JP2000504265A - 燃料フィルタ及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 スズ及びアンチモンのような材料の安定な金属間化合物からなる調合物を有する燃料フィルタに関する。このフィルタは、一体的な多孔質構造を有し又は粒体の形態をなす。このフィルタにより、Ｃａイオン及びＮａイオンのような微量金属イオンが除去される。

Description

【発明の詳細な説明】 燃料フィルタ及び製造方法 技術分野 本発明は、燃料フィルタ及びそのようなフィルタを製造する方法に関する。本 明細書において、「燃料」の用語は、原油から完全に精製される全ての液化炭化 水素を意味し、かつ「フィルタ」の用語は、燃焼前の燃料と接触して該燃料に作 用し又はこれを清浄化して、後での燃焼による有害物の排出を減少させる固体物 を意味する。 背景技術 燃焼後の触媒コンバータを用いて内燃機関から排出される有害物を減少させる ことは良く知られている。一般にこのようなコンバータは、高温セラミックであ るコージライトからなるハニカム状基材を有する。この基材は、酸化アルミニウ ムの多層膜上にプラチナ材料の触媒がメッキされている。このようなコンバータ は、必要な材料が高価で構造が複雑なため、製造コストが非常に高い。これが、 それらの使用の拡大を制限する主な要因であり、結果的に環境に対して主として 悪いことを意味している。 従来技術には、燃焼前触媒コンバータについて記載したものがいくつかある。 しかしながら、これらは実際に使用されていないように思われるが、その理由は 明らかに効果がないか又は製造及び維持が困難で高価なためである。 米国特許第３６８２６０８号（ヒックス（Hickes））明細書には、その効果が 高い燃焼前の燃料の触媒について非常に一般的な記載がある。その開示内容は、 燃料−触媒接触を増やすためのメッシュ構造に重点を置いたもので、触媒につい ての記述はほとんどない。 英国特許公報第１０７９６９８号（カーボン・フロ（Carbon Flo.））及び国 際公開公報ＷＯ９０／１４５１６（ヴィブロ（Wribro））には、スズ、アンチモ ン、鉛及び水銀の組合せを用いて、効率を改善しかつ／又は排気ガスの毒性を低 減す るために燃料の成分について触媒作用を行う、請求の範囲に記載の合金を提供す ることが記載されている。しかしながら、これらの構成は特に効果的であると思 えない。公報ＺＡ６４４７８２（ブロケット（Broquet））には、このタイプの 合金を燃料タンクに沈めたぺレットの形で使用することが記載されている。 プラチナ触媒を有する燃焼前触媒コンバータが、米国特許第５０９２３０３号 （ブラウン（Brown））明細書に記載されている。触媒は電気ヒータにより加熱 され、それと接触する液化炭化水素のクラッキングを生じさせる。このコンバー タがどの程度有効であるかは明らかでないが、使用する材料及びヒータ並びに関 連する制御装置が必要なため、製造コストが高くなると思われる。 このように、より清浄な燃料を用いることが、燃焼後の触媒コンバータを用い るよりも有害物の排出を改善するより簡単な方法てあることは久しく明らかてあ るが、これまでのところ、燃料を清浄化するフィルタは、様々な理由で効果がな いために実際には使用されていない。従って、燃焼前の作用で排出物をより清浄 にする効果的な燃料フィルタを提供することは急務である。本発明は、このよう なフィルタを提供することを目的とする。 発明の開示 本発明によれば、内燃機関のための燃料フィルタであって、金属間化合物から なるフィルタが提供される。 前記金属間化合物が貴金属からなると、好都合である。従って、前記フィルタ は、電気化学的置換反応において燃料の微量金属イオンを引き付けることができ る。 本明細書において、「金属間化合物」の用語は、２つの金属の原子をある割合 で結合させて、それらの金属のいずれとも異なる構造の結晶を形成したときに形 成される合金の化合物を意味する。更に、「貴金属」の用語は、金、銀、プラチ ナ、スズ及びアンチモンのように、他に比して正の電極電位を有し、かつカルシ ウム、ナトリウム又は鉄のように除去される微量金属より腐食しにくい金属を意 味する。このような燃料中の微量金属を減少させることにより、燃焼過程がより 効率的になり、その結果排出がより清浄化される。 