JP2000153156A - 化石燃料の触媒セラミックス - Google Patents
化石燃料の触媒セラミックスInfo
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Classifications
-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 エンジンの燃料として使用される化石燃料
（軽油・ガソリン等液体燃料）を活性化して、エンジン
での燃焼効率を高め得る触媒セラミックスを提供するこ
と。 【解決手段】 化石燃料を燃焼前に接触させるため、燃
料タンクよりエンジンの燃焼室への配管の途中におい
て、燃料の入り口と出口を有する容器内に充填される直
径３〜５０mmの球状、または略同体積を持つ円柱状或い
は俵状の触媒セラミックスであり、粘土を主体とするマ
トリックス成分に、ウラン及びトリウム等の放射性物質
を含まない希土類元素を主成分とし、この希土類に対し
て重量比で０．１〜１５％の遷移金属を助触媒として添
加したものを、総量の重量比で１５〜３０％を混合・混
練・成形し、１，１００〜１，４００℃にて焼成した、
表面が非晶質化していない触媒セラミックス。
（軽油・ガソリン等液体燃料）を活性化して、エンジン
での燃焼効率を高め得る触媒セラミックスを提供するこ
と。 【解決手段】 化石燃料を燃焼前に接触させるため、燃
料タンクよりエンジンの燃焼室への配管の途中におい
て、燃料の入り口と出口を有する容器内に充填される直
径３〜５０mmの球状、または略同体積を持つ円柱状或い
は俵状の触媒セラミックスであり、粘土を主体とするマ
トリックス成分に、ウラン及びトリウム等の放射性物質
を含まない希土類元素を主成分とし、この希土類に対し
て重量比で０．１〜１５％の遷移金属を助触媒として添
加したものを、総量の重量比で１５〜３０％を混合・混
練・成形し、１，１００〜１，４００℃にて焼成した、
表面が非晶質化していない触媒セラミックス。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用エ
ンジンの燃料として使用される化石燃料（軽油・ガソリ
ン等液体燃料）を活性化するための触媒セラミックスに
関する。
ンジンの燃料として使用される化石燃料（軽油・ガソリ
ン等液体燃料）を活性化するための触媒セラミックスに
関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】自動車に
関して、新車或いは走行距離が数万ｋｍ以下の車両につ
いては、エンジンの燃焼効率もよく、排気ガスにおいて
も有害ガスの発生量が低位である。しかしながら、年数
使用され、走行距離が増大してくると、燃焼効率が低下
し有害ガスの発生量が増加してくる。特に、ディーゼル
エンジン車においては、排気ガス中の黒煙発生量が増加
し大気汚染の大きな原因の一つとなっている。これらの
問題を解決する方法として、従来から幾つかの試みがな
されてきたが、多くは排気管の一部に装置を装着し、主
に燃焼後の排気ガスを吸着、或いは触媒により処理する
ものであり、燃料の燃焼効率の改善とは無関係な方法で
あった。
関して、新車或いは走行距離が数万ｋｍ以下の車両につ
いては、エンジンの燃焼効率もよく、排気ガスにおいて
も有害ガスの発生量が低位である。しかしながら、年数
使用され、走行距離が増大してくると、燃焼効率が低下
し有害ガスの発生量が増加してくる。特に、ディーゼル
エンジン車においては、排気ガス中の黒煙発生量が増加
し大気汚染の大きな原因の一つとなっている。これらの
問題を解決する方法として、従来から幾つかの試みがな
されてきたが、多くは排気管の一部に装置を装着し、主
に燃焼後の排気ガスを吸着、或いは触媒により処理する
ものであり、燃料の燃焼効率の改善とは無関係な方法で
あった。
【０００３】また、燃料タンクに直接投入したり、燃料
タンクからエンジンの燃焼室にいたる通路の一部に容器
を設け、その内部に充填して使用される活性剤等も一部
あったが、活性剤の性能や、物理特性において不完全な
ど解決すべき問題点が多く未だ実用性が低いのが実状で
ある。
タンクからエンジンの燃焼室にいたる通路の一部に容器
を設け、その内部に充填して使用される活性剤等も一部
あったが、活性剤の性能や、物理特性において不完全な
ど解決すべき問題点が多く未だ実用性が低いのが実状で
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記した問題
に対処すべくなされたものであり、その特徴は、化石燃
料を燃焼させる前に接触させるため、燃料タンクよりエ
ンジンの燃焼室への配管の途中において、燃料の入り口
と出口を有する容器内に充填される直径３〜５０mmの球
状、または略同体積を持つ円柱状或いは俵状の触媒セラ
ミックスであり、粘土を主体とするマトリックス成分
に、ウラン及びトリウム等の放射性物質を含まない希土
類元素を主成分とし、この希土類に対して重量比で０．
１〜１５％の遷移金属を助触媒として添加したものを、
総量の重量比で１５〜３０％を混合・混練・成形し、
１，１００〜１，４００℃にて焼成した、表面が非晶質
化していない触媒セラミックスにある。
に対処すべくなされたものであり、その特徴は、化石燃
料を燃焼させる前に接触させるため、燃料タンクよりエ
ンジンの燃焼室への配管の途中において、燃料の入り口
と出口を有する容器内に充填される直径３〜５０mmの球
