專(zhuān)利名稱(chēng)：熱交換裝置和催化處理大氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低溫清除大氣的方法，更確切地說(shuō)，涉及熱交換器，比如機(jī)動(dòng)車(chē)的散熱器的外表面的涂層，它能夠催化轉(zhuǎn)化污染物為無(wú)害化合物，而沒(méi)有對(duì)熱交換器的不利影響。
對(duì)有關(guān)污染控制的文獻(xiàn)的綜述說(shuō)明常用的方法是通過(guò)反應(yīng)來(lái)清除進(jìn)入環(huán)境的廢氣。如果探測(cè)到或正在排放的一種或另一種污染物的量太大，就應(yīng)關(guān)注該污染物的來(lái)源。對(duì)于絕大部分廢氣，在其進(jìn)入大氣之前進(jìn)行處理以減少污染物。
處理排到一個(gè)受約束的空間中的大氣以除去其中不希望的組分已有報(bào)道。然而，尚無(wú)多少努力來(lái)處理已經(jīng)存在于環(huán)境中的污染物；環(huán)境已被留給它自身的凈化系統(tǒng)。
有文獻(xiàn)公開(kāi)了積極凈化環(huán)境的方法。專(zhuān)利號(hào)為3,738,088的美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種空氣凈化裝置，它采用運(yùn)載工具作為移動(dòng)凈化裝置，用于清除周?chē)諝庵械奈廴疚?。已有大量的配件能夠與運(yùn)載工具配合使用，以便當(dāng)該運(yùn)載工具在環(huán)境中行駛時(shí)凈化周?chē)諝?。特別是，有一種被公開(kāi)的管道用于控制空氣流速并使空氣直接通過(guò)各種過(guò)濾裝置。該過(guò)濾裝置可包括過(guò)濾器和電子沉降器。催化的后過(guò)濾器可用于處理非顆粒的或氣溶膠污染物，比如一氧化碳、未燃燒的烴類(lèi)化合物、氧化氮或氧化硫等等。
專(zhuān)利號(hào)為5,147,429的美國(guó)專(zhuān)利中公開(kāi)了另一種方法。即流動(dòng)空中飄浮物空氣凈化站。這一專(zhuān)利特別以一個(gè)收集空氣的飛艇為特征。該飛艇包括許多不同類(lèi)型的空氣凈化裝置。已公開(kāi)的這種空氣凈化裝置包括濕法除塵器、過(guò)濾器、和旋風(fēng)噴霧除塵器。
使用已公開(kāi)的裝置凈化空氣的困難是它們需要新的額外的設(shè)備。即使專(zhuān)利號(hào)為3,738,088的美國(guó)專(zhuān)利所公開(kāi)的改進(jìn)的運(yùn)載工具也需要管道和包括催化過(guò)濾器的過(guò)濾器。
作為對(duì)處理大氣裝置有關(guān)的困難的回應(yīng)，本申請(qǐng)人在于1995年3月24日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)系列號(hào)08/410,445、于1996年1月19日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)系列號(hào)08/589,182、和于1996年1月有9日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)系列號(hào)08/589,030(每個(gè)都作為本發(fā)明的參考文獻(xiàn))中公開(kāi)了有關(guān)采用移動(dòng)運(yùn)載工具處理大氣的方法中的裝置。在優(yōu)選實(shí)施例中，冷卻系統(tǒng)(如散熱器)的一部分上涂有催化或吸附組合物。此外，冷卻系統(tǒng)中安裝的一個(gè)風(fēng)扇能夠抽取或迫使空氣進(jìn)入與散熱器相接觸的操作狀態(tài)。然后將空氣中包括的污染物，如臭氧和/或一氧化碳，轉(zhuǎn)化為非污染物(如氧氣和二氧化碳)。