ある実施例では、前記燃料フィルタはスズ及びアンチモンの金属間化合物から なる。スズの原子組成が３９．５％〜５７％の範囲内にあると好都合である。あ る実施例では、スズ及びアンチモンは実質的に等原子（equiatomic）すなわち原 子的に等しい。このような組成が、微量金属を吸引するためのガルバニ電位を与 える上で特に有効であることが分かった。 ある実施例では、前記フィルタは金属間化合物粒子からなる。この粒子は、そ の平均径を１×１０^-6ｍ〜１×１０^-4ｍの範囲内とすることができる。これは、 前記フィルタを提供するための特に効果的な方法である。小さな粒子は単位体積 当たりの表面積が大きいので、前記微量金属を非常に効果的に引き付ける。前記 粒子は流動層又はカラムに入れることができ、また実際に燃料に添加しかつ後で 除去することができる。 別の実施例では、前記フィルタは多孔質構造からなる。これは、例えば精製過 程で使用するための効果的かつ便利な実施態様である。 前記フィルタの空隙率が３０％〜５０％の範囲内にあると好都合であり、かつ その浸透率が１×１０^-13ｍ²〜４００×１０^-13ｍ²であると好都合である。理想 的には、前記フィルタの孔径は２μｍ〜３００μｍの範囲内である。 別の側面において、本発明によれば、燃料フィルタを製造するための方法であ って、金属間化合物からなる調合物を調整する過程からなる方法が提供される。 前記調合物がスズ及びアンチモンからなると好都合であり、かつ前記調合物のス ズの原子組成が３９．５％〜５７％の範囲内にあると好都合である。 ある実施例では、前記金属間化合物を調整する過程が、溶融物を調整し、該溶 融物から溶滴を形成し、該溶滴を急速固化させて金属間化合物粒子を形成する過 程からなる。理想的には、前記溶融物の周囲に不活性雰囲気を設けて、酸化を防 止する。理想的には、不活性ガスにより溶融物の流れを溶滴に分散させるガスの 霧化により前記溶滴を形成する。 ある実施例では、ガスの霧化に窒素を使用する。 別の実施例では、前記溶融物の温度が、該溶融物が実質的に反応性を有するよ うになって酸素を吸収しかつ／又は酸素と反応する温度レベルより低い。 ある実施例では、前記粒子を燒結により結合させて、多孔質フィルタ構造を形 成する。 前記溶融物がスズ及びアンチモンからなり、前記焼結が３００℃〜４２５℃の 範囲内の温度で２０〜４０分の所要時間で行われると好都合である。また、燒結 温度が約３７０℃であり、かつ所要時間が約３０分であると好都合である。 ある実施例では、燒結前に気孔形成剤を添加する。この気孔形成剤は、ステア リング酸であると好都合である。 前記方法により製造される燃料フィルタは、一体化された多孔質構造の形にす ることができ、多孔質基材上に前記調合剤をデポジションすることにより形成す ることができ、又は前記調合物を有しかつその寸法が１×１０^-6ｍ〜１×１０^-4 ｍの範囲内にある粒子から構成することができる。 本発明の別の側面によれば、燃料を金属間化合物と接触させる過程からなる燃 料の濾過／清浄化方法が提供される。 ある実施例では、前記フィルタは、好適にはスズ及びアンチモンの金属間化合 物である貴金属からなる。 図面の簡単な説明 本発明は、添付図面を参照しつつ、その実施例について以下に記載した詳細な 説明から容易に理解することができる。 図１は、１００％窒素雰囲気及び１００％水素雰囲気で燒結したフィルタのサ ンプルを示す走査電子顕微鏡写真である。 図２は、燒結した粉末のＸ線回析格子である。 図３は、前記フィルタの表面を示す光学的顕微鏡写真である。 図４乃至図１１は、それぞれ本発明の燃料フィルタの効果を示す線図である。 発明を実施するための最良の形態 本発明によれば、燃料フィルタ及びこれを製造するための方法が提供される。 この燃料フィルタは、これと接触する燃料に作用してこれを清浄化し、かつ最終 的に燃焼排出物をより清浄にする。前記フィルタは、ＳｂＳｎの安定な金属間化 合物からなり、より詳細に言えば、スズの原子組成が３９．５重量％〜５７重量 ％の範囲内である。 前記フィルタは、燃料との間で該燃料からの微量イオンのスクラビングを含む 反応を有する。各イオンは、燃焼前に燃料から除去される。これにより、排出物 の毒性が低減される。