状、または略同体積を持つ円柱状或いは俵状の触媒セラ
ミックスであり、粘土を主体とするマトリックス成分
に、ウラン及びトリウム等の放射性物質を含まない希土
類元素を主成分とし、この希土類に対して重量比で０．
１〜１５％の遷移金属を助触媒として添加したものを、
総量の重量比で１５〜３０％を混合・混練・成形し、
１，１００〜１，４００℃にて焼成した、表面が非晶質
化していない触媒セラミックスにある。
【０００５】この場合において、前記マトリックス成分
が重量比で粘土１００部に対しジルコン５０〜８０部を
混合したものであること、或いは、触媒セラミックスに
おける吸水率（ＪＩＳ Ｒ２２０５による）が１．０％
以下、圧縮強さ（ＪＩＳ Ａ５２１０による）が６，０
００ｋｇ／ｃｍ2 以上、摩耗減量（ＪＩＳ Ａ５２０９
７．８による）が０．１ｇ以下であることが望まし
い。なお、ＪＩＳ Ａ５２０９ ７．８による摩耗減量
の測定に際しては、触媒セラミックスを所定のタイル状
形状とした。
が重量比で粘土１００部に対しジルコン５０〜８０部を
混合したものであること、或いは、触媒セラミックスに
おける吸水率（ＪＩＳ Ｒ２２０５による）が１．０％
以下、圧縮強さ（ＪＩＳ Ａ５２１０による）が６，０
００ｋｇ／ｃｍ2 以上、摩耗減量（ＪＩＳ Ａ５２０９
７．８による）が０．１ｇ以下であることが望まし
い。なお、ＪＩＳ Ａ５２０９ ７．８による摩耗減量
の測定に際しては、触媒セラミックスを所定のタイル状
形状とした。
【０００６】
【発明の作用効果】本発明による触媒セラミックスは、
組成の混合希土成分に対して一定範囲の適量の遷移金属
を混合することにより希土類が本来有している触媒機能
を増大させたものであるため、燃料タンクよりエンジン
の燃焼室への配管の途中において化石燃料（軽油・ガソ
リン等液体燃料）を接触させることにより化石燃料を十
分に活性化させることができ、これによってエンジンで
の燃焼効率を高めて排気ガス中の黒煙や有害ガスの発生
量を低減することができるとともに、悪臭の軽減、燃料
使用量の低減を図ることができる。
組成の混合希土成分に対して一定範囲の適量の遷移金属
を混合することにより希土類が本来有している触媒機能
を増大させたものであるため、燃料タンクよりエンジン
の燃焼室への配管の途中において化石燃料（軽油・ガソ
リン等液体燃料）を接触させることにより化石燃料を十
分に活性化させることができ、これによってエンジンで
の燃焼効率を高めて排気ガス中の黒煙や有害ガスの発生
量を低減することができるとともに、悪臭の軽減、燃料
使用量の低減を図ることができる。
【０００７】また、本発明による触媒セラミックスにお
いて、吸水率（ＪＩＳ Ｒ２２０５による）が１．０％
以下、圧縮強さ（ＪＩＳ Ａ５２１０による）が６，０
００ｋｇ／ｃｍ2 以上、摩耗減量（ＪＩＳ Ａ５２０９
７．８による）が０．１ｇ以下である場合には、当該
触媒セラミックスの物理特性を十分に得ることができ
て、例えば、自動車に搭載した際の走行中の振動、衝撃
に対して欠けや摩耗等の損傷を少なくすることができ
て、当該触媒セラミックスを長期にわたり安定的かつ経
済的に使用することができる。
いて、吸水率（ＪＩＳ Ｒ２２０５による）が１．０％
以下、圧縮強さ（ＪＩＳ Ａ５２１０による）が６，０
００ｋｇ／ｃｍ2 以上、摩耗減量（ＪＩＳ Ａ５２０９
７．８による）が０．１ｇ以下である場合には、当該
触媒セラミックスの物理特性を十分に得ることができ
て、例えば、自動車に搭載した際の走行中の振動、衝撃
に対して欠けや摩耗等の損傷を少なくすることができ
て、当該触媒セラミックスを長期にわたり安定的かつ経
済的に使用することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明による触媒セラミックスの
触媒機能に関して、セリウム、ランタン、ネオジム等の
希土類元素を主成分とする混合希土と、触媒機能を高め
るために混合希土に添加されるコバルト，銅等の遷移金
属（スズ、マグネシウムを添加したものであってもよ
い）の重量比率と、これらの合量がセラミックス全体に
占める割合に、触媒機能が大きく影響されることを考慮
するとともに、経済的効果も考慮して、以下に詳述する
「範囲特定のためのテスト」による「テスト結果」か
ら、請求項１に示した範囲が最も効果が高いことを見い
だした。希土類元素には、ウラン、トリウム等の放射性
物質もあるが、これら放射性物質は環境上、健康上有害
な成分であり、これらの成分を含有することは好ましく
ない。
触媒機能に関して、セリウム、ランタン、ネオジム等の
希土類元素を主成分とする混合希土と、触媒機能を高め
るために混合希土に添加されるコバルト，銅等の遷移金
属（スズ、マグネシウムを添加したものであってもよ
い）の重量比率と、これらの合量がセラミックス全体に
占める割合に、触媒機能が大きく影響されることを考慮
するとともに、経済的効果も考慮して、以下に詳述する
「範囲特定のためのテスト」による「テスト結果」か
ら、請求項１に示した範囲が最も効果が高いことを見い
だした。希土類元素には、ウラン、トリウム等の放射性
物質もあるが、これら放射性物質は環境上、健康上有害
な成分であり、これらの成分を含有することは好ましく
ない。
【０００９】「範囲特定のためのテスト」セリウム、ラ
ンタン、ネオジム等の希土類元素を主成分とする混合希
土（Ｙ）に対するコバルト，銅等の遷移金属（Ｘ）の重
量比率｛（Ｘ／Ｙ）×１００｝＝Ａ重量％と、混合希土