本申請(qǐng)人還有一個(gè)正在審查中的專(zhuān)利申請(qǐng)，即于1995年3月24日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)系列號(hào)08/412,525(作為參考文獻(xiàn)并入本文)，該專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了用催化組合物活動(dòng)處理大氣的裝置和方法，用于固定目標(biāo)如靜止的汽車(chē)、廣告牌、空調(diào)機(jī)、等等。
催化組合物用于一個(gè)熱交換器如機(jī)動(dòng)車(chē)散熱器的表面會(huì)產(chǎn)生這樣的問(wèn)題，即對(duì)裝置的熱交換性能有不利影響。比如，催化組合物可能起著絕熱體的作用，從而減低了散熱器擴(kuò)散熱量的能力。
所以，在不影響裝置的熱交換性能的條件下，采用熱交換器裝置處理空氣以除去污染物的減少污染技術(shù)是一個(gè)重要的進(jìn)展。如果能以一種有效的且低成本發(fā)的方式解決這一問(wèn)題當(dāng)是這一技術(shù)的進(jìn)一步進(jìn)展。
本發(fā)明一般涉及一種處理大氣以除去其中污染物的方法。對(duì)一個(gè)熱交換裝置如汽車(chē)的散熱器進(jìn)行了處理，以致其外表面以催化的方式促使大氣中的污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害化合物，同時(shí)又不影響裝置的熱交換性能。本發(fā)明還包括可以此方法清除污染的熱交換裝置。
術(shù)語(yǔ)“大氣”在此處定義為環(huán)繞地球的空氣，“環(huán)境空氣”指的是抽取或迫使其到達(dá)熱交換裝置外表面的大氣。它還包括偶然被加熱的或者通過(guò)加熱設(shè)備加熱的空氣。
根據(jù)本發(fā)明，熱交換裝置的表面必須具有一種可有效地促使污染物催化轉(zhuǎn)化為無(wú)害化合物的物質(zhì)。所以，熱交換裝置的表面必須能夠?qū)⒅T如烴類(lèi)化合物、一氧化碳和臭氧等污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害化合物，如氧氣、二氧化碳和水蒸汽。
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及催化處理大氣以將污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害化合物的方法，該方法包括處理熱交換裝置的外表面以使所述表面能夠催化轉(zhuǎn)化污染物。在本發(fā)明的一方面，熱交換裝置的外表面是由催化活性的物質(zhì)制成，或者配備有這樣的物質(zhì)，比如，賤金屬催化劑、貴金屬催化劑、或它們的組合。這里所用的術(shù)語(yǔ)“賤金屬催化劑”和“貴金屬催化劑”將包括賤金屬和貴金屬本身以及含有這些賤金屬和貴金屬的化合物，如貴金屬的鹽、賤金屬的鹽和氧化物。然后對(duì)表面進(jìn)行處理以增加其表面積。表面處理包括使熱交換裝置與酸接觸以形成一個(gè)“坑坑洼洼”的表面，它具有非常大的表面積，能夠使所希望的催化反應(yīng)更容易進(jìn)行。任選地，也可以通過(guò)在處理表面的一部分涂敷一種催化組合物，而使處理表面含有其它催化金屬。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，外表面涂敷一種催化組合物。然而，為了防止減低熱交換裝置的熱交換性能，催化組合物不應(yīng)涂滿熱交換裝置的整個(gè)外表面，和/或只涂在熱交換裝置的不直接參與熱交換活動(dòng)的表面上。
