)體與前述金屬絲篩網(wǎng)以介于該金屬容器和該格柵結(jié)構(gòu)體之間的方式配置在前述金屬容器內(nèi)，將前述壓縮彈性材料填充到該金屬容器與該格柵結(jié)構(gòu)體之間。
作為用于本發(fā)明的格柵結(jié)構(gòu)體，為一種具有由多個間隔壁形成的多個格柵通路的陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，優(yōu)選地，格柵間隔壁的厚度在0.100mm以下，開口率在85％以上。此外，在作為陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的格柵結(jié)構(gòu)體的周圍具有形成其外徑輪廓的外壁，其外壁的厚度至少是0.05mm。進(jìn)而，優(yōu)選地，在前述格柵結(jié)構(gòu)體外壁的外周面上被覆實質(zhì)上沒有壓縮彈性的耐熱且低熱膨脹性材料。
此外，前述陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)體也可以優(yōu)選地是由沒有外壁，格柵間隔壁露到蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的外周面的主體、以及也存在于露出的格柵間隔壁之間地配置到主體外周部上、含有陶瓷纖維的耐熱性材料的外殼部分構(gòu)成的。在這種情況下，優(yōu)選地，前述外殼部分中含有陶瓷纖維的耐熱性材料層具有壓縮彈性，顯示出把前述蜂窩狀結(jié)構(gòu)體夾持在金屬容器內(nèi)的壓縮表面壓力。
作為本發(fā)明中所使用的格柵結(jié)構(gòu)體，除陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)體外，也可以是由陶瓷材料或耐熱性金屬材料制成的泡沫狀結(jié)構(gòu)體。此外，格柵結(jié)構(gòu)體優(yōu)選地由堇青石，礬土，富鋁紅柱石，氧化鋯，磷酸鋯，鈦酸鋁，碳化硅，氮化硅，二氧化鈦，不銹鋼類材料，鎳類材料等耐熱材料或者它們的復(fù)合材料構(gòu)成。
在本發(fā)明中，將催化劑成分載置于前述格櫥結(jié)構(gòu)體上之后，把該格柵結(jié)構(gòu)體收存并夾持在前述金屬容器內(nèi)，適合于將格柵結(jié)構(gòu)體容納容器用于催化劑轉(zhuǎn)換器。此外，也可以在把前述格柵結(jié)構(gòu)體收存夾持到前述金屬容器內(nèi)之后，將催化劑成分載置于該格柵結(jié)構(gòu)體上。
此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種格柵結(jié)構(gòu)體容納容器組件，其特征為將多個夾持前述格柵結(jié)構(gòu)體的前述格柵結(jié)構(gòu)體容納容器沿流體流動的方向串聯(lián)地配置排列在一個金屬外筒內(nèi)而構(gòu)成，將所述多個格柵結(jié)構(gòu)體容納容器中至少前側(cè)和后側(cè)的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器利用從該金屬外筒的外周面上進(jìn)行激光束焊接固定到該金屬外筒上。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可提供了一種防止壓縮彈性材料的向內(nèi)偏離、使之具有更均勻的壓縮表面壓力特性，并可將格柵結(jié)構(gòu)體夾持在金屬容器內(nèi)的格柵結(jié)構(gòu)體容器及其組件。
圖1是表示把格柵結(jié)構(gòu)體壓入金屬容器內(nèi)的方法的一例中局部切除的說明圖。
圖2是表示將格柵結(jié)構(gòu)體收存到金屬容器中所使用的卷邊折縫方法的一例的透視圖。
圖3是表示用于把格柵結(jié)構(gòu)體收存到金屬容器內(nèi)所使用的蛤殼方法的一例的透視圖。
圖4是表示用于把格柵結(jié)構(gòu)體收存到金屬容器內(nèi)所使用的陷型模鍛方法的一例的剖視圖。
圖5是表示用于把格柵結(jié)構(gòu)體收存到金屬容器內(nèi)所使用的陷型模鍛方法的一例的剖視圖。
圖6是表示在金屬絲篩網(wǎng)混合存在于壓縮彈性材料中的狀態(tài)下，把格柵結(jié)構(gòu)體收存到金屬容器內(nèi)的例子的局部剖視圖。
圖7是表示蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的例子，(a)為表示在其外周部形成外壁的例子的平面圖，(b)為透視圖。