とコバルト，銅等遷移金属の合量（Ｙ＋Ｘ）のセラミッ
クス総量（Ｔ）に対する配合量の重量比率［｛（Ｙ＋
Ｘ）／Ｔ｝×１００］＝Ｂ重量％の範囲特定は、第１次
テストとして前者のＡ値を３水準、１、１０、２０、後
者のＢ値を３水準、１０、２０、３０設定して、これら
を組み合わせた試料を作成し、後述のテストを行い、こ
のテスト結果をふまえて第２次テストとして前者のＡ値
を０．０５、０．１、５、１５、後者のＢ値を１５、２
５、３５の水準を加えて試料を作成し、後述のテストを
行った。
ンタン、ネオジム等の希土類元素を主成分とする混合希
土（Ｙ）に対するコバルト，銅等の遷移金属（Ｘ）の重
量比率｛（Ｘ／Ｙ）×１００｝＝Ａ重量％と、混合希土
とコバルト，銅等遷移金属の合量（Ｙ＋Ｘ）のセラミッ
クス総量（Ｔ）に対する配合量の重量比率［｛（Ｙ＋
Ｘ）／Ｔ｝×１００］＝Ｂ重量％の範囲特定は、第１次
テストとして前者のＡ値を３水準、１、１０、２０、後
者のＢ値を３水準、１０、２０、３０設定して、これら
を組み合わせた試料を作成し、後述のテストを行い、こ
のテスト結果をふまえて第２次テストとして前者のＡ値
を０．０５、０．１、５、１５、後者のＢ値を１５、２
５、３５の水準を加えて試料を作成し、後述のテストを
行った。
【００１０】テストは、排気量２，０００ｃｃのディー
ゼルエンジン車（車種名 トヨタタウンエースワゴン
平成２年式）２台、１台（甲車）は約９０，０００ｋｍ
走行済みで排ガス黒煙測定を安全自動車株式会社製測定
器ＳＭ−２０００を使用して測定した黒煙量が９０％の
もの、他の１台（乙車）は約１２０，０００ｋｍ走行済
みで黒煙量が９２％のものを使用した。以下のテストに
おいて、黒煙量の測定値は２台の単純平均値をとった。
ゼルエンジン車（車種名 トヨタタウンエースワゴン
平成２年式）２台、１台（甲車）は約９０，０００ｋｍ
走行済みで排ガス黒煙測定を安全自動車株式会社製測定
器ＳＭ−２０００を使用して測定した黒煙量が９０％の
もの、他の１台（乙車）は約１２０，０００ｋｍ走行済
みで黒煙量が９２％のものを使用した。以下のテストに
おいて、黒煙量の測定値は２台の単純平均値をとった。
【００１１】テストに際しては、図１に概略的に示した
ように、燃料タンク１１よりエンジン１２の燃焼室への
配管１３の途中に金属製の円筒状容器１４を設置し、こ
の容器１４内に本発明による触媒セラミックス、直径２
０ｍｍのセラミックス粒１５を略１ｋｇ充填して容器１
４を満たした。テスト順番はランダムとし、条件をでき
るだけ揃えるため夜間の高速道路約２０ｋｍを含む約３
０ｋｍのコースを設定し、全て同じコースを走行して、
未装着走行前と装着走行後の黒煙量の低減率を測定し、
上記したＡ値とＢ値の関係を調べ、以下のテスト結果を
得た。なお、図１において、配管１３は、燃料タンク１
１と燃料フィルタ１６を接続するとともに、燃料フィル
タ１６と燃料噴射ポンプ１７を接続しており、容器１４
は、両端に燃料の入り口１４ａと出口１４ｂを有してい
て、化石燃料（軽油）が容器１４内を通過するときに本
発明による触媒セラミックス１５に良好に接触するよう
になっている。
ように、燃料タンク１１よりエンジン１２の燃焼室への
配管１３の途中に金属製の円筒状容器１４を設置し、こ
の容器１４内に本発明による触媒セラミックス、直径２
０ｍｍのセラミックス粒１５を略１ｋｇ充填して容器１
４を満たした。テスト順番はランダムとし、条件をでき
るだけ揃えるため夜間の高速道路約２０ｋｍを含む約３
０ｋｍのコースを設定し、全て同じコースを走行して、
未装着走行前と装着走行後の黒煙量の低減率を測定し、
上記したＡ値とＢ値の関係を調べ、以下のテスト結果を
得た。なお、図１において、配管１３は、燃料タンク１
１と燃料フィルタ１６を接続するとともに、燃料フィル
タ１６と燃料噴射ポンプ１７を接続しており、容器１４
は、両端に燃料の入り口１４ａと出口１４ｂを有してい
て、化石燃料（軽油）が容器１４内を通過するときに本
発明による触媒セラミックス１５に良好に接触するよう
になっている。
【００１２】「テスト結果」Ａ値が０．０５重量％であ
る場合、黒煙低減率が１０％程度しかなかったが、Ａ値
が０．１重量％の場合、黒煙低減率が５０％程度とな
り、Ａ値が５重量％の場合、黒煙低減率が７０％程度と
なってピークとなり、更にＡ値が増加するにつれて、黒
煙低減率が低下する傾向を示した。因みに、Ａ値が１５
重量％の場合、黒煙低減率は５０％程度であり、Ａ値が
２０重量％の場合、黒煙低減率が４５％程度である。Ａ
値が２０重量％の場合でも、黒煙低減率が４５％程度で
あって触媒効果は十分認められるが、Ａ値が１５重量％
を越えると、セラミックス粒の焼成時に低融点物質が反
応し、内部に泡を発生させる原因となることからＡ値の
適性範囲を０．１〜１５重量％と設定した。
る場合、黒煙低減率が１０％程度しかなかったが、Ａ値
が０．１重量％の場合、黒煙低減率が５０％程度とな
り、Ａ値が５重量％の場合、黒煙低減率が７０％程度と
なってピークとなり、更にＡ値が増加するにつれて、黒
煙低減率が低下する傾向を示した。因みに、Ａ値が１５
重量％の場合、黒煙低減率は５０％程度であり、Ａ値が
２０重量％の場合、黒煙低減率が４５％程度である。Ａ
値が２０重量％の場合でも、黒煙低減率が４５％程度で
あって触媒効果は十分認められるが、Ａ値が１５重量％
を越えると、セラミックス粒の焼成時に低融点物質が反
応し、内部に泡を発生させる原因となることからＡ値の
適性範囲を０．１〜１５重量％と設定した。