熱交換裝置可以是任何與具有不同溫度的流體(氣體和液體)接觸操作的裝置，這樣就可通過(guò)兩種流體的接近來(lái)進(jìn)行熱交換。僅為說(shuō)明的目的，此處使用汽車(chē)散熱器作為典型的例子。應(yīng)當(dāng)理解，在空調(diào)機(jī)等裝置中的熱交換裝置也適合在本發(fā)明中使用。
通過(guò)自然風(fēng)流或通過(guò)使用抽風(fēng)設(shè)備將環(huán)境空氣抽取到熱交換裝置上，比如使用風(fēng)扇或類(lèi)似設(shè)備抽取或迫使環(huán)境空氣進(jìn)入與具有催化表面的熱交換裝置的相接觸的操作狀態(tài)。作為例子，風(fēng)扇可以置于一個(gè)隧道中，或作為空調(diào)系統(tǒng)的一部分，或如前所述，優(yōu)選作為汽車(chē)常規(guī)冷卻系統(tǒng)的一部分。該風(fēng)扇一般由電源驅(qū)動(dòng)，如電池、優(yōu)選為汽車(chē)、太陽(yáng)能板等設(shè)備中使用的常規(guī)12伏電池。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，當(dāng)催化組合物涂在熱交換裝置的熱交換表面和/或不交換熱的表面的部分上時(shí)，需要提供一個(gè)多孔的保護(hù)性涂層，以防止催化組合物被污染和通過(guò)諸如鹽、灰塵、油等污染物造成過(guò)早的老化。附圖簡(jiǎn)述下列附圖顯示本發(fā)明的實(shí)施例，其中相同的參考數(shù)碼表示相同的部件，但是并不把本發(fā)明局限于本申請(qǐng)的權(quán)利要求書(shū)所包括的內(nèi)容。


圖1是一個(gè)卡車(chē)的側(cè)面示意圖，它顯示一個(gè)護(hù)柵、空調(diào)機(jī)泠凝器、散熱器、風(fēng)扇和發(fā)動(dòng)機(jī)；圖2是一個(gè)汽車(chē)散熱器的立體圖；圖3是一個(gè)散熱器的放大的截面圖；圖4是一個(gè)散熱器的一系列折皺板的部分前視圖，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在折皺板上涂敷上了催化組合物；圖5是一個(gè)散熱器的一系列折皺板的部分前視圖，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例在折皺板上涂敷上了催化組合物；圖6是散熱器的后視圖，顯示根據(jù)本發(fā)明涂敷上催化組合物的散熱器后表面；圖7是具有葉片的散熱器的部分立體圖，根據(jù)本發(fā)明在葉片上涂敷了一種催化組合物；以及圖8是一個(gè)散熱器的折皺板的部分前視圖，折皺板的表面進(jìn)行了處理以增加其表面積。
本發(fā)明涉及處理熱交換裝置表面的方法，從而將環(huán)境空氣中所含的污染物容易地轉(zhuǎn)化為無(wú)害化合物。如果表面本身是由催化活性的金屬制成，或者配備有這樣的金屬物質(zhì)，或者如果一種催化組合物涂敷在熱交換器的表面，熱交換裝置的表面就可具有催化性能。當(dāng)一種催化組合物涂敷到熱交換器的外表面時(shí)，它只覆蓋一部分表面和/或涂敷在非熱交換表面，這樣可以防止減低熱交換裝置的熱交換性能。本發(fā)明特別適合于把烴類(lèi)化合物、臭氧和一氧化碳轉(zhuǎn)化為無(wú)害化合物，比如，氧氣、二氧化碳和水蒸汽。
