JP3042601B2 - 流体燃料の改質用セラミックス触媒を用いた内燃機関及 びこれを使用した交通輸送用又は発電用手段 - Google Patents
流体燃料の改質用セラミックス触媒を用いた内燃機関及 びこれを使用した交通輸送用又は発電用手段Info
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
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- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0215—Coating
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガソリン、軽油等
の液体燃料、天然ガス等の気体燃料を改質して、燃焼効
率を向上させ、また排気ガス中の有害成分を低減するの
に有効な流体燃料の改質用セラミックス触媒を用いた内
燃機関及びこれを使用した交通輸送用又は発電用手段に
関する。
の液体燃料、天然ガス等の気体燃料を改質して、燃焼効
率を向上させ、また排気ガス中の有害成分を低減するの
に有効な流体燃料の改質用セラミックス触媒を用いた内
燃機関及びこれを使用した交通輸送用又は発電用手段に
関する。
【０００２】
【従来の技術】液体燃料、例えばガソリンを例に説明す
ると、ガソリン中には、可燃性成分６０％程度の他にベ
ンゼンやアセトアルヒドなどの難燃性成分や環境汚染物
質３０％程度及びオクタン価を高める成分や凍結防止剤
などの添加物１０％程度が含まれている。この内、難燃
性成分は不完全燃焼して排ガス中の有害成分として排出
され、また環境汚染物質も有害成分として排出される。
これら難燃性成分や環境汚染物質を燃焼性の成分に改質
すれば、可燃性成分の比率が高まり、有効な燃焼に寄与
することになるが、燃焼させるためには供給する酸素量
（空器量）を増やす必要がある。しかしながら、供給す
る空気量を増せば、窒素量も必然的に増すことになり、
排気ガス中の窒素酸化物量を増す原因となる。ところ
で、燃料中には空気が溶存しており、溶存している空気
中の酸素の全てが燃焼反応に寄与しているわけではな
く、反応に寄与していない溶存酸素を活性化させること
ができれば、外部から供給する空気量を増すことなく、
難燃性成分や環境汚染物質が改質されて増した可燃性成
分を有効に燃焼させることができる。
ると、ガソリン中には、可燃性成分６０％程度の他にベ
ンゼンやアセトアルヒドなどの難燃性成分や環境汚染物
質３０％程度及びオクタン価を高める成分や凍結防止剤
などの添加物１０％程度が含まれている。この内、難燃
性成分は不完全燃焼して排ガス中の有害成分として排出
され、また環境汚染物質も有害成分として排出される。
これら難燃性成分や環境汚染物質を燃焼性の成分に改質
すれば、可燃性成分の比率が高まり、有効な燃焼に寄与
することになるが、燃焼させるためには供給する酸素量
（空器量）を増やす必要がある。しかしながら、供給す
る空気量を増せば、窒素量も必然的に増すことになり、
排気ガス中の窒素酸化物量を増す原因となる。ところ
で、燃料中には空気が溶存しており、溶存している空気
中の酸素の全てが燃焼反応に寄与しているわけではな
く、反応に寄与していない溶存酸素を活性化させること
ができれば、外部から供給する空気量を増すことなく、
難燃性成分や環境汚染物質が改質されて増した可燃性成
分を有効に燃焼させることができる。
【０００３】従って、前記流体燃料を使用している内燃
機関、更には当該内燃機関を使用している交通輸送手段
又は発電手段等において、前記のように可燃性成分を有
効に燃焼させた場合には、環境汚染を防止できるだけで
なく、エネルギー効率を更に改善することができる。
機関、更には当該内燃機関を使用している交通輸送手段
又は発電手段等において、前記のように可燃性成分を有
効に燃焼させた場合には、環境汚染を防止できるだけで
なく、エネルギー効率を更に改善することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、各種流体燃料中に含まれる難燃性成分や環境汚染物
質を燃焼性の成分に改質するとともに、燃料中に含まれ
る空気中の酸素を活性化することにより、燃焼効率を高
め、また排ガス中の有害成分を低減させることのできる
触媒を使用した内燃機関及びこれを使用した交通輸送用
又は発電用手段を提供することにある。
は、各種流体燃料中に含まれる難燃性成分や環境汚染物
質を燃焼性の成分に改質するとともに、燃料中に含まれ
る空気中の酸素を活性化することにより、燃焼効率を高
め、また排ガス中の有害成分を低減させることのできる
触媒を使用した内燃機関及びこれを使用した交通輸送用
又は発電用手段を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、図１に示すように、遷移金属の複合酸化
物セラミックスからなる中心層２と、該中心層２の外側
を覆うアルミナ質珪酸塩セラミックスからなる中間層３
と、該中間層３の外側を覆う貴金属合金を含有するセラ
ミックスからなる外層４とから構成されてなる流体燃料
の改質用セラミックス触媒を、流体燃料の貯蔵部分、移
動部分又は燃焼部分の少なくとも何れかに備えたことに