【００１３】Ｂ値が１０重量％である場合、黒煙低減率
が１５％程度しかなかったが、Ｂ値が１５重量％の場
合、黒煙低減率が５５％程度となり、Ｂ値が２５重量％
の場合、黒煙低減率が７０％程度となってピークとな
り、Ｂ値が３０重量％の場合、黒煙低減率がやや低下
し、Ｂ値が３５重量％の場合、黒煙低減率が５０％弱と
なった。Ｂ値が３５重量％の場合でも、黒煙低減率が５
０％弱であって黒煙低減効果は十分認められるが、高価
な希土類物質を多量に使用することに関しては、地球資
源の有効利用の観点、経済性の観点等を考慮して、Ｂ値
の適性範囲を１５〜３０重量％と設定した。
が１５％程度しかなかったが、Ｂ値が１５重量％の場
合、黒煙低減率が５５％程度となり、Ｂ値が２５重量％
の場合、黒煙低減率が７０％程度となってピークとな
り、Ｂ値が３０重量％の場合、黒煙低減率がやや低下
し、Ｂ値が３５重量％の場合、黒煙低減率が５０％弱と
なった。Ｂ値が３５重量％の場合でも、黒煙低減率が５
０％弱であって黒煙低減効果は十分認められるが、高価
な希土類物質を多量に使用することに関しては、地球資
源の有効利用の観点、経済性の観点等を考慮して、Ｂ値
の適性範囲を１５〜３０重量％と設定した。
【００１４】触媒セラミックスの焼成温度に関して、
１，１００℃未満では焼結が十分に進まず所定の強度が
得られない。一方、１，４００℃を越えると、低融点物
質が反応してガスが発生し、セラミックス内部と表面に
ポアーが発生し強度が低下する。また、低融点物質が溶
融しマトリックス部分がガラス化し、表面が非晶質の被
膜で覆われると、触媒機能成分が燃料との接触を阻害さ
れ、セラミックスの触媒作用が低減される。
１，１００℃未満では焼結が十分に進まず所定の強度が
得られない。一方、１，４００℃を越えると、低融点物
質が反応してガスが発生し、セラミックス内部と表面に
ポアーが発生し強度が低下する。また、低融点物質が溶
融しマトリックス部分がガラス化し、表面が非晶質の被
膜で覆われると、触媒機能成分が燃料との接触を阻害さ
れ、セラミックスの触媒作用が低減される。
【００１５】触媒セラミックスの形状に関して、欠けや
摩耗等の損傷を最低限に抑えるためには球状が理想的で
あるが、製造上の経済性を配慮し、円柱状で両端のエッ
ジ部分に適量のアールをつけた形状や、俵状の形状でも
実用上支障がないことを確認した。触媒セラミックスの
大きさは、球状で直径が３mm未満では容器に充填された
セラミックス粒とセラミックス粒間に形成される空間の
大きさが狭くなり、燃料が通過するための抵抗が高くな
り、燃焼室へのスムーズな燃料供給が困難となる。一
方、直径が５０mmを越えると、通過する燃料との接触面
積が減少し触媒効果が十分に得られない。通常は、単一
直径の粒を使用するが、直径の異なる粒を組み合わせて
使用することが有効な場合もある。
摩耗等の損傷を最低限に抑えるためには球状が理想的で
あるが、製造上の経済性を配慮し、円柱状で両端のエッ
ジ部分に適量のアールをつけた形状や、俵状の形状でも
実用上支障がないことを確認した。触媒セラミックスの
大きさは、球状で直径が３mm未満では容器に充填された
セラミックス粒とセラミックス粒間に形成される空間の
大きさが狭くなり、燃料が通過するための抵抗が高くな
り、燃焼室へのスムーズな燃料供給が困難となる。一
方、直径が５０mmを越えると、通過する燃料との接触面
積が減少し触媒効果が十分に得られない。通常は、単一
直径の粒を使用するが、直径の異なる粒を組み合わせて
使用することが有効な場合もある。
【００１６】触媒セラミックスの吸水率に関して、触媒
セラミックスは長時間燃料と接触していると、セラミッ
クス粒本体が有する気孔から、燃料成分が内部に浸潤す
る現象が発生する。触媒機能を発揮するためには、セラ
ミックスの表面が大きく、多孔質の方が好ましいが、燃
料成分の浸潤はセラミックスの組織を脆弱化させ表面剥
離や欠けの原因となる。燃料中に７２０時間セラミック
ス粒を浸積させ、その前後の圧縮強さ試験の結果、ＪＩ
Ｓ Ｒ２２０５によるセラミックス粒の吸水率が１％を
越えるものでは強度劣化が起こることを見いだした。
セラミックスは長時間燃料と接触していると、セラミッ
クス粒本体が有する気孔から、燃料成分が内部に浸潤す
る現象が発生する。触媒機能を発揮するためには、セラ
ミックスの表面が大きく、多孔質の方が好ましいが、燃
料成分の浸潤はセラミックスの組織を脆弱化させ表面剥
離や欠けの原因となる。燃料中に７２０時間セラミック
ス粒を浸積させ、その前後の圧縮強さ試験の結果、ＪＩ
Ｓ Ｒ２２０５によるセラミックス粒の吸水率が１％を
越えるものでは強度劣化が起こることを見いだした。
【００１７】触媒セラミックスの損傷（例えば、車両走
行中の振動によるセラミックス粒の欠けや摩耗等）は、
セラミックスの寿命を短縮することによる経済的な損失
だけでなく、その欠けにより発生する粒子や微粉末が燃
焼室部分に侵入してエンジン部分の損傷の原因となった
り、フィルタ詰まり等の原因となり、その影響は極めて
大きい。
行中の振動によるセラミックス粒の欠けや摩耗等）は、
セラミックスの寿命を短縮することによる経済的な損失
だけでなく、その欠けにより発生する粒子や微粉末が燃
焼室部分に侵入してエンジン部分の損傷の原因となった
り、フィルタ詰まり等の原因となり、その影響は極めて
大きい。
【００１８】触媒セラミックスの耐摩耗性については、
耐摩耗性の異なるセラミックスを金属容器に充填し、車
両（トラック）に載せて約１ヶ月間、約１５０時間走行