大氣接觸表面是熱交換裝置如散熱器的外表面。其中有環(huán)境空氣流動(dòng)的任何熱交換裝置均可根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行處理。對(duì)本發(fā)明特別重要的是使熱交換裝置所外表面涂層能夠催化轉(zhuǎn)化污染物為無(wú)害化合物，同時(shí)對(duì)裝置的熱交換性能沒(méi)有不利影響。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，熱交換裝置(如散熱器)的外表面部分涂敷上催化組合物。特別是，催化組合物要覆蓋外表面的約1％到99％，優(yōu)選為約25％到75％。為了提供所需的部分涂敷，不涂敷部分可以用膠帶、或者用包括如特氟等材料的涂層覆蓋。有用的和優(yōu)選的催化組合物包括至少一種賤金屬催化劑和/或至少一種貴金屬催化劑。賤金屬的量和貴金屬的量可以變化，且可以按大氣中所含污染物來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)，賤金屬催化劑的量占催化組合物總重量的約0.05％到5.0％，優(yōu)選為約0.1％到2.0％。貴金屬的量可達(dá)催化組合物總重量的20％，優(yōu)選為約0.5％到10％。
可以用于催化組合物的賤金屬包括所有可有效地將臭氧轉(zhuǎn)化為氧氣和/或?qū)⒁谎趸嫁D(zhuǎn)化為二氧化碳的賤金屬。優(yōu)選的賤金屬包括鐵、銅、鉻、鋅、錳、以及含有這些金屬的化合物和它們的組合。賤金屬一般以其氧化物形式使用。
貴金屬是從常用于處理發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的催化劑的金屬中選擇。優(yōu)選的貴金屬是鉑、鈀、以及它們的混合物。鉑是最優(yōu)選的貴金屬。在一種優(yōu)選的催化組合物中，貴金屬原則上是分散在賤金屬催化劑的表面。這意味著至少50％的貴金屬是在賤金屬催化劑的表面上或接近于賤金屬催化劑的表面，這樣就能保證環(huán)境空氣中的污染物快速轉(zhuǎn)化為無(wú)害的副產(chǎn)物。
還要為催化組合物提供適當(dāng)?shù)木哂泻艽蟊砻娣e的載體材料。優(yōu)選的載體材料是耐火氧化物，比如從下面一組材料中選擇的氧化物二氧化鈰、氧化鋁、二氧化鈦、二氧化硅、氧化鋯、以及它們的混合物，其中氧化鋁是最優(yōu)選的耐火氧化物載體。耐火氧化物最好具有大的表面積，以便在給定單位面積內(nèi)容納最多的催化組合物。術(shù)語(yǔ)“大的表面積”當(dāng)與耐火氧化物有關(guān)時(shí)一般指的是載體的表面積至少為100m2/g，優(yōu)選的范圍約為100到300m2/g。
如前所述，賤金屬催化劑的量和貴金屬催化劑的量可以在一個(gè)寬的范圍內(nèi)變化。在優(yōu)選的催化組合物中，貴金屬催化劑和賤金屬催化劑的重量比至小為1∶1。優(yōu)選的貴金屬催化劑和賤金屬催化劑的重量比在約8∶1到12∶1的范圍。
賤金屬和在其表面上的貴金屬的組合就提供了一種催化組合物，它可在低溫下操作，以將一氧化碳和臭氧有效地轉(zhuǎn)化為無(wú)害的副產(chǎn)物。
催化組合物可通過(guò)浸漬和/或噴霧技術(shù)涂敷于散熱器表面。根據(jù)本發(fā)明，催化組合物涂在散熱器的熱交換表面上，但不涂滿整個(gè)表面，優(yōu)選為涂在25％到75％的散熱器表面上。
如前所述，不涂催化組合物的大氣接觸表面區(qū)域可以用一種材料覆蓋，該材料能防止催化組合物在此區(qū)域沉積。這樣的材料包括普通膠帶(如屏膜膠帶)和涂料，如包括特氟隆的材料或其它阻止催化組合物附著的材料。
覆蓋材料涂敷到大氣接觸表面后，將催化組合物涂敷到要涂的區(qū)域，任何灑落到非涂敷表面的催化組合物都可以除去，比如通過(guò)揭去覆蓋材料。
只要催化組合物不涂滿熱交換裝置的整個(gè)熱交換表面，催化組合物的涂敷方式實(shí)際上是沒(méi)有限制的。比如，催化組合物可以涂成分布在熱交換裝置長(zhǎng)度上的間隔行。另一種選擇是將催化組合物涂敷到熱交換裝置的相對(duì)一側(cè)的部分。