これらのイオンは反応過程を汚染するので、それらの除去 でより清浄な燃料及びより清浄な排出物の双方が得られる。これらは、前記Ｓｂ Ｓｎ金属間化合物又はそれらの酸化物上へのデポジションを含む反応により除去 される。金属間化合物の電子構造及び電気化学的置換作用が前記デポジションを 生じさせると考えられる。 除去されるイオンにはカルシウム、ナトリウム、鉄、銅、塩素、アルミニウム 及び鉛が含まれる。 以下に前記フィルタがどのように製造されるかを説明する。 以下の説明の各部分の表題で使用されている用語には、下線が付されている。 本発明のある実施例の方法では、誘導加熱炉を用いて黒鉛るつぼ内で等原子組 成のスズ及びアンチモンを溶融させる溶融物の調整が行われる。実際の原子の内 部混合は溶融状態で起こる。この溶融物を酸化を防止するために、水素ガスで覆 った状態で１０分間５００℃に維持する。 前記溶融物は、ガスの霧化のために２．５ＭＰａのプリナム圧力で高圧窒素を 用いて霧化ノズル内に底部注入される。窒素は、溶融物の流れの周囲にできる環 状の空隙から逃げて溶滴を形成する。前記ガスの断熱膨張が前記溶滴を急速冷却 し、それらが溶融物の供給源から離れるのを加速する。更に飛行する間に、前記 溶滴は平均径１０μｍのＳｂＳｎ金属化合物結晶粒子に凝固する。前記粒子を水 中に集めかつ乾燥させて粉末を形成する。 これらの粒子は、顕微鏡サイズの粒子は燃料と接触するための大きな表面積が 得られるので、直接使用することができる。例えば、前記粒子はカラム内に緩く 積めることができる。別の実施例では、前記粉末を次のように用いて燃料がその 中を通過する際に表面接触するような多孔質構造を製造することができる。 次に、前記粉末を機械加工した黒鉛性型内に緩やかに積めて、気孔形成剤とし て約２重量％のステアリング酸を添加して円盤を形成する。この黒鉛は水素燒結 雰囲気 内で加熱されて、前記粒子を３７０℃で３０分間結合させる。 このように燒結させることにより、結合性と空隙率とのバランスが最適な多孔 質フィルタが形成される。 このようにして形成されたフィルタは次のような特性を有する。 空隙率： ４０〜５０％ 浸透率： １０^-11ｍ² 孔 径： ２５μｍ 以下に、本発明の方法を実施する別の実施例について詳細に説明する。 溶融物の調整 使用される材料は、除去されるイオンより腐食しにくいプラチナ、金又はパラ ジウムのような他の金属を更に含むことができる。前記調合物は等原子である必 要はない。しかしながら、最終精製物の金属間化合物は安定でなければならず、 従ってスズの原子百分率が３９．５〜５７％の範囲内であることが好ましい。 前記溶融物は、酸素を吸収しかつ／又は酸素と反応しないいかなる温度であっ ても良い。 前記材料は必ずしも溶融させる必要がないと考えられる。例えば、別個の粉末 を十分なエネルギで機械的に混ぜることにより、前記金属を物理的に単一の粉末 に結合させることができる。 更に、一体的な多孔質構造を提供する代わりに、多孔質構造を有する基材を用 いてその上に前記組成を被覆させることができると考えられる。この場合、セラ ミック又は金属基材を用いることができ、かつ前記成分は化学的又は物理的蒸着 技術により、もしくはプラズマ溶射被覆により被覆することかできる。 ガスの霧化 ガスの霧化圧力は、必要な高冷却速度を得るのに充分であると共に、所望の粒 子寸法に依存する。これは少なくとも１０³℃／ｓであると評価される。 例えば、０．７ＭＰａの低い圧力を用いて２０μｍのより大きな寸法の粒子を 得ることができる。 別の実施例では、霧化ガスを水素、アルゴン、ヘリウム又は他のあらゆる不活 性ガス又はこれらのガスのあらゆる混合物とすることができる。 燒結雰囲気 水素雰囲気を用いることは必要不可欠なことではない。 低温の水素炉を用いることに関連した問題のために、燒結の作用については窒 素雰囲気及び窒素−水素雰囲気で調べた。完全な窒素雰囲気又は水素及び窒素の 混合雰囲気におけるフィルタの燒結は、表面に黒い被膜を生じさせた。これは、 フィルタの表面に炭素が付着したことによるものであった。ステアリング酸はい くつかのＣ−Ｈ結合からなる炭化水素であり、これを気孔形成添加剤として用い た。ステアリング酸のバーンアウトは、炭素−水素結合の破壊及び還元雰囲気を 用いた単体ガスの形成により促進される。