した後、その前後のセラミックス粒の減量に基づいて測
定した。その結果、供試サンプルと同条件で作成したタ
イル状形状で、ＪＩＳ Ａ５２０９ ７．８（陶磁器質
タイル）による落砂式摩耗試験機で測定した測定値（摩
耗減量）で０．２ｇを越えるサンプルは僅かであるが減
耗の痕跡が認められたが、０．１ｇ以下では減耗の痕跡
が全く認められなかった。
耐摩耗性の異なるセラミックスを金属容器に充填し、車
両（トラック）に載せて約１ヶ月間、約１５０時間走行
した後、その前後のセラミックス粒の減量に基づいて測
定した。その結果、供試サンプルと同条件で作成したタ
イル状形状で、ＪＩＳ Ａ５２０９ ７．８（陶磁器質
タイル）による落砂式摩耗試験機で測定した測定値（摩
耗減量）で０．２ｇを越えるサンプルは僅かであるが減
耗の痕跡が認められたが、０．１ｇ以下では減耗の痕跡
が全く認められなかった。
【００１９】上述の強度と耐摩耗性は、主としてマトリ
ックスの組成と焼成温度により決定される。マトリック
ス成分は、粘土を主体としたものであってもよく、例え
ばカオリンを主体とした粘土とジルコン粉末にて構成す
ることも可能である。ジルコン粉末は骨材としてマトリ
ックス組成の安定化とともに、耐摩耗性の向上に寄与し
ている。ジルコン粉末量が粘土量の５０重量％未満であ
ると、成形体の焼成収縮が大きく、焼成時に亀裂が生じ
たり、マトリックスの融点が低下し低融点物質の反応に
よる泡が発生する。一方、ジルコン粉末量が粘土量の８
０重量％を越えると、焼結が不十分となり強度が低下
し、耐摩耗性も低下する。
ックスの組成と焼成温度により決定される。マトリック
ス成分は、粘土を主体としたものであってもよく、例え
ばカオリンを主体とした粘土とジルコン粉末にて構成す
ることも可能である。ジルコン粉末は骨材としてマトリ
ックス組成の安定化とともに、耐摩耗性の向上に寄与し
ている。ジルコン粉末量が粘土量の５０重量％未満であ
ると、成形体の焼成収縮が大きく、焼成時に亀裂が生じ
たり、マトリックスの融点が低下し低融点物質の反応に
よる泡が発生する。一方、ジルコン粉末量が粘土量の８
０重量％を越えると、焼結が不十分となり強度が低下
し、耐摩耗性も低下する。
【００２０】以上においては、本発明による触媒セラミ
ックスの触媒機能を満足させるための条件、Ａ値、Ｂ
値、長期間安定して使用できるための要件、強度、摩耗
度、セラミックス粒の形状、大きさ、表面性状、またそ
れらを達成するために最低限必要な製造条件等について
記述した。次に、本発明による触媒セラミックスの効果
を確認するために行った各実施例について記述する。
ックスの触媒機能を満足させるための条件、Ａ値、Ｂ
値、長期間安定して使用できるための要件、強度、摩耗
度、セラミックス粒の形状、大きさ、表面性状、またそ
れらを達成するために最低限必要な製造条件等について
記述した。次に、本発明による触媒セラミックスの効果
を確認するために行った各実施例について記述する。
【００２１】
【実施例】（実施例１）ウラン、トリウム等の放射性物
質を含まないセリウム、ランタン、ネオジム等を主成分
とする混合希土成分（Ｙ）に対し、スズを１０重量％程
度含むとともにマグネシウムを５重量％程度含んだコバ
ルト，銅等の遷移金属（Ｘ）を１５重量％（Ａ値）で混
合したものをセラミックス総量（Ｔ）の１５重量％（Ｂ
値）と、カオリンを主成分とする粘土１００部に対しジ
ルコン７０部の重量割合のマトリックス原料８５重量％
を混合機に入れ、原料総重量に対し２５％の水を加えて
混練し、球状に成形・乾燥後、ガス焼成炉で１，４００
℃にて焼成し直径２０ｍｍのセラミックス粒を得た。こ
のセラミックス粒の表面は非晶質化しておらず、その物
性においてＪＩＳ Ｒ２２０５による吸水率は０．１
％、ＪＩＳ Ａ５２１０による圧縮強さは７，５００ｋ
ｇ／ｃｍ2 、ＪＩＳ Ａ５２０９ ７．８による摩耗減
量は０．０８ｇであった。
質を含まないセリウム、ランタン、ネオジム等を主成分
とする混合希土成分（Ｙ）に対し、スズを１０重量％程
度含むとともにマグネシウムを５重量％程度含んだコバ
ルト，銅等の遷移金属（Ｘ）を１５重量％（Ａ値）で混
合したものをセラミックス総量（Ｔ）の１５重量％（Ｂ
値）と、カオリンを主成分とする粘土１００部に対しジ
ルコン７０部の重量割合のマトリックス原料８５重量％
を混合機に入れ、原料総重量に対し２５％の水を加えて
混練し、球状に成形・乾燥後、ガス焼成炉で１，４００
℃にて焼成し直径２０ｍｍのセラミックス粒を得た。こ
のセラミックス粒の表面は非晶質化しておらず、その物
性においてＪＩＳ Ｒ２２０５による吸水率は０．１
％、ＪＩＳ Ａ５２１０による圧縮強さは７，５００ｋ
ｇ／ｃｍ2 、ＪＩＳ Ａ５２０９ ７．８による摩耗減
量は０．０８ｇであった。
【００２２】排気量２，０００ｃｃで９０，００８ｋｍ
走行済みのディーゼルエンジン車（車種名 トヨタ タ
ウンエースワゴン １９９０年式）において、上述した
ようにして製作したセラミックス粒（触媒セラミック
ス）略１ｋｇを充填して満たした容器を図１の容器１４
のように装着した。触媒セラミックスを充填した容器の
未装着前に安全自動車株式会社製の排ガス黒煙測定装置
ＳＭ２０００にて測定した黒煙値は９０％であった。一
方、触媒セラミックスを充填した容器を装着して３８ｋ
ｍ走行した直後に測定した黒煙値は４６％で低減率は約
４９％あり黒煙値の低減効果が認められた。また、容器
内のセラミックス粒の損傷は全く認められなかった。