圖8是表示在蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的外周部形成外周涂層的例子的局部放大剖視圖。
圖9是表示根據(jù)本發(fā)明的格柵結(jié)構(gòu)體的組件的一例的剖視圖。
圖10是表示格柵形狀的各種例子的說明圖。
圖11是表示實施例1～4和比較例1的封裝表面壓力和最大-最小變化率的曲線圖。
圖12是表示相對于膨脹性墊塊和非膨脹性墊塊的溫度，表面壓力變化狀態(tài)的曲線圖。
圖13是表示封裝設(shè)計表面壓力與實際表面壓力的曲線圖。
圖14是表示在最大間隙位置及最小間隙位置處的設(shè)計表面壓力與實際表面壓力之間關(guān)系的曲線圖。
下面，根據(jù)本發(fā)明的實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。
本發(fā)明在把格柵結(jié)構(gòu)體收存到金屬容器內(nèi)構(gòu)成的格柵結(jié)構(gòu)容納容器中，通過將具有耐熱性和緩沖性的壓縮彈性材料在壓縮狀態(tài)下配置在該格柵結(jié)構(gòu)體外周部和金屬容器內(nèi)表面之間，將前述格柵結(jié)構(gòu)體夾持在前述金屬容器內(nèi)。同時，在本發(fā)明中，作為具有耐熱性及緩沖性的壓縮彈性材料，采用陶瓷纖維或包含陶瓷纖維和耐熱金屬纖維在內(nèi)的耐熱性和低熱膨脹性材料，所述材料具有在實際使用溫度下不會產(chǎn)生大的增減的壓縮特性，并且作用到前述格柵結(jié)構(gòu)體外周部的壓縮力也沒有很大的變化，而且實際上均勻地作用在前述格柵結(jié)構(gòu)體的整個外周部上。
如上面所述，在封裝夾持時因部位不同造成的表面壓力的大的變化，或者隨之而來的表面壓力增高的原因，歸納起來有以下三大主要因素①在施加表面壓力時，在墊塊的接合面處產(chǎn)生皺褶，②向金屬容器(盒體)內(nèi)插入時墊塊的偏離，③由于格柵結(jié)構(gòu)體的外徑的精度引起的格柵結(jié)構(gòu)體與盒體之間的間隙不均均勻。
一般地，作為封裝方法，可采用圖1所示的壓入法，圖2所示的卷邊折縫法，或圖3所示的蛤殼法中的任何一種來進(jìn)行。另外，也可采用如圖4所示的應(yīng)用金屬塑性加工技術(shù)的經(jīng)由陷型模鍛(加壓模)12從外部對金屬容器11施加壓縮力擠壓金屬容器11的外徑尺寸的方法(陷型模鍛法)來進(jìn)行。進(jìn)而，也可以如圖5所示，利用用于塑性加工中的方法，一面旋轉(zhuǎn)金屬容器11一面利用加工夾具18通過塑性加工將外周面擠壓進(jìn)去的方法，即所謂旋轉(zhuǎn)鍛造法擠壓金屬容器的外徑，賦予表面壓力。
上面所述的蛤殼、壓入、卷邊折縫法如圖1～3所示，預(yù)先把壓縮彈性夾持材料(壓縮彈性材料)15卷繞到格柵加工體14上，蛤殼法則如圖3所示，利用一分為二的金屬容器11a,11b一面施加負(fù)荷一面將其(壓縮材料)夾入，在兩個金屬容器11a,11b的接合面(凸緣)16a,16b處焊接制成整體的容器。壓入法如圖1所示，利用導(dǎo)向件17壓入整體的金屬容器11內(nèi)。卷邊折縫法則如圖2所示，通過卷繞金屬板11c并進(jìn)行拉伸賦予表面壓力，將金屬板11c的接合部焊接固定。
關(guān)于上面所述的①中的墊塊的接合面的皺褶的問題，既然使用了墊塊，即使采用上面所述的任何一種封裝方法也都會產(chǎn)生同樣的問題。由于墊塊接合部的加工精度及其展開長度與加工體外周長之間的關(guān)系也會受到影響，所以對在接合部處產(chǎn)生皺褶的控制是很困難的，在接合面處所產(chǎn)生的表面壓力異常在個體之間的差異非常大。因此，要從根本上解決問題，就不能使用具有接合面的墊塊。從而，在本發(fā)明中，利用涂敷等方法將代替墊塊的壓縮彈性材料預(yù)先被覆在格柵加工體的外周面上，可以不形成接合面。
對于上述第②項墊塊偏離的問題，如果采用蛤殼方法，則當(dāng)利用金屬容器(盒體)11a,11b從上下面壓入時，墊塊(壓縮彈性材料)會產(chǎn)生偏離，在壓入法中，在插入盒體11時，會在插入側(cè)引起偏離。因此，偏離的部位波及很寬的范圍，使整個表面壓力升高。從而，作為適合施加表面壓力的方法，應(yīng)盡可能地不引起墊塊與盒體的相對外周的偏離，在盒體內(nèi)給予格柵結(jié)構(gòu)體表面壓力對其進(jìn)行夾持。從這個觀點出發(fā)，卷邊折縫法，陷型模鍛法，以及旋轉(zhuǎn)鍛造法，由于在施加表面壓力之前，盒體11處于預(yù)先把用壓縮彈性材料15包覆的格柵結(jié)構(gòu)體14包圍起來的狀態(tài)，從而縮小盒體11與壓縮彈性材料15的相對位置偏離，是比較理想的。在蛤殼法中，通過一面彎曲上下分割的容器(盒體)11a,11b一面將格柵結(jié)構(gòu)體14夾入，盡可能地抑制盒體11a,11b與壓縮彈性材料15之間的位置偏離，可以對盒體壓入法進(jìn)行一定程度的改善，但這會使封裝裝置和夾具復(fù)雜化。壓入法可用作將格柵結(jié)構(gòu)體配置到盒體11內(nèi)的方法，而作為施加表面壓力的方法，也可以采用陷型模鍛閥或旋轉(zhuǎn)鍛造法。