水素は還元雰囲気であり、前記粉末の 燒結に加えてステアリング酸のバーンアウトを補助する。窒素雰囲気の使用は、 非還元作用のために、これら２つのプロセスを生じさせない。前記表面への炭素 の付着は、前記粉末の燒結可能性を妨害する。水素／窒素混合物を用いて燒結さ せたサンプルは、表面が黒色で非常に脆弱であった。炭素の皮膜は前記フィルタ のその面にのみ形成され、他方の面には認められなかった。 粉末サンプルを燒結時に前記型の上から黒鉛プレートで覆ったときに炭素の付 着が防止されるという面白い現象が認められた。また、前記黒鉛プレートで覆い かつ窒素雰囲気で燒結した粉末は、水素雰囲気で燒結した粉末と同じ燒結作用を 示した。この（黒鉛で形成した）カバープレートが、還元性雰囲気である１酸化 炭素を形成させていたと考えられる。窒素雰囲気を用いたときに前記型の相当の 部分が炭素であるとすれば、黒鉛以外のプレートを使用し得ると考えられる。 図１は、完全な水素雰囲気及び完全な窒素雰囲気で燒結したサンプルのフラク トグラフィによる写真を示している。これらは類似した多孔質構造を有する。１ ００％窒素雰囲気及び１００％水素雰囲気で燒結した前記フィルタの浸透率、密 度及び収縮を次の表１に示す。 また、前記サンプルのＸ線回析格子は、窒素及び水素雰囲気を用いて燒結した フィルタが同じ金属間化合物相ＳｂＳｎ（図２参照）を形成していることを示し ている。 最後に、２重量％のステアリング酸を混合した粉末は、最大の浸透率及び孔径 を示した。前記粉末は、１００％窒素雰囲気だけでなく１００％水素雰囲気の双 方において燒結できるが、１００％窒素雰囲気で燒結する場合には、サンプルの 上部を黒鉛ボートで覆って還元雰囲気を設けるようにしなければならない。１０ ０％窒素雰囲気で燒結したサンプルも同じ金属間化合物ＳｂＳｎ相を形成した。 燒結は、黒鉛ボート構造において黒鉛を３７０℃に加熱することにより実行す ることができる。この場合、酸素が黒鉛と反応してＣＯガスを形成し、更に酸化 作用がＣＯ₂ を形成させることになる。両方の反応は、前記燒結環境から酸素又 は酸化物を除去する。黒鉛は、その間中蒸気に変わるので連続的に消費される。 あらゆる適当な還元雰囲気を用いることができる。その例として、メタン、Ｃ Ｏ、Ｈ₂、Ｎ₂−Ｈ₂混合ガス、ＮＨ₃及び解離アンモニアの使用がある。上述した ガスの適当な組合せは、吸熱又は発熱燃焼プロセスにより用いることができる。 特に、Ｈ₂−Ｎ₂の使用は、数％の低いＨ₂レベルにおいて、雰囲気が不爆性でし かも還元性を有することから、魅力的である。 追加の工程−燒結添加剤 上記方法は、前記金属間化合物粉末に添加剤を添加して、燒結時に前記気孔を 膨張させ、より大きな触媒表面積が得られるようにする追加工程を含むことがで きる。これは、上記説明では簡単に言及したが、以下により詳細に説明する。 特定の実施例では、前記粉末に添加して浸透率を増加させる結合剤としてステ アリング酸を選択した。使用したステアリング酸は、Witcoが製造しているIndus trene 5016であった。ステアリング酸を選択した理由は、これが３７０℃の燒結 温度に到達する前に完全にバーンアウト即ち燃え尽きることであった。ステアリ ング酸及び前記粉末はグラインダで混合して、前記粉末及び結合剤の均一な混合 物を形成した。グラインダによる合計処理時間は約２分であった。グラインダ内 で発生する熱により生じるステアリング酸の溶融が防止されるように、グライン ダによる処理は２０秒の短い間隔で行った。 燒結実験は、窒素雰囲気及び水素雰囲気の双方においてレトルト内で行った。 浸透率の実験は、流れの媒体としての空気と基準液としての水銀をカラム内で用 いる浸透率測定装置を用いて行った。アルキメデスの方法を用いて最終的な密度 を測定した。 次の表２は、Ｈ₂ 雰囲気内で３７０℃で異なる重量％のステアリング酸を粉末 に混合することにより燒結したフィルタの密度百分率及び浸透率を比較したもの である。 表２では、全ての測定が直径１９ｍｍ及び高さ４．３ｍｍの黒鉛ボートで形成 されたキャビティ内で燒結した粉末について行われ、実際の寸法のフィルタを測 定したものではない。 ２重量％のステアリング酸を混合した粉末は２×１０^-11ｍ²の最大浸透率を示 し、結合剤なしで燒結した粉末より約５０倍も大きな浸透性を示した。０．