走行済みのディーゼルエンジン車（車種名 トヨタ タ
ウンエースワゴン １９９０年式）において、上述した
ようにして製作したセラミックス粒（触媒セラミック
ス）略１ｋｇを充填して満たした容器を図１の容器１４
のように装着した。触媒セラミックスを充填した容器の
未装着前に安全自動車株式会社製の排ガス黒煙測定装置
ＳＭ２０００にて測定した黒煙値は９０％であった。一
方、触媒セラミックスを充填した容器を装着して３８ｋ
ｍ走行した直後に測定した黒煙値は４６％で低減率は約
４９％あり黒煙値の低減効果が認められた。また、容器
内のセラミックス粒の損傷は全く認められなかった。
【００２３】（実施例２）ウラン、トリウム等の放射性
物質を含まないセリウム、ランタン、ネオジム等を主成
分とする混合希土成分（Ｙ）に対し、スズを１０重量％
程度含むとともにマグネシウムを５重量％程度含んだコ
バルト，銅等の遷移金属（Ｘ）を５重量％（Ａ値）で混
合したものをセラミックス総量（Ｔ）の２５重量％（Ｂ
値）と、カオリンを主成分とする粘土１００部に対しジ
ルコン８０部の重量割合のマトリックス原料７５重量％
を混合機に入れ、原料総重量に対し２５％の水を加えて
混練し、球状に成形・乾燥後、ガス焼成炉で１，３５０
℃にて焼成し直径２０ｍｍのセラミックス粒を得た。こ
のセラミックス粒の表面は非晶質化しておらず、その物
性においてＪＩＳ Ｒ２２０５による吸水率は０．２
％、ＪＩＳ Ａ５２１０による圧縮強さは６，８００ｋ
ｇ／ｃｍ2 、ＪＩＳ Ａ５２０９ ７．８による摩耗減
量は０．１ｇであった。
物質を含まないセリウム、ランタン、ネオジム等を主成
分とする混合希土成分（Ｙ）に対し、スズを１０重量％
程度含むとともにマグネシウムを５重量％程度含んだコ
バルト，銅等の遷移金属（Ｘ）を５重量％（Ａ値）で混
合したものをセラミックス総量（Ｔ）の２５重量％（Ｂ
値）と、カオリンを主成分とする粘土１００部に対しジ
ルコン８０部の重量割合のマトリックス原料７５重量％
を混合機に入れ、原料総重量に対し２５％の水を加えて
混練し、球状に成形・乾燥後、ガス焼成炉で１，３５０
℃にて焼成し直径２０ｍｍのセラミックス粒を得た。こ
のセラミックス粒の表面は非晶質化しておらず、その物
性においてＪＩＳ Ｒ２２０５による吸水率は０．２
％、ＪＩＳ Ａ５２１０による圧縮強さは６，８００ｋ
ｇ／ｃｍ2 、ＪＩＳ Ａ５２０９ ７．８による摩耗減
量は０．１ｇであった。
【００２４】排気量２，０００ｃｃで１２８，６２７ｋ
ｍ走行済みのディーゼルエンジン車（車種名 トヨタ
タウンエースワゴン 昭和６１年式）において、上述し
たようにして製作したセラミックス粒（触媒セラミック
ス）略１ｋｇを充填して満たした容器を図１の容器１４
のように装着した。触媒セラミックスを充填した容器の
未装着前に安全自動車株式会社製の排ガス黒煙測定装置
ＳＭ２０００にて測定した黒煙値は９０％であった。一
方、触媒セラミックスを充填した容器を装着して３１ｋ
ｍ走行した直後に測定した黒煙値は１９％で低減率は約
７９％と顕著な効果が認められた。また、容器内のセラ
ミックス粒の損傷は全く認められなかった。
ｍ走行済みのディーゼルエンジン車（車種名 トヨタ
タウンエースワゴン 昭和６１年式）において、上述し
たようにして製作したセラミックス粒（触媒セラミック
ス）略１ｋｇを充填して満たした容器を図１の容器１４
のように装着した。触媒セラミックスを充填した容器の
未装着前に安全自動車株式会社製の排ガス黒煙測定装置
ＳＭ２０００にて測定した黒煙値は９０％であった。一
方、触媒セラミックスを充填した容器を装着して３１ｋ
ｍ走行した直後に測定した黒煙値は１９％で低減率は約
７９％と顕著な効果が認められた。また、容器内のセラ
ミックス粒の損傷は全く認められなかった。
【００２５】（実施例３）土木工事現場で作業中のパワ
ーショベル（車種名 コマツ ＰＣ２００−６型１３５
馬力 １９８９年式）に、実施例２で作成したセラミッ
クス粒略１ｋｇを充填して満たした容器を図１の容器１
４のように装着したところ、装着稼働数分後で排気ガス
からの悪臭が急速に低減した。現場の環境改善に顕著な
効果が認められた。
ーショベル（車種名 コマツ ＰＣ２００−６型１３５
馬力 １９８９年式）に、実施例２で作成したセラミッ
クス粒略１ｋｇを充填して満たした容器を図１の容器１
４のように装着したところ、装着稼働数分後で排気ガス
からの悪臭が急速に低減した。現場の環境改善に顕著な
効果が認められた。
【００２６】（実施例４）実施例２で作成したセラミッ
クス粒略１ｋｇを容器に充填して満たし図１の容器１４
のように、１０４，５００ｋｍ走行済みのガソリン車
（車種名 トヨタクラウン スーパーチャージャー
２，０００ｃｃ １９８８年式）の燃料系に装着して８
４ｋｍ走行し、未装着前と装着走行後の排ガス中のＣＯ
とＨＣ量を理研計器株式会社製「ＣＯ・ＨＣガスアナラ
イザー」で測定したところＣＯが５．３０％から０．０
２％に、ＨＣが１４８ｐｐｍから２９ｐｐｍと大幅な低
減が認められた。
クス粒略１ｋｇを容器に充填して満たし図１の容器１４
のように、１０４，５００ｋｍ走行済みのガソリン車
（車種名 トヨタクラウン スーパーチャージャー
２，０００ｃｃ １９８８年式）の燃料系に装着して８
４ｋｍ走行し、未装着前と装着走行後の排ガス中のＣＯ
とＨＣ量を理研計器株式会社製「ＣＯ・ＨＣガスアナラ
イザー」で測定したところＣＯが５．３０％から０．０
２％に、ＨＣが１４８ｐｐｍから２９ｐｐｍと大幅な低