關(guān)于上述第③項間隙不均勻的問題，格柵結(jié)構(gòu)體一般地為擠壓成形、燒結(jié)成的整體堇青石質(zhì)陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其外徑的精度是從成形至燒成的工序中的變形造成的，所以與盒體相比，它具有更大的形狀變形，從而引起一定的問題。當(dāng)間隙不均勻時，配置在格柵結(jié)構(gòu)體周圍的壓縮彈性材料，例如在墊塊厚度一定的情況下，在間隙小的部位和大的部位，墊塊的壓縮量變化，因此，表面壓力也隨之變化。所以，在本發(fā)明中，如圖7(a)(b)所示，在格柵結(jié)構(gòu)體14成形、燒成后，進(jìn)行外周加工，通過制成圖7(b)所示的格柵結(jié)構(gòu)體30，提高格柵結(jié)構(gòu)體的外徑精度，而且優(yōu)選地通過在加工過的外周面上加上具有耐熱性能的涂層而形成外壁31。借此，可提高格柵結(jié)構(gòu)體的外徑精度，外徑尺寸比較大，適用于外徑變形大的卡車·大卡車等大型柴油車排放氣體凈化催化劑用載體或用于柴油發(fā)動機(jī)顆粒過濾器(DPF)的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體。
此外，上述第③個問題也可通過提高格柵結(jié)構(gòu)體的外徑精度來解決，但也可通過使墊塊的厚度適應(yīng)于間隙的尺寸來解決。由于使墊塊的厚度與間隙相一致是不現(xiàn)實的，所以在本發(fā)明的一個實施例中，不使用墊塊，將代替墊塊的壓縮彈性材料填充到盒體與格柵結(jié)構(gòu)體之間的間隙內(nèi)。借此，可使壓縮彈性材料的厚度適應(yīng)于間隙的尺寸。
在陷型模鍛法中，如圖4所示，除了將壓縮彈性材料15填充到金屬容器11和格柵結(jié)構(gòu)體14之間的間隙的方法之外，可采用在作為格柵結(jié)構(gòu)體的載體14的外周面上涂敷壓縮彈性材料15之后，在實際上不對載體外周部施加表面壓力的狀態(tài)下，把載體14壓入金屬容器11內(nèi)之后，利用陷型模12進(jìn)行加壓的方法。進(jìn)而，也可采用預(yù)先把格柵結(jié)構(gòu)體配置到圓筒狀的型箱中，填充該型箱和格柵結(jié)構(gòu)體之間的間隙的方法。不論采用那種方法，在涂敷或填充壓縮彈性材料后，通過熱處理蒸發(fā)或分解水分或有機(jī)粘結(jié)劑，然后賦予表面壓力進(jìn)行封裝。
同樣地，如圖5所示，也采用在實際上不施加表面壓力的狀態(tài)下，將載體14設(shè)置到金屬容器11內(nèi)之后，一面旋轉(zhuǎn)容器11一面利用加工夾具通過塑性加工將金屬容器11的外周面擠入的方法，所謂通過旋轉(zhuǎn)鍛造方法縮小金屬容器11的外徑，施加表面壓力的方法。陷型模鍛方法和旋轉(zhuǎn)鍛造方法都是目前公知的塑性加工方法的應(yīng)用例子。如上所述，為防止壓縮彈性材料向內(nèi)偏離，顯示出更均勻的壓縮表面壓力特征，卷邊折縫法，陷型模鍛法或旋轉(zhuǎn)鍛造法更為理想。
作為用于本發(fā)明的壓縮彈性材料，優(yōu)選地為完全不含蛭石的非熱膨脹性材料或者是只含少量蛭石的低熱膨脹性材料。此外，這種壓縮彈性材料優(yōu)選地為含有以礬土，高礬土，富鋁紅柱石，碳化硅，氮化硅，二氧化鋯，二氧化鈦等陶瓷纖維組成的組群中選出的至少其中一種或它們的復(fù)合物構(gòu)成的纖維材料的材料為主要成分。在這種主成分中，例如以干燥時的重量比相對于100分纖維材料以2～20的比例，配合少量的無機(jī)粘結(jié)劑，進(jìn)而加入適當(dāng)?shù)乃?，通過調(diào)整PH值，可賦予其在進(jìn)行涂敷或填充作業(yè)時具有適當(dāng)?shù)目伤苄约罢承浴Ｗ鳛槔w維材料，例如，具有柔性的纖維直徑約2～6μm的陶瓷長纖維，對于獲得壓縮彈性是很適宜的。纖維直徑過粗或纖維長度過短，則纖維缺乏柔性而不適用。然而，把粗的纖維混合到細(xì)的纖維中時，則可在維持柔性的同時克服表面壓力，從而可預(yù)期具有抑制折斷具有柔性細(xì)纖維的效果。