在本發(fā)明的另一方面，催化組合物可以涂敷到熱交換裝置的非熱交換表面上?！胺菬峤粨Q表面”指的是這些表面不參與有關(guān)流體之間的熱交換。當(dāng)涂敷到所述表面上時(shí)，顯然不會(huì)對(duì)該裝置的熱交換性能有干擾。所以，需要時(shí)，可以用催化組合物涂滿全部非催化表面。熱交換的非催化表面的實(shí)例包括熱交換裝置的背面或后面以及延伸部分(如葉片等)，這些表面不與通過(guò)其中的熱交換流體接觸。
熱交換裝置的熱交換表面可具有催化性能，如果該表面本身是由催化活性物質(zhì)制造或者帶有催化活性物質(zhì)(如賤金屬自身或與少量貴金屬相結(jié)合)。為了提供有效的催化表面，一般希望增加熱交換裝置的表面積。這可以通過(guò)用一種酸處理熱交換裝置的表面來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而提供“坑坑洼洼”的外表面。這樣處理過(guò)的熱交換裝置可提供一個(gè)將污染物催化轉(zhuǎn)化為無(wú)害化合物的有效體系。因?yàn)榇藢?shí)施方案中沒(méi)有將催化組合物涂敷到熱交換表面上，所以可對(duì)熱交換裝置的整個(gè)表面或其一部分進(jìn)行酸處理。
通過(guò)在散熱器表面上涂敷賤金屬自身或與貴金屬相結(jié)合，散熱器的非催化表面可具有催化性能。可以通過(guò)氣化金屬并將氣化的金屬沉積在散熱器表面來(lái)涂敷催化劑金屬。
然而，應(yīng)當(dāng)理解，在某些情況下希望將催化組合物加到粗糙化的表面以提高轉(zhuǎn)化率?？梢圆捎们懊嫠龅耐?lèi)催化組合物。在這種情況下，為防止減低熱交換性能，一定不能完全覆蓋熱交換裝置的熱交換表面。
在本發(fā)明的操作中，采用自然風(fēng)流或抽氣設(shè)備抽取或迫使空氣通過(guò)催化表面。對(duì)于陸用汽車(chē)，這種熱交換表面優(yōu)選為散熱器的表面。不過(guò)應(yīng)當(dāng)理解，其它熱交換裝置如空調(diào)冷凝器等也可用類(lèi)似的方法處理。
在本發(fā)明的最優(yōu)選實(shí)施方案中，大氣接觸表面是一個(gè)散熱器的表面。通過(guò)按照本文所述處理散熱器表面，就很容易從大氣中除去污染物，同時(shí)不會(huì)減低散熱器的熱交換性能。
通過(guò)參考附圖1-8，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解本發(fā)明。本發(fā)明可應(yīng)用于任何類(lèi)型的熱交換裝置，且可應(yīng)用于熱交換表面和非熱交換表面。根據(jù)本發(fā)明，特別重要的是保持了熱交換裝置的熱交換特性。當(dāng)環(huán)境空氣接觸到熱交換裝置的催化表面時(shí)，烴類(lèi)化合物、一氧化碳、和/或臭氧經(jīng)催化反應(yīng)而產(chǎn)生無(wú)害副產(chǎn)物，如氧氣、二氧化碳和水蒸汽。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，當(dāng)熱交換器與運(yùn)載工具相聯(lián)系時(shí)，可以采用任何適合的運(yùn)載工具。運(yùn)載工具包括轎車(chē)、卡車(chē)、火車(chē)、輪船、軍艦、飛機(jī)、飛艇、氣球，等等。優(yōu)選在汽車(chē)中，大氣接觸表面是位于汽車(chē)前面接近冷卻系統(tǒng)風(fēng)扇的表面。有用的接觸表面包括散熱器、空調(diào)冷凝器等部件的外表面，這些都位于并固定在汽車(chē)的前箱內(nèi)。
圖1所示為包括一組汽車(chē)部件的卡車(chē)10的示意圖，其中散熱器或空調(diào)冷凝器包括大氣接觸表面。該卡車(chē)包括一個(gè)護(hù)柵12、一個(gè)空調(diào)機(jī)冷凝器14、一個(gè)散熱器16和一個(gè)散熱器風(fēng)扇18。可以理解，在卡車(chē)中能發(fā)現(xiàn)其它汽車(chē)部件。