減が認められた。
【００２７】（実施例５）ウラン、トリウム等の放射性
物質を含まないセリウム、ランタン、ネオジム等を主成
分とする混合希土成分（Ｙ）に対し、スズを１０重量％
程度含むとともにマグネシウムを５重量％程度含んだコ
バルト，銅等の遷移金属（Ｘ）を１０重量％（Ａ値）で
混合したものをセラミックス総量（Ｔ）の３０重量％
（Ｂ値）と、カオリンを主成分とする粘土１００部に対
しジルコン７５部の重量割合のマトリックス原料７０重
量％を混合機に入れ、原料総重量に対し２５％の水を加
えて混練し、球状に成形・乾燥後、ガス焼成炉で１，２
５０℃にて焼成し直径１５ｍｍのセラミックス粒を得
た。このセラミックス粒の表面は非晶質化しておらず、
その物性においてＪＩＳ Ｒ２２０５による吸水率は
０．１％、ＪＩＳ Ａ５２１０による圧縮強さは７，３
００ｋｇ／ｃｍ2 、ＪＩＳ Ａ５２０９ ７．８による
摩耗減量は０．０９ｇであった。
物質を含まないセリウム、ランタン、ネオジム等を主成
分とする混合希土成分（Ｙ）に対し、スズを１０重量％
程度含むとともにマグネシウムを５重量％程度含んだコ
バルト，銅等の遷移金属（Ｘ）を１０重量％（Ａ値）で
混合したものをセラミックス総量（Ｔ）の３０重量％
（Ｂ値）と、カオリンを主成分とする粘土１００部に対
しジルコン７５部の重量割合のマトリックス原料７０重
量％を混合機に入れ、原料総重量に対し２５％の水を加
えて混練し、球状に成形・乾燥後、ガス焼成炉で１，２
５０℃にて焼成し直径１５ｍｍのセラミックス粒を得
た。このセラミックス粒の表面は非晶質化しておらず、
その物性においてＪＩＳ Ｒ２２０５による吸水率は
０．１％、ＪＩＳ Ａ５２１０による圧縮強さは７，３
００ｋｇ／ｃｍ2 、ＪＩＳ Ａ５２０９ ７．８による
摩耗減量は０．０９ｇであった。
【００２８】いすず製ディーゼルエンジン４トントラッ
ク（車種名 フォワード １９９０年式）、排気量７，
１２０ｃｃ、２２８，８００ｋｍ走行済みの車両におい
て、上述したようにして製作したセラミックス粒（触媒
セラミックス）略１ｋｇを充填して満たした容器を図１
の容器１４のように装着した。セラミックス充填容器装
着前の３，４６０ｋｍを走行したときの単位軽油燃料あ
たりの平均走行距離が４．１０ｋｍ／ｌであったもの
が、セラミックス充填容器装着後に３，６９３ｋｍを走
行したときの単位軽油燃料あたりの平均走行距離が５．
０２ｋｍ／ｌとなり、２２％の走行距離の向上（燃費向
上）がみられた。
ク（車種名 フォワード １９９０年式）、排気量７，
１２０ｃｃ、２２８，８００ｋｍ走行済みの車両におい
て、上述したようにして製作したセラミックス粒（触媒
セラミックス）略１ｋｇを充填して満たした容器を図１
の容器１４のように装着した。セラミックス充填容器装
着前の３，４６０ｋｍを走行したときの単位軽油燃料あ
たりの平均走行距離が４．１０ｋｍ／ｌであったもの
が、セラミックス充填容器装着後に３，６９３ｋｍを走
行したときの単位軽油燃料あたりの平均走行距離が５．
０２ｋｍ／ｌとなり、２２％の走行距離の向上（燃費向
上）がみられた。
【００２９】以上の各実施例に示した実験を行った段階
で幾つかの予期しない効果が確認された。一つは、ディ
ーゼルエンジン車の排気ガスによる悪臭が大幅に低減さ
れたこと。工事現場や特に室内で使用される環境、道路
沿線の環境の改善に顕著な効果が期待できる。さらに燃
費の向上効果が認められた。またガソリン車での実施で
は、ＣＯ、ＨＣ等の有害ガスの低減効果がみられ、本発
明による触媒セラミックスがディーゼルエンジン車のみ
に使用限定されたものではなく、ガソリン車にも効果の
及ぶものであることが判明した。
で幾つかの予期しない効果が確認された。一つは、ディ
ーゼルエンジン車の排気ガスによる悪臭が大幅に低減さ
れたこと。工事現場や特に室内で使用される環境、道路
沿線の環境の改善に顕著な効果が期待できる。さらに燃
費の向上効果が認められた。またガソリン車での実施で
は、ＣＯ、ＨＣ等の有害ガスの低減効果がみられ、本発
明による触媒セラミックスがディーゼルエンジン車のみ
に使用限定されたものではなく、ガソリン車にも効果の
及ぶものであることが判明した。
【図１】 本発明による触媒セラミックスを自動車用エ
ンジンの燃料系に使用する場合の一実施形態を概略的に
示す図である。
ンジンの燃料系に使用する場合の一実施形態を概略的に
示す図である。
１１…燃料タンク、１２…エンジン、１３…配管、１４
…容器、１４ａ…燃料の入り口、１４ｂ…燃料の出口、
１５…触媒セラミックス、１６…燃料フィルタ、１７…
燃料噴射ポンプ。
…容器、１４ａ…燃料の入り口、１４ｂ…燃料の出口、
１５…触媒セラミックス、１６…燃料フィルタ、１７…
燃料噴射ポンプ。
フロントページの続き (72)発明者 杉江 和親 愛知県常滑市瀬木町１丁目24番地 株式会 社啓吉内 (72)発明者 杉江 壽郎 愛知県常滑市瀬木町１丁目24番地 株式会 社啓吉内 (72)発明者 小串 征司朗 愛知県常滑市瀬木町１丁目24番地 株式会 社啓吉内 (72)発明者 船ヶ山 二郎 宮崎県宮崎市新別府町薗田109番地５ Ｆターム(参考） 4G069 AA03 AA08 BA02A BA02B BA05A BA05B BA10A BA10B BB04B BB06B BC10B BC22B BC29A BC31B BC38A BC42B BC43B BC44B BC67B CD01 DA05 EA02Y EB18Y EC06X EC06Y EC28 ED03 FA01 FB04 FB30 FB67 FC07 FC08