５重 量％及び１重量％の結合剤を混合した粉末は密度の増加を示したのに対し、１． ５重量％及び２重量％の結合剤を混合した粉末は密度の減少を示した。ステアリ ング酸を混合した粉末は、結合剤を混合しなかった粉末より良好な燒結作用を示 した。密度の初期増加は、この作用によるものとすることができる。１重量％以 上の結合剤を混合した粉末の密度の減少は、ステアリング酸のバーンアウトによ り形成された余分な気孔によるものであった。２重量％のステアリング酸を混合 しかつ燒結させた粉末は孔径が５２μｍの最大でかつ最大の空隙率を示した。図 ３は、０重量％及び２重量％のステアリング酸を混合した粉末から燒結させた表 面の光学的顕微鏡写真である。 一般に、加熱時に空間を占めるが燒結時にはバーンアウトするあらゆる適当な 気孔形成剤を用いることができる。比較的低温で清浄にバーンアウトすることが 望ましい。粉末のステアリング酸は、粒径が１００μｍ又はそれ以下の場合に適 当であることが分かっている。この粉末を金属間化合物粉末の振動時に添加して より低い密度で詰めることができるようにし、より高い浸透率の膨張させた構造 を燒結後に得ることができる。 この一般的な特性を有する全ての適当な気孔形成剤を用いることができ、例え ば炭酸アンモニウム、ショウノウ、ナフサ、氷、モノステアレート、及び低分子 重量のワックス並びに有機ゲルがある。また、還元雰囲気を設けるように作用す る気孔形成剤を用いることができ、例えばバーンアウト時にメタンを形成するパ ラフィンワックスがある。 上記方法は必ずしも燒結工程を含む必要がない。例えば、前記フィルタは帯状 体又はワイヤを溶融押出し加工（melt spinning）し、これをフィルタの形態に 圧縮加工することにより形成することができ、この場合には燒結工程を必要とし ない。 また、前記フィルタは、１つ又は多数の膜層から、それら各膜層を「標準部品 」として用いて所望の特性が得られるように形成できる、と考えられる。 本発明は上述した実施例に限定されるものではない。前記フィルタは、上述し た物性と異なる物性を備えることができる。所望のパラメータ値の範囲は次の通 りである。 空隙率： ３０〜５０％ 浸透率： １〜４００×１０^-13ｍ² 孔 径： ２〜３００μｍ 金属がスズ及びアンチモンのみである場合、その相対的組成は上述した範囲内 で変化させることができる。電気化学的置換作用に寄与させるべくプラチナ、金 又はパラジウムのような追加の貴金属を用いることができる。重要なことは、ナ トリウム及びカルシウムのような除去される微量金属より「腐食しにくい」こと である。金及びプラチナのような金属は高価であり、商業的に実用的なものと思 われないが、１〜５重量％の金のように少量で含ませることができる。 前記電気化学的置換反応に関して、これは前記貴金属、スズ及びアンチモン及 びそれらの安定な金属間化合物構造により推進される。燃料には、低濃度のカル シウム、ナトリウム及び他の微量金属が自然に存在することが明らかである。こ れらのイオンは、反応シーケンスが変わるために燃焼に悪影響を与える。 これらのイオンは、金属間化合物の電子構造、及び金属が貴金属である場合は 電気化学的置換反応により、前記フィルタに付着しかつこれを被覆した状態とな る。この反応は、前記金属間化合物の多孔質構造の活性面にイオンを電着させる ことになる。実際、前記多孔質構造はガルバニック反応のホストとして機能する 。この電位は、ＳｂとＳｎとの反応により形成される。 より詳細に言えば、前記金属間化合物は、Ｅ°＋０．２９０Ｖ〜＋２．６４８ Ｖまで変化する電極電位を有すると考えられる。この電位は、Ｈ⁺ 濃度が変化す る微量水分を有する燃料の環境下でＳｎ及びＳｂ種の結合により生じるものであ る。水溶液に関する次の各反応及び電位は、前記電位がどのように生じると考え られるかを示している。自由エネルギは負であることから、全ての正の値は反応 が進行していることを意味する。 ｄＧ° ＝ −ｎＦＥ° ここで、ｄはデルタ、Ｇはギブスの自由エネルギ、Ｆはファラデイの係数である 。 例えば、Ｎａ⁺からＮａ、及びＣａ²⁺からＣａへの転換がある。これがＣｌ^-の ような対イオンを.Ｃｌに酸化させ又はＨＰＯ₄ ^Zを.Ｏ（ＰＯ₄）₃にすると考えら れる。後者は良質な難燃剤であり、燃焼温度を低下させる。