基づく内燃機関を基本構成とし、かつ当該内燃機関を使
用する自動車、鉄道用機関車、船舶及び航空機等の交通
輸送手段又は発電手段からなる。
に、本発明は、図１に示すように、遷移金属の複合酸化
物セラミックスからなる中心層２と、該中心層２の外側
を覆うアルミナ質珪酸塩セラミックスからなる中間層３
と、該中間層３の外側を覆う貴金属合金を含有するセラ
ミックスからなる外層４とから構成されてなる流体燃料
の改質用セラミックス触媒を、流体燃料の貯蔵部分、移
動部分又は燃焼部分の少なくとも何れかに備えたことに
基づく内燃機関を基本構成とし、かつ当該内燃機関を使
用する自動車、鉄道用機関車、船舶及び航空機等の交通
輸送手段又は発電手段からなる。
【０００６】
【作用】前記のように、本発明の内燃機関において使用
される改質用セラミックス触媒の中心層は、遷移金属の
複合酸化物セラミックスからなり、酸化還元触媒作用を
有し、外層及び中間層が燃料中に微量に含まれる硫黄、
鉛その他の無機物により汚染されると触媒活性を失う
が、これを再生させる機能を有している。即ち、中心層
を構成する物質中の電子が中間層及び外層へ移動し、触
媒毒性の不純物により汚染された中間層及び外層の構成
成分を還元して無毒化し、中間層及び外層の触媒活性を
再生させている。
される改質用セラミックス触媒の中心層は、遷移金属の
複合酸化物セラミックスからなり、酸化還元触媒作用を
有し、外層及び中間層が燃料中に微量に含まれる硫黄、
鉛その他の無機物により汚染されると触媒活性を失う
が、これを再生させる機能を有している。即ち、中心層
を構成する物質中の電子が中間層及び外層へ移動し、触
媒毒性の不純物により汚染された中間層及び外層の構成
成分を還元して無毒化し、中間層及び外層の触媒活性を
再生させている。
【０００７】そして前記中心層としては、ＭｎＯ２、Ｎ
ｉＯ、ＣｏＯ及びＣｕＯを含んでいる遷移金属の複合酸
化物が好ましい。このような好ましい中心層における成
分割合は、ＭｎＯ２４０〜７０重量部、ＮｉＯ１０〜２
０重量部、ＣｏＯ１０〜２０重量部及びＣｕＯ１０〜２
０重量部の範囲が好ましい。上記４成分は必須で、いず
れの成分が欠けても、また上記成分割合以外の範囲で
は、酸化還元作用に寄与する電子をためるための空孔が
形成されているプロブスカイト型結晶構造とならず、再
生機能が極端に落ちる。なお、酸化還元触媒作用に悪影
響を及ぼさない限り他の成分を含んでいてもよい。
ｉＯ、ＣｏＯ及びＣｕＯを含んでいる遷移金属の複合酸
化物が好ましい。このような好ましい中心層における成
分割合は、ＭｎＯ２４０〜７０重量部、ＮｉＯ１０〜２
０重量部、ＣｏＯ１０〜２０重量部及びＣｕＯ１０〜２
０重量部の範囲が好ましい。上記４成分は必須で、いず
れの成分が欠けても、また上記成分割合以外の範囲で
は、酸化還元作用に寄与する電子をためるための空孔が
形成されているプロブスカイト型結晶構造とならず、再
生機能が極端に落ちる。なお、酸化還元触媒作用に悪影
響を及ぼさない限り他の成分を含んでいてもよい。
【０００８】本発明における改質用セラミックス触媒の
中間層は、燃料中に含まれる難燃性成分や環境汚染物質
を燃焼性の成分に改質する機能を有しており、例えば、
ガソリン中に含まれるベンゼンは、ベンゼン環結合が切
断され、後述する外層の触媒作用が水で分解して生じた
水素によって水素添加されて、メタンやプロパン等の可
燃性成分に改質されるものと推定される。またアセトア
ルデヒドは、外層の触媒作用で水が分解して生じた水素
イオン及び酸素イオンと反応して、メタン、水素及び二
酸化炭素に分解されるものと推定される。そして前記中
間層としては、アルミナ及び珪酸塩、好ましくはカオリ
ン及び含炭素珪石を含んでなるアルミナを主成分とする
（アルミナ質）珪酸塩セラミックスからなることが好ま
しい。
中間層は、燃料中に含まれる難燃性成分や環境汚染物質
を燃焼性の成分に改質する機能を有しており、例えば、
ガソリン中に含まれるベンゼンは、ベンゼン環結合が切
断され、後述する外層の触媒作用が水で分解して生じた
水素によって水素添加されて、メタンやプロパン等の可
燃性成分に改質されるものと推定される。またアセトア
ルデヒドは、外層の触媒作用で水が分解して生じた水素
イオン及び酸素イオンと反応して、メタン、水素及び二
酸化炭素に分解されるものと推定される。そして前記中
間層としては、アルミナ及び珪酸塩、好ましくはカオリ
ン及び含炭素珪石を含んでなるアルミナを主成分とする
（アルミナ質）珪酸塩セラミックスからなることが好ま
しい。
【０００９】前記好ましい中間層における成分割合は、
Ａｌ２Ｏ３７０〜９０重量部、珪酸塩１０〜３０重量
部、好ましくはカオリン５〜１０重量部及び炭素含有珪
石（珪炭石）５〜２０重量部の範囲が好ましい。Ａｌ２
Ｏ３は触媒能を示す珪酸塩但体として主に機能するもの
で、含有量が少ないと機械的強度が低下し、含有量が多
過ぎては担持できる珪酸塩量が減り触媒能が十分でな
い。
Ａｌ２Ｏ３７０〜９０重量部、珪酸塩１０〜３０重量
部、好ましくはカオリン５〜１０重量部及び炭素含有珪
石（珪炭石）５〜２０重量部の範囲が好ましい。Ａｌ２
Ｏ３は触媒能を示す珪酸塩但体として主に機能するもの
で、含有量が少ないと機械的強度が低下し、含有量が多
過ぎては担持できる珪酸塩量が減り触媒能が十分でな
い。
【００１０】本発明における改質用セラミックス触媒の
外層