作為纖維材料，也可采用除上面所述材料之外的硅酸鋁，但由于它實質(zhì)上是玻璃態(tài)的，在高溫環(huán)境下熱收縮大，從這一點出發(fā)還是結(jié)晶態(tài)的纖維比較理想。在玻璃態(tài)的場合，有時會在高溫環(huán)境下于纖維內(nèi)析出結(jié)晶成分，使材料的質(zhì)量惡化。因此，在使用玻璃態(tài)纖維的情況下，必須注意其高溫加熱特性。
眾所周知，作為無機(jī)粘結(jié)劑，可利用水玻璃，膠態(tài)氧化硅，膠態(tài)氧化鋁等。為獲得更好的熱穩(wěn)定性，低膨脹性，例如可利用堇青石，氮化硅，SiC等陶瓷粉末。從給予結(jié)合性的觀點出發(fā)，不僅可以利用無機(jī)材料，也可利用有機(jī)粘合劑。如眾所周知的，使用乳化膠乳等有機(jī)粘結(jié)劑不僅可提供結(jié)合性，還可以預(yù)期在封裝時具有一定程度的墊塊偏離抑制效果。實質(zhì)上是否擁有壓縮彈性是由它含有的陶瓷纖維的特性(有否柔性)及該纖維與粘結(jié)劑的比例來決定。如從現(xiàn)有技術(shù)所判定的，含有陶瓷纖維的壓縮彈性材料在未壓縮狀態(tài)下的體積密度優(yōu)選地為0.05～0.30g/cm2，纖維含量的比例越高，壓縮彈性能力越高，比例越低，壓縮彈性能力越小。為了盡可能地抑制熱膨脹性縮小壓縮表面壓力的變化，蛭石的含有量最好為少量，優(yōu)選地為15重量％以下。但當(dāng)使用溫度超過800℃時，即使添加少量蛭石也沒有太大的意義，是不可取的。適量地混入不銹鋼類，鎳類，鎢，鉬等耐熱金屬纖維有可能提高緩沖性能。在暴露于高溫排放氣體的情況下，會引起纖維的風(fēng)蝕現(xiàn)象，借助金屬纖維可改善耐風(fēng)蝕性。
此外，在本發(fā)明中，利用在格柵結(jié)構(gòu)體的外周部涂敷非壓縮彈性、即實質(zhì)上沒有緩沖性的耐熱且低熱膨脹性的材料，進(jìn)而，在其周圍涂敷陶瓷纖維或含有陶瓷纖維與耐熱性金屬纖維的具有緩沖性的材料，或者將陶瓷纖維或陶瓷纖維和耐熱金屬纖維靠近非壓縮彈性層的外側(cè)，將纖維薄板依次疊層方法等，依次增量進(jìn)行疊層配置(傾斜結(jié)構(gòu))，可獲得高的緩沖特性。
在本發(fā)明中，如圖7(a)所示，通過在載體14的外周部涂敷非壓縮彈性材料，形成外壁31，使格柵結(jié)構(gòu)體的外徑精度處于良好狀態(tài)，使之與金屬容器(盒體)之間的間隙的變化縮小，在封裝時，可縮小作用在載體上的壓縮表面壓力的變化。此外，由于可縮小表面壓力的變化，從而可設(shè)定較低的表面壓力，能夠封裝強(qiáng)度較低的格柵結(jié)構(gòu)體。實質(zhì)上是否擁有壓縮彈性由所包含的陶瓷纖維的特性(有無柔性)以及該纖維與粘結(jié)劑的比例來決定，所以，使用柔性小的纖維，或者縮小纖維的比例，可以獲得非壓縮彈性材料。如現(xiàn)有技術(shù)(專利第2613729號)所示的那樣，以陶瓷纖維及陶瓷顆粒為骨料，通過向其中添加無機(jī)粘結(jié)劑和水分，能夠賦予它結(jié)合性及適當(dāng)?shù)恼扯?，獲得可涂敷的非壓縮彈性材料。
此外，在本發(fā)明中，如圖6所示，在壓縮彈性材料15與耐熱金屬絲篩網(wǎng)20混合存在的狀態(tài)(混合存在物)，于格柵結(jié)構(gòu)體14與金屬容器11的內(nèi)表面之間，在向格柵結(jié)構(gòu)體14施加壓縮表面壓力的同時，通過中間加裝混合存在物，利用金屬絲篩網(wǎng)的彈性特性，可提高壓縮彈性材料的緩沖性能。優(yōu)選地，采用預(yù)先在格柵結(jié)構(gòu)體的周圍配置該金屬絲篩網(wǎng)，再從其周圍以把整個金屬絲篩網(wǎng)覆蓋的方式涂敷壓縮彈性材料的方法，或者，預(yù)先以把格柵結(jié)構(gòu)體與金屬絲篩網(wǎng)夾在該金屬容器和該結(jié)構(gòu)體之間的方式配置在金屬容器內(nèi)，將壓縮彈性夾持材料填充到該金屬容器與該結(jié)構(gòu)體之間的方法。
過去，以金屬絲篩網(wǎng)為主的壓縮彈性夾持結(jié)構(gòu)也是公知的，但隨著排放氣體溫度的上升，金屬材料的彈性能力下降，由于金屬絲篩網(wǎng)的疲勞現(xiàn)象，存在著夾持力下降的問題，從而，熱膨脹性墊塊在過去成為主流的夾持結(jié)構(gòu)。
然而，如前面所述，最近，由于暴露在排放氣體溫度更高的環(huán)境下或有必要避免表面壓力的急劇變化，已經(jīng)使用非熱膨脹性墊塊代替熱膨脹性墊塊。非熱膨脹性墊塊具有表面壓力隨溫度變化小的優(yōu)點，但從其壓縮彈性能力較小、緩沖性等觀點出發(fā)，如果不管其溫度特性的話，它比含有蛭石的熱膨脹性墊塊及金屬絲篩網(wǎng)性能差。