上記化学式は簡単な イオンについて述べているが、実際には前記イオンは複合有機分子に結合する。 次に、前記フィルタの分析について説明する。フィルタ表面の微量金属を調ベ た。各サンプルは、燃料との直接接触が最も多いと考えられる中央領域を分析し た。実験条件は次の通りである。 システム圧力 ： 低１０^-8torr 分析時 Ｘ線 ： 非単色化 Ｍｇ Ｋα アノード電流、電圧 ： ２０ｍＡ、 １４ｋｅＶ アナライザのモード ： ＦＡＴ 倍率 ： ７００ μｍ 絞り開 通過エネルギ ： ４０ｅＶ サンプル傾斜 ： 約２０度 ステップサイズ ： １ｅＶ 浸透時間 ：６００ms サンプル１；１０００ms サンプル２及び３ 平滑化 ： なし バックグラウンド減法： なし 相対感度因数 ： 不使用 金属間化合物はＸ線回析により調査し、その結果は、金属間化合物が２θ＝３ １．５及び２θ＝３６．５においてＳｎＳｂ以外の特別な帯域（Ｘで表示した） を含むことを示した。これらの帯域は、ＳｎＯ及びＳｎＯ₂ の存在を示唆してい る（図４及び図５）。 別の実験では、前記金属間化合物にＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）による調査を 行った。その結果は、たとえ表面をＯ₃−ＵＶで清浄化したとしても、常にＯの 存在を示している（図６）。 別の実験では、前記金属間化合物に走査オージェ電子顕微鏡検査（ＡＥＭ）を 行った。全ての金属間化合物サンプルについて該金属間化合物を燃料にさらした かどうかに拘わらず、酸素が認められた。 前記ＡＥＭで検出するためには酸素が０．１％以上でなければならないことは 明らかである。従って、酸化物は、ガルバニ電位供給源の主要部である。 図７は、ガソリンで４０時間環流した後の金属間化合物サンプルについて表面 を１８Åの厚さまで除去した後のＡＥＭ走査を示している。 電池対物質の特性に関して、可変電位との電池対物質は、金属を該電池対物質 の表面にメッキし得る場合に酸化還元触媒として作用することができる。更に、 高い値の電極電位では、塩素がＣｌ・又はＣｌ₂に酸化され得る。 Ｃｌ^- → Ｃｌ・ ＋ ｅ^- （−１．３６Ｖ） 及び Ｃｌ・ ＋ Ｃｌ・ →Ｃｌ₂↑ 市販されている等級のガソリンは水を含んであり、この水がその中に無機化合 物を溶解させる。燃料中の共通のカチオンのいくつかはナトリウム、カルシウム 及び鉄であり、多くの場合にこれらの金属は還元により金属間化合物に分離付着 させることができる。 Ｎａ⁺ ＋ ｅ^- ＝ Ｎａ （−２．７１Ｖ） Ｃａ²⁺ ＋ ２ｅ^- ＝ Ｃａ （−２．８７Ｖ） 多くの場合、カルシウムの対イオンはリン酸塩である（リン酸カルシウムは丁 度Ｃａ（ＯＨ）₂のようなコロイド粒子となり得る）。 Ｃａ（ＯＨ）₂ ＋ ２ｅ^- ＝ Ｃａ ＋ ２ＯＨ^- （−３．０２Ｖ） リン酸塩については、リンが燃焼時のチャーの形成による難燃剤であるという 利点がある。 Ｈ₃ＰＯ₄ ＋ ２Ｈ⁺ ＋ ２ｅ^- ＝ Ｈ₃ＰＯ₃＋ Ｉｌ₂Ｏ （−０．２８Ｖ ） Ｈ₃ＰＯ₃ ＋ ３Ｈ⁺ ＋ ３ｅ^- ＝ Ｐ ＋ ３Ｈ₂Ｏ （−０．４５Ｖ ） Ｃｌ・種について、その役割は、相当明確な利益が得られるように、燃焼遊離 基スキームを妨害することである。大部分の電圧は、表３のガルバニ電位により バランスさせることができる。 別の実験では、市販されている等級のガソリン（シェル無鉛８９）を燃焼させ 、燃焼後の消化した残分の塩化物を試験した。陽性試験は、硝酸銀溶液を用いた 標準的方法により、量的に１０ｐｐｍ付近に制限した。しかしながら、ガソリン を硝酸で消化した時、塩化物試験はＣｌ^-のＣｌ₂への酸化により陰性であった。 前 記金属間化合物をさらしたときに行った実験では、カルシウムが得られた。また 、多くの場合にナトリウム金属が同様に検出された（図８及び図９参照）。図１ ０及び１１に関して、ディーゼル油を用いた試験のＸＰＳ結果が示されている。 特にＣａの抽出率が高く、またＯ、Ｃａ、Ｎａ、Ｓ及びＺｎが検出された。 上述した説明から、相当量の微量金属が燃焼前の燃料から除去されることが理 解される。その結果、必然的に燃料内における腐食性かつ燃焼プロセスに大きな 変化及び改善をもたらす清浄な燃料が得られる。重要な点は、燃料と接触するフ ィルタの表面積が大きいことである。