參看圖1和圖2，優(yōu)選的大接觸表面包括空調(diào)冷凝器14的前表面13和側(cè)表面15、散熱器16的前表面17和側(cè)表面19。這些表面都位于該卡車(chē)的前箱24中。它們一般都在卡車(chē)前面26和發(fā)動(dòng)機(jī)28之間的卡車(chē)蓋下面。空調(diào)冷凝器14和散熱器16可直接或間接固定在前箱24上或該前箱中的一個(gè)支架(未示出)上。
圖2是一個(gè)散熱器-空調(diào)冷凝器組件的示意圖。該汽車(chē)包括一個(gè)前箱30。汽車(chē)的前端32具有固定在前箱30前面的護(hù)柵12。一個(gè)空調(diào)冷凝器14、一個(gè)散熱器16和一個(gè)散熱器風(fēng)扇18位于前箱30內(nèi)。
空調(diào)冷凝器14和散熱器16的表面可根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行處理以提供一個(gè)催化表面，同時(shí)對(duì)該裝置的熱交換性能沒(méi)有不利影響。最優(yōu)選的大氣接觸表面是散熱器16的外表面。一個(gè)典型的散熱器具有前表面和后表面，其間用扁平管隔開(kāi)，且具有一組散熱器折皺板。更特別地參看圖3，這里顯示一個(gè)散熱器18，它包括用于第一種流體流動(dòng)的隔開(kāi)管子40，其間有一系列折皺板42確定了第二種流體的流路44，第二種流體在第一種流體的橫向上流動(dòng)。第一種流體，如防凍液，由一個(gè)液源(未示出)通過(guò)入口46供給管子40。該防凍液在相對(duì)低的溫度下通過(guò)入口46進(jìn)入散熱器18，最終通過(guò)出口48離開(kāi)該散熱器。第二種流體，如空氣，通過(guò)流路44，且在此處與通過(guò)管子40的第一種流體建立起熱交換關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明，可對(duì)散熱器18的折皺板42的表面進(jìn)行處理以提供一個(gè)催化表面，這并不干擾散熱器的熱交換性能。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，催化組合物以間隔行的形式涂在折皺板42上。特別參看圖4，這里顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，其中折皺板42間隔涂敷上一種催化組合物，用于從大氣中除去污染物。如圖4特別顯示，表面42a、42c、42e、42g和42I涂敷上催化組合物，而42b、42d、42f、42h和42j卻未涂。因此，散熱器18具備了能夠?qū)⑽廴疚镛D(zhuǎn)化為無(wú)害化合物的催化表面，同時(shí)又能通過(guò)暴露的未涂表面以有效的方式完成熱交換功能。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，催化劑涂料涂敷到所有的折皺表面，但只涂敷在一部分上。參看圖5，每個(gè)板42的表面一部分上涂敷有催化組合物，從而提供了一個(gè)催化表面42j和一個(gè)非催化表面42k。在此實(shí)施方案中，每個(gè)折皺板都提供了一個(gè)將污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害化合物的催化表面，同時(shí)又能使散熱器通過(guò)所有折皺板完成其熱交換功能。
根據(jù)本發(fā)明，散熱器或其它熱交換裝置的非熱交換表面可以涂敷上催化組合物，而不干擾該裝置的熱交換性能。特別是，散熱器的非熱交換表面可以涂敷上催化組合物，和/或非熱交換的延伸部分可以增加到熱交換裝置上，且涂敷上催化組合物。
參看圖6，這里顯示一個(gè)包括前箱50和折皺板42的散熱器，其中折皺板42的后表面52涂敷了催化組合物。后表面52是非熱交換表面，因?yàn)檫M(jìn)入與后表面接觸的環(huán)境空氣已經(jīng)被冷卻液冷卻，所以在該散熱器的后端不發(fā)生熱交換。