因此，本發(fā)明人為了補(bǔ)充非熱膨脹性夾持材料的低緩沖性，將其與金屬篩網(wǎng)進(jìn)行組合。即，如上所述，將金屬絲篩網(wǎng)混合加在非熱膨脹性材料層內(nèi)，借助非熱膨脹性夾持材料吸收由排放氣體所加熱的格柵結(jié)構(gòu)體通過熱傳導(dǎo)和輻射傳出的熱量，抑制金屬篩網(wǎng)的溫度上升，防止金屬篩網(wǎng)的疲勞現(xiàn)象。此外，通過提高其緩沖性，可降低為獲得所需表面壓力而進(jìn)行的壓縮量，減薄壓縮彈性夾持層的厚度，可減少金屬容器與格柵結(jié)構(gòu)體之間的間隙。借此，可加大格柵結(jié)構(gòu)體的有效排放氣體的通過截面面積，可獲得降低壓力損失的效果。
此外，在本發(fā)明中，如圖8所示，對作為格柵結(jié)構(gòu)體的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體14的外周面進(jìn)行加工，除去存在變形部的低強(qiáng)度部之后，在結(jié)構(gòu)體外周部涂敷非壓縮彈性的耐熱且低熱膨脹性材料，形成外周涂層22，可加強(qiáng)蜂窩狀結(jié)構(gòu)體(載體)的外周部，提高各向同性強(qiáng)度。進(jìn)而，在該非壓縮彈性材料層的周圍涂敷陶瓷纖維或含陶瓷纖維及耐熱金屬纖維的具有緩沖性、耐熱且低熱膨脹的壓縮彈性材料，或者將陶瓷纖維或陶瓷纖維及金屬纖維向非壓縮彈性層的外側(cè)，采用依次層疊纖維薄片等方法，通過依次增量層疊配置(傾斜)形成外周涂層部22，獲得高的緩沖性。從而，通過蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的外周加工和外周涂層，提高蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的外徑精度，由于可縮小它與金屬容器的間隙，所以在可以將壓縮表面壓力設(shè)定得較低的同時，可避免表面壓力大的增減。
此外，當(dāng)借助于對蜂窩狀結(jié)構(gòu)體進(jìn)行外周加工而去掉外壁時，將格柵結(jié)構(gòu)的間隔壁剝離出來，由這些間隔壁在結(jié)構(gòu)體外周面上形成凹凸。非壓縮彈性材料填充到被剝離出來的格柵間隔壁之間，以覆蓋這些凹凸的方式進(jìn)行涂敷。當(dāng)在格柵間隔壁之間存在熱膨脹性材料時，由于在加熱時的熱膨脹將間隔壁壓裂，所以有必要對于經(jīng)過外周加工而沒有外壁的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體使用非熱膨脹性材料。
如果通過向涂層蜂窩狀結(jié)構(gòu)體進(jìn)行外周涂敷，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)體外周部，同時提高載體的外徑精度，能夠?qū)⒎庋b表面壓力設(shè)定得較低時，作為壓縮彈性材料，不僅可以采用非熱膨脹性材料，含有蛭石的熱膨脹材料也是適用的。但是，如果避免由于熱膨脹引起的表面壓力急劇上升，優(yōu)選地盡可能降低蛭石的含量。也可把非熱膨脹壓縮彈性材料直接涂敷在經(jīng)過外周加工的結(jié)構(gòu)體的外周部。由于結(jié)構(gòu)體外徑精度良好，可將其與金屬容器之間的間隙設(shè)定較小，從而可增加蜂窩狀結(jié)構(gòu)體中排放氣體的有效通過面積并可以提高其壓力損失性能。
此外，也可采用在載置催化劑把格柵結(jié)構(gòu)體夾持在金屬容器內(nèi)，然后再把催化劑載置于格柵結(jié)構(gòu)體中的方法。由于載置催化劑工序中有可能將格柵結(jié)構(gòu)體打出缺口，或?qū)⑵淦茡p，如果采用這種方法，可以避免這一點。
作為本發(fā)明中所用的格柵結(jié)構(gòu)體，除蜂窩狀結(jié)構(gòu)體之外，也可采用由陶瓷材料或耐熱金屬材料制成泡沫狀結(jié)構(gòu)體。在泡沫狀結(jié)構(gòu)體的情況下，即使是用金屬制成的，向金屬容器上焊接有時也是很困難的。格柵結(jié)構(gòu)體的材質(zhì)除堇青石之外，可采用礬土，富鋁紅柱石，二氧化鋯，磷酸鋯，鈦酸鋁，碳化硅，氮化硅，二氧化鈦，不銹鋼類材料，鎳類材料等耐熱材料或它們的復(fù)合物，在結(jié)構(gòu)上，格柵間隔壁薄、強(qiáng)度較弱的結(jié)構(gòu)體的情況下也是有效的。
此外，對于擠壓成形的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的格柵形狀，如圖10所示，有三角形，四邊形，六邊形和圓形，一般多采用作為四邊形之一的正方形，最近也多采用六角形。表1表示格柵結(jié)構(gòu)的各種例子。