これは、当然ながら様々な異なる方法で実 現することができる。前記フィルタは、その中を燃料が燃焼前の様々な段階で通 過する多孔質構造の形をなすことができる。例えば、前記フィルタは小売業者、 卸売業者、又は精製過程のいずれかの段階において燃料の供給ラインに設けるこ とができる。例えば、前記フィルタは、精製プロセスの蒸流塔内に組み込むこと ができ、又はそれより後の段階で用いることができる。その形態は多孔質構造、 カラムの被膜とすることができ、又は流動層に組み込むことができる。さらに、 前記フィルタは、カラム内の離隔されたフローベーンを形成する飽和多孔質媒体 の形態をとることができる。 高表面積接触を達成する別の方法は、濾過層又はカラム内に金属間化合物の非 常に小さい粒子を供給することである。この実施例では、前記粒子は、上述した 方法のガスの霧化により製造される顕微鏡レベルの寸法を有する。上述した実施 例では、粒径が約１０μｍであるが、この寸法は１×１０^-6ｍ乃至１×１０^-4の 範囲内にすることができる。このようなフィルタは精製時又はその後に自動車、 飛行機及び宇宙航空機、２サイクルエンジン、オートバイ及びディーゼルエンジ ンの燃料濾過に使用することができる。前記粒子を燃料内に懸濁させた場合、燃 焼前の後の段階で機械的な濾過により除去しなければならない。しかしながら、 燃料が多孔質構造のフィルタを容易に清浄化したり取り替えることができるよう な環境下で管路内を送給される場合にはこのような形のフィルタが好ましい。 フィルタの動作に関して類似した適当な応用に、米国特許第５５１００３４号 （ヘスケット（Heskett），D.E.）明細書に記載されているように、塩素及び硝 酸塩のような好ましくない成分を除去する水の濾過がある。これらのフィルタは 、 銅及び亜鉛イオンの溶液への浸出を含む異なる考えによって使用される。しかし ながら、この技術は、本発明の効果、即ち燃焼前に燃料の微量成分を除去して排 出の清浄化を達成することを具体的に思い浮かばせるのに役立つ。 本発明は、上述した実施例に限定されるものでなく、その請求の範囲に記載さ れる技術範囲内において様々に変形・変更させることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 フー・イェン，テー アメリカ合衆国・カリフォルニア州・ 90089―2536，ロサンゼルス，サウス・バ ーモント・アベニュー・3620，カプリーリ アン・ホール・210，ユニバーシティ・オ ブ・サザン・カリフォルニア (72)発明者 アイアコッカ，ロナルド，ジー アメリカ合衆国・ペンシルバニア州・ 16803，ステート・カレッジ，ベルモン ト・サークル・649

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．金属間化合物からなることを特徴とする燃料フィルタ。 ２．前記金属間化合物が貴金属からなることを特徴とする請求項１に記載の燃料 フィルタ。 ３．スズ及びアンチモンの金属間化合物からなることを特徴とする請求項１又は ２に記載の燃料フィルタ。 ４．前記スズの原子組成が３９．５％〜５７％の範囲内であることを特徴とする 請求項３に記載の燃料フィルタ。 ５．前記スズ及びアンチモンが実質的に等原子であることを特徴とする請求項４ に記載の燃料フィルタ。 ６．金属間化合物の粒子からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに 記載の燃料フィルタ。 ７．前記粒子の平均径が１×１０^-6ｍ〜１×１０^-4ｍの範囲内であることを特徴 とする請求項６に記載の燃料フィルタ。 ８．多孔質構造からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の燃 料フィルタ。 ９．３０％〜５０％の範囲内の空隙率を有することを特徴とする請求項８に記載 の燃料フィルタ。 １０．１×１０^-13ｍ²〜４００×１０^-13ｍ²の浸透率を有することを特徴とする 請求項８又は９に記載の燃料フィルタ。 １１．孔径が２μｍ〜３００μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項８乃至 ９のいずれかに記載の燃料フィルタ。 １２．