在如圖7所示的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，散熱器配備有至少一個(gè)、優(yōu)選為一組為非熱交換表面的凸出部分60(比如葉片)。葉片60以常規(guī)的方法(如通過(guò)噴霧)涂敷了催化組合物。當(dāng)與環(huán)境空氣接觸時(shí)，葉片的表面通過(guò)熱交換表面的熱傳導(dǎo)被加熱，它能夠?qū)⒖諝庵兴形廴疚镛D(zhuǎn)化為無(wú)害化合物。
在本發(fā)明的另一方面，散熱器的表面可以經(jīng)過(guò)處理以提供催化表面，而不用在此表面上涂敷催化組合物。在此實(shí)施方案中可以采用金屬制造的散熱器，它能夠?qū)N類(lèi)化合物、一氧化碳和/或臭氧轉(zhuǎn)化為無(wú)害化合物。為了提供一個(gè)合適的催化表面，必須增加散熱器的表面積。這可由粗糙化散熱器表面的任何方法完成。參看圖8，處理散熱器外表面的優(yōu)選方法是使該表面與一種能與酸反應(yīng)的金屬接觸，以形成一個(gè)粗糙化表面。表面的粗糙化提供了一系列的隔開(kāi)的凸點(diǎn)或凹坑70，這極大地增加了散熱器的表面積，從而為污染物轉(zhuǎn)化反應(yīng)提供了足夠數(shù)量的催化點(diǎn)。
可用于處理金屬的酸包括無(wú)機(jī)酸，如鹽酸、硫酸、磷酸等。也可使用有機(jī)酸，如酸性酸、甲酸等。
酸可以通過(guò)浸漬、噴霧、涂刷等方法涂敷到散熱器上。所用酸的量和處理的時(shí)間在本行業(yè)的常規(guī)范圍內(nèi)，且足以提供散熱器表面積的明顯增加而又不損壞散熱器的熱交換性能。
在上述每個(gè)實(shí)施例中，對(duì)催化表面可提供一個(gè)多孔保護(hù)涂層。該保護(hù)涂層包括一種在溫度高達(dá)100℃時(shí)仍然穩(wěn)定的保護(hù)性物質(zhì)，且能耐對(duì)催化組合物可能有的不利影響的化學(xué)物質(zhì)、鹽、灰塵和其它污染物。已知某些塑料材料能滿足這一要求，包括聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(如特氟隆)、等等。聚四氟乙烯是這一保護(hù)性涂層的優(yōu)選材料。
保護(hù)性涂層可以通過(guò)浸漬和噴霧技術(shù)來(lái)形成。優(yōu)選的方法是使用不含鹵素的氣溶膠噴霧。
權(quán)利要求
1．一種催化處理大氣以將污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害化合物的方法，該方法包括對(duì)熱交換裝置的外表面進(jìn)行處理從而使所述表面能夠催化轉(zhuǎn)化所述污染物，同時(shí)對(duì)熱交換裝置的熱交換性能沒(méi)有不利影響。
2．權(quán)利要求1的方法，其中所述外表面包括至少一種催化活性金屬，所述方法包括增加熱交換裝置外表面的表面積。
3．權(quán)利要求2的方法，包括用酸處理熱交換裝置的外表面，酸的用量足以粗糙化至少一部分所述外表面。
4．權(quán)利要求2的方法，其中外表面所用的金屬選自賤金屬、貴金屬和它們的組合。
5．權(quán)利要求3的方法，其中所用的酸選自鹽酸、硫酸、磷酸和有機(jī)酸。
6．權(quán)利要求3的方法，進(jìn)一步包括在熱交換裝置的至少一部分處理過(guò)的外表面上沉積催化金屬。
7．權(quán)利要求6的方法，其中在熱交換裝置上沉積催化金屬的步驟包括氣化金屬并在熱交換裝置的外表面上沉積所述金屬。
8．權(quán)利要求1的方法，包括涂布一種催化組合物到熱交換裝置的一部分外表面上。
9．權(quán)利要求8的方法，包括涂敷催化組合物到熱交換裝置的1％-99％的外表面上。