表1
進(jìn)而，在本發(fā)明中，如圖9所示，為提供沿流體的流動方向的在一個金屬外催化劑轉(zhuǎn)換器等的實際使用溫度范圍內(nèi)，相對于金屬容器內(nèi)的格柵結(jié)構(gòu)體壓縮表面壓力變化小、且表面壓力分布均勻、可防止格柵結(jié)構(gòu)體破損的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器及其組件，將多個夾持格柵結(jié)構(gòu)體14的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器25串聯(lián)地配置在筒27內(nèi)，將所述多個格柵結(jié)構(gòu)體容納容器25中至少前側(cè)和后側(cè)格柵結(jié)構(gòu)體容納容器25a、25b用激光束焊接在金屬外筒27的外周面規(guī)定的部位28處，從而固定在外筒27上，可形成催化劑轉(zhuǎn)換器。
由于激光束焊接會將能量集中于局部，可抑制熱量對焊接部周圍的影響，可避免壓縮彈性材料的熱損傷。
以下，對本發(fā)明的實施例加以說明。
實施例1～4，比較例1封裝時表面壓力的測定及封裝時結(jié)構(gòu)體耐久性測定。
封裝時設(shè)計表面壓力均采用相同的3kg/cm2設(shè)計條件，以及采用表2所示的壓縮彈性材料、格柵結(jié)構(gòu)體，利用現(xiàn)有技術(shù)的封裝(比較例)和本發(fā)明的封裝(實施例1～4)的比較結(jié)果示于表2和圖11。
在進(jìn)行封裝前，利用等靜壓試驗裝置在10kg/cm2或5kg/cm2的壓力下，對所有蜂窩狀結(jié)構(gòu)體進(jìn)行篩選，將沒有異常的制品供封裝試驗用。
在本發(fā)明的實施例3和4中，與另外的作為格柵結(jié)構(gòu)體的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體也施行同樣的試驗，均未發(fā)現(xiàn)格柵結(jié)構(gòu)體的破損。本發(fā)明，特別是在實施例3、4中，設(shè)計表面壓力基本上和實裝表面壓力大致相同，斷定可以如所設(shè)計的那樣進(jìn)行封裝。此外，在低等靜壓強(qiáng)度的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的情況下，與此相應(yīng)，設(shè)計低的設(shè)計表面壓力，可以在不產(chǎn)生破損的情況下進(jìn)行封裝。
表2
實施例5～6，比較例2其次，進(jìn)行了沖壓試驗和加熱冷卻振動試驗。
作為現(xiàn)有技術(shù)例子的比較例2，在按干燥時質(zhì)量比，氧化鋁纖維45％，無機(jī)粘合劑15％，蛭石40％的混合物中添加水分進(jìn)行混練，將這樣制成的熱膨脹材料涂敷在蜂窩狀結(jié)構(gòu)體外周面上，干燥后，利用卷邊折縫法制成試樣，進(jìn)行沖壓試驗。將試驗機(jī)安裝到電爐內(nèi)，把封裝好的試樣置于電爐內(nèi)的夾具中，于保持在規(guī)定溫度的狀態(tài)下，測定經(jīng)由硅石棒對蜂窩狀結(jié)構(gòu)體進(jìn)行沖壓時的負(fù)荷。如果沖壓負(fù)荷在5kgf以上時，則判斷為良好。試樣沖壓試驗前，利用丙烷燃燒試驗機(jī)，以950℃×10分鐘-100℃×10分鐘為一個周期進(jìn)行加熱冷卻100次循環(huán)。同樣地，對根據(jù)本發(fā)明的封裝試料(實施例5～6)進(jìn)行試驗，其比較結(jié)果示于表3。在以900℃×5分鐘-100℃×5分鐘作為一個周期進(jìn)行10次加熱冷卻循環(huán)的條件下，在200Hz的固定條件下施加振動進(jìn)行加熱冷卻振動試驗。在試驗后，判斷技術(shù)容器內(nèi)的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體(φ106×150)的位置偏離量是否在容許范圍內(nèi)。
表權(quán)利要求
1.一種格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，是將格柵結(jié)構(gòu)體收存到金屬容器內(nèi)構(gòu)成的，其特征為，通過在壓縮狀態(tài)下于該格柵結(jié)構(gòu)體外周部與該金屬容器之間配置具有均勻耐熱性及緩沖性的壓縮彈性材料，把前述格柵結(jié)構(gòu)體夾持在前述金屬容器內(nèi)，前述具有耐熱性及緩沖性的壓縮彈性材料為陶瓷纖維或含有陶瓷纖維和耐熱性金屬纖維的耐熱性低熱膨脹性材料，具有在實際使用溫度范圍內(nèi)不發(fā)生大的增減的壓縮特性，且作用在前述格柵結(jié)構(gòu)體外周部的壓縮力不發(fā)生大的變化，而且，實際上均勻地作用在前述格柵結(jié)構(gòu)體的整個外周部上。