Claims (3)
- 【請求項１】 化石燃料を燃焼させる前に接触させるた
め、燃料タンクよりエンジンの燃焼室への配管の途中に
おいて、燃料の入り口と出口を有する容器内に充填され
る直径３〜５０mmの球状、または略同体積を持つ円柱状
或いは俵状の触媒セラミックスであり、粘土を主体とす
るマトリックス成分に、ウラン及びトリウム等の放射性
物質を含まない希土類元素を主成分とし、この希土類に
対して重量比で０．１〜１５％の遷移金属を助触媒とし
て添加したものを、総量の重量比で１５〜３０％を混合
・混練・成形し、１，１００〜１，４００℃にて焼成し
た、表面が非晶質化していない触媒セラミックス。 - 【請求項２】 請求項１に記載の触媒セラミックスであ
り、前記マトリックス成分が重量比で粘土１００部に対
しジルコン５０〜８０部を混合したものである触媒セラ
ミックス。 - 【請求項３】 請求項１に記載の触媒セラミックスであ
り、吸水率（ＪＩＳ Ｒ２２０５による）が１．０％以
下、圧縮強さ（ＪＩＳ Ａ５２１０による）が６，００
０ｋｇ／ｃｍ2 以上、摩耗減量（ＪＩＳ Ａ５２０９
７．８による）が０．１ｇ以下である触媒セラミック
ス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10331336A JP2000153156A (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 化石燃料の触媒セラミックス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10331336A JP2000153156A (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 化石燃料の触媒セラミックス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000153156A true JP2000153156A (ja) | 2000-06-06 |
Family
ID=18242550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10331336A Pending JP2000153156A (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 化石燃料の触媒セラミックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000153156A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020047636A (ko) * | 2000-12-13 | 2002-06-22 | 양경옥 | 화석 연료의 연비 개선용 촉매 |
| US7150769B2 (en) | 2003-09-05 | 2006-12-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel reforming apparatus and method |
| KR100892174B1 (ko) | 2008-04-25 | 2009-04-10 | 정영훈 | 산화환원 반응을 이용한 액체연료절감장치 |
| KR100892170B1 (ko) | 2008-04-25 | 2009-04-10 | 정영훈 | 원적외선을 방출하는 액체연료절감장치 |
| KR100892171B1 (ko) | 2008-04-25 | 2009-04-10 | 정영훈 | 단파를 방출하는 액체연료절감장치 |
| CN1766414B (zh) * | 2005-09-30 | 2010-05-05 | 黄鲁生 | 在线活化燃油的方法及其装置 |
-
1998
- 1998-11-20 JP JP10331336A patent/JP2000153156A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020047636A (ko) * | 2000-12-13 | 2002-06-22 | 양경옥 | 화석 연료의 연비 개선용 촉매 |
| US7150769B2 (en) | 2003-09-05 | 2006-12-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel reforming apparatus and method |
| CN1766414B (zh) * | 2005-09-30 | 2010-05-05 | 黄鲁生 | 在线活化燃油的方法及其装置 |
| KR100892174B1 (ko) | 2008-04-25 | 2009-04-10 | 정영훈 | 산화환원 반응을 이용한 액체연료절감장치 |
| KR100892170B1 (ko) | 2008-04-25 | 2009-04-10 | 정영훈 | 원적외선을 방출하는 액체연료절감장치 |
| KR100892171B1 (ko) | 2008-04-25 | 2009-04-10 | 정영훈 | 단파를 방출하는 액체연료절감장치 |
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