金属間化合物からなる調合物を調整する過程からなることを特徴とする燃 料フィルタの製造方法。 １３．前記調合物がスズ及びアンチモンからなることを特徴とする請求項１２に 記載の燃料フィルタの製造方法。 １４．前記調合物のスズの原子組成が３９．５％〜５７％の範囲内にあることを 特徴とする請求項１３に記載の燃料フィルタの製造方法。 １５．金属間化合物を調整する前記過程が、溶融物を調整し、前記溶融物から溶 滴を形成し、かつ前記溶滴を急速固化させて金属間化合物の粒子を形成する過程 からなることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれかに記載の燃料フィルタ の製造方法。 １６．前記溶融物の周囲に不活性雰囲気を設けることを特徴とするを請求項１５ に記載の燃料フィルタの製造方法。 １７．不活性ガスが溶融物の流れを前記溶滴に分散させるガスの霧化により前記 溶滴を形成することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の燃料フィルタの製 造方法。 １８．前記ガスの霧化に窒素を用いることを特徴とする請求項１７に記載の燃料 フィルタの製造方法。 １９．前記溶融物の温度が、前記溶融物が実質的に反応性を有するようになって 酸素を吸収しかつ／又は酸素と反応する温度レベルより低いことを特徴とする請 求項１５乃至１８のいずれかに記載の燃料フィルタの製造方法。 ２０．前記粒子が燒結により結合して多孔質フィルタ構造を形成することを特徴 とする請求項１５乃至１９のいずれかに記載の燃料フィルタの製造方法。 ２１．前記溶融物がスズ及びアンチモンからなり、かつ前記燒結が３００℃〜４ ２５℃の範囲内の温度で２０〜４０分の時間で行われることを特徴とする請求項 ２０に記載の燃料フィルタの製造方法。 ２２．前記燒結の温度が約３７０℃であり、かつ前記所要時間が約３０分である ことを特徴とする請求項２１に記載の燃料フィルタの製造方法。 ２３．燒結前に気孔形成剤を添加することを特徴とする請求項２０乃至２２のい ずれかに記載の燃料フィルタの製造方法。 ２４．前記気孔形成剤がステアリン酸であることを特徴とする請求項２３に記載 の燃料フィルタの製造方法。 ２５．前記燃料フィルタが一体化された多孔質構造であることを特徴とする請求 項１２乃至２４のいずれかに記載の燃料フィルタの製造方法。 ２６．前記調合物を多孔質構造にデポジションすることにより前記燃料フィルタ を形成することを特徴とするを請求項１２乃至２４のいずれかに記載の燃料フィ ルタの製造方法。 ２７．前記燃料フィルタが、前記調合物を有しかつその寸法が１×１０^-6ｍ〜１ ×１０^-4ｍの範囲内にある粒子からなることを特徴とする請求項１２乃至１９の いずれかに記載の燃料フィルタの製造方法。 ２８．請求項１２乃至２７のいずれかに記載される方法により製造された燃料フ ィルタ。 ２９．燃料を金属間化合物と接触させる過程からなることを特徴とする燃料の濾 過／清浄化方法。 ３０．前記金属間化合物が貴金属からなることを特徴とする請求項２９に記載の 燃料フィルタの製造方法。 ３１．前記燃料フィルタがスズ及びアンチモンの金属間化合物からなることを特 徴とする請求項２９又３０に記載の方法。 ３２．前記スズの原子組成が３９．５％〜５７％の範囲内にあることを特徴とす る請求項２９又は３０に記載の方法。 ３３．前記スズ及びアンチモンが実質的に等原子であることを特徴とする請求項 ２９乃至３２のいずれかに記載の方法。 ３４．前記金属間化合物が粒子の形態をなすことを特徴とする請求項２９乃至３ ３のいずれかに記載の方法。 ３５．前記粒子の平均径が１×１０^-6ｍ〜１×１０^-4ｍの範囲内にあることを特 徴とする請求項３４に記載の方法。 ３６．前記燃料が前記金属間化合物の多孔質構造を通過することを特徴とする請 求項２９乃至３３のいずれかに記載の方法。 ３７．前記燃料フィルタの空隙率が３０％〜５０％の範囲内にあることを特徴と するを請求項３６に記載の方法。 ３８．前記燃料フィルタの浸透率が１×１０^-13ｍ²〜４００×１０^-13ｍ²である ことを特徴とする請求項３０又は３７に記載の方法。 ３９．前記燃料フィルタの孔径が２μｍ〜３００μｍの範囲内にあることを特徴 とする請求項３６乃至３８のいずれかに記載の方法。 ４０．燃料を濾過するための金属間化合物の使用。