2.如權(quán)利要求1所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，前述壓縮彈性材料在沒有接合面的狀態(tài)下配置在前述格柵結(jié)構(gòu)體外周部與前述金屬容器之間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，用于汽車排放氣體的凈化。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，其特征為，前述具有耐熱性及緩沖性壓縮彈性材料為實際上不含蛭石的非熱膨脹材料或含有少量蛭石的低熱膨脹材料，由從礬土，高礬土，富鋁紅柱石，碳化硅，氮化硅，二氧化鋯，二氧化鈦所構(gòu)成的組群中選出的至少一種或它們的復(fù)合物構(gòu)成的陶瓷纖維為主要成分。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，其特征為，在預(yù)先把前述壓縮彈性材料被覆在前述格柵結(jié)構(gòu)體的外周部之后，把該格柵結(jié)構(gòu)體收存在前述金屬容器內(nèi)，通過賦予該格柵結(jié)構(gòu)體壓縮表面壓力，把前述格柵結(jié)構(gòu)體夾持在前述金屬容器內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，把前述格柵結(jié)構(gòu)收存在前述金屬容器內(nèi)、以及經(jīng)由前述壓縮彈性材料向前述格柵結(jié)構(gòu)體賦予壓縮表面壓力的方式為蛤殼、壓入、卷邊折縫、陷型模鍛及旋轉(zhuǎn)鍛造法中任何一種方法。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，其特征為，將前述格柵結(jié)構(gòu)體配置到前述金屬容器內(nèi)的空間中之后，把前述壓縮彈性材料填充到前述金屬容器與前述格柵結(jié)構(gòu)體之間的空隙內(nèi)，通過從前述金屬容器外側(cè)施加外部壓力，將前述格柵結(jié)構(gòu)體夾持在前述金屬容器內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，經(jīng)由前述壓縮彈性材料向前述格柵結(jié)構(gòu)體賦予壓縮表面壓力的方式采用陷型模鍛或旋轉(zhuǎn)鍛造法中任何一種。
9.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，在把處于低溫狀態(tài)的前述格柵結(jié)構(gòu)體配置到處于高溫狀態(tài)的前述金屬容器內(nèi)的狀態(tài)下填充了壓縮彈性材料后，整體冷卻到室溫，向該格柵結(jié)構(gòu)體賦予壓縮表面壓力。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，其特征為，在前述壓縮彈性材料及耐熱金屬絲篩網(wǎng)混合存在的狀態(tài)下，一面賦予前述格柵結(jié)構(gòu)體壓縮表面壓力一面使之介于前述格柵結(jié)構(gòu)體與前述金屬容器之間。
11.如權(quán)利要求10所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，其特征為，前述金屬絲篩網(wǎng)預(yù)先配置在前述格柵結(jié)構(gòu)體的周圍，從其周圍以把金屬絲篩網(wǎng)全部覆蓋起來的方式涂敷壓縮彈性材料。
12.如權(quán)利要求10所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，其特征為，預(yù)先把前述格柵結(jié)構(gòu)體與前述金屬篩網(wǎng)以加裝在所述金屬容器和所述格柵結(jié)構(gòu)體之間的方式配置在前述金屬容器內(nèi)，把前述壓縮彈性材料填充到該金屬容器與該格柵結(jié)構(gòu)體之間。
13.如權(quán)利要求1至12中任一項所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，其特征為，前述格柵結(jié)構(gòu)體為具有由多個間隔壁形成的多個格柵通路的陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，格柵間隔壁的厚度在0.100mm以下，開口率為85％以上。