10．權(quán)利要求9的方法，包括涂敷催化組合物到熱交換裝置的25％-75％的外表面上。
11．權(quán)利要求8的方法，包括涂敷一種催化組合物涂層到熱交換裝置的一部分外表面上，所述催化組合物涂層包括選自賤金屬、貴金屬、它們的化合物，及其組合的催化組分。
12．權(quán)利要求8的方法，其中催化組合物包括占催化組合物總重量約0.05％到5.0％的賤金屬催化劑和高達(dá)約20％的貴金屬催化劑。
13．權(quán)利要求11的方法，其中至少50％的貴金屬催化劑是在賤金屬催化劑的表面上，或接近賤金屬催化劑的表面。
14．權(quán)利要求8的方法，包括將催化組合物以間隔行的方式涂敷到熱交換裝置。
15．權(quán)利要求8的方法，其中熱交換裝置包括一組折皺板，所述方法包括涂敷催化組合物到每個(gè)折皺板的一部分。
16．權(quán)利要求12的方法，其中貴金屬催化劑與賤金屬催化劑的重量百分比比例至少為1∶1。
17．權(quán)利要求1的方法，其中熱交換裝置包括一個(gè)非熱交換外表面，所述方法包括用催化組合物處理至少一部分非熱交換表面。
18．權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括涂敷保護(hù)性涂層到熱交換裝置的外表面。
19．權(quán)利要求18的方法，其中保護(hù)性涂層包括至少一種在溫度高達(dá)100℃時(shí)仍然穩(wěn)定且耐對(duì)處理步驟有不利影響的污染物的保護(hù)性物質(zhì)。
20．權(quán)利要求19的方法，其中保護(hù)性物質(zhì)選自聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯。
21．權(quán)利要求19的方法，包括將保護(hù)性物質(zhì)作為氣溶膠噴霧到熱交換裝置的外表面上。
22．一種熱交換裝置，包括一個(gè)外表面，該外表面的至少一部分經(jīng)處理從而使所述表面能夠?qū)h(huán)境空氣中的污染物催化轉(zhuǎn)化為無(wú)害化合物，同時(shí)對(duì)熱交換裝置的熱交換性能沒(méi)有不利影響。
23．權(quán)利要求22的熱交換裝置，包括一個(gè)酸處理過(guò)的外表面。
24．權(quán)利要求22的熱交換裝置，包括一個(gè)熱交換外表面，所述熱交換外表面的一部分涂敷上一種催化組合物。
25．權(quán)利要求22的熱交換裝置，包括一個(gè)非熱交換外表面，所述非熱交換外表面的至少一部分涂敷一種催化組合物。
26．權(quán)利要求24的熱交換裝置，其中熱交換外表面涂敷一組間隔行的催化組合物。
27．權(quán)利要求24的熱交換裝置，包括一組折皺板，所述催化組合物涂敷在每個(gè)折皺板的一部分上。
28．權(quán)利要求22的熱交換裝置，進(jìn)一步包括外表面上的一個(gè)保護(hù)性涂層。
29．權(quán)利要求28的熱交換裝置，其中保護(hù)性涂層包括至少一種在溫度高達(dá)100℃時(shí)仍然穩(wěn)定且耐對(duì)處理步驟有不利影響的污染物的保護(hù)性物質(zhì)。
30．權(quán)利要求29的熱交換裝置，其中保護(hù)性物質(zhì)選自聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯。
全文摘要
催化活化熱交換裝置表面的方法以及由此得到的熱交換裝置,該方法同時(shí)保持該裝置的熱交換性能。
文檔編號(hào)F24F3/16GK1225037SQ9719632
公開(kāi)日1999年8月4日 申請(qǐng)日期1997年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月6日
發(fā)明者J·C·德特林格 申請(qǐng)人:恩格爾哈德公司