14.如權(quán)利要求13所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，其特征為，它具有在前述陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)體周圍形成前述格柵結(jié)構(gòu)體外徑輪廓的外壁，外壁的厚度至少為0.05mm。
15.如權(quán)利要求14所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，其特征為，在前述格柵結(jié)構(gòu)體外壁的外周面上被覆實際上沒有壓縮彈性、具有耐熱性和低熱膨脹性的材料。
16.如權(quán)利要求13至15中任一項所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，其特征為，前述陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)體是由沒有外壁、格柵間隔壁露出蜂窩狀結(jié)構(gòu)體外周面的主體，以及同時也存在于露出的間隔壁之間地配置在主體外周部上、含有陶瓷纖維的耐熱材料的外殼部分構(gòu)成的。
17.如權(quán)利要求16所述的格柵間隔體容納容器，前述含有外殼部分的陶瓷纖維耐熱材料層具有壓縮彈性，并顯示出把前述蜂窩狀結(jié)構(gòu)體夾持在金屬金屬容器內(nèi)的壓縮表面壓力。
18.如權(quán)利要求1至12中任一項所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，前述格柵結(jié)構(gòu)體為由陶瓷材料或耐熱金屬材料構(gòu)成的泡沫狀結(jié)構(gòu)體。
19.如權(quán)利要求1至18中任一項所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，其特征為，前述格柵結(jié)構(gòu)體由堇青石，礬土，富鋁紅柱石，二氧化鋯，磷酸鋯，鈦酸鋁，碳化硅，氮化硅，二氧化鈦，不銹鋼類材料，鎳類材料等耐熱材料或它們的復(fù)合物構(gòu)成。
20.如權(quán)利要求1至19中任一項所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，在把催化劑成分載置于前述格柵結(jié)構(gòu)體上之后，把該格柵結(jié)構(gòu)體收存、夾持到前述金屬容器內(nèi)。
21.如權(quán)利要求1至19中任一項所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，在把前述格柵結(jié)構(gòu)體收存、夾持到前述金屬容器內(nèi)之后，把催化劑成分載置于該格柵結(jié)構(gòu)體上。
22.一種格柵結(jié)構(gòu)體容納容器組件，其特征為，將多個夾持前述格柵結(jié)構(gòu)體的如權(quán)利要求1至21中任一項所述的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器沿流體流動方向串聯(lián)地配置排列在一個金屬外筒內(nèi)而構(gòu)成，將該多個格柵結(jié)構(gòu)體容納容器中至少前側(cè)和后側(cè)的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器，從該金屬外筒的外周面用激光束焊接固定到該金屬外筒上。
全文摘要
一種表面壓力分布均勻的格柵結(jié)構(gòu)體容納容器及其組件。將格柵結(jié)構(gòu)體14收存到金屬容器11內(nèi)而構(gòu)成。通過將壓縮彈性材料15填充到格柵結(jié)構(gòu)體14的外周部與金屬容器11之間,將格柵結(jié)構(gòu)體14夾持在金屬容器11內(nèi),壓縮彈性材料15為陶瓷纖維或含有陶瓷纖維和耐熱金屬纖維的耐熱性低熱膨脹材料,具有在實際使用的溫度范圍內(nèi)不產(chǎn)生大的增減的壓縮特性,且作用于格柵結(jié)構(gòu)體14的外周部的壓縮力沒有大的變化,均勻地作用于整個格柵結(jié)構(gòu)體14的外周部上。
文檔編號B01J37/02GK1315615SQ01103058
公開日2001年10月3日 申請日期2001年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月31日
發(fā)明者山田敏雄, 土方俊彥, 市川結(jié)輝人 申請人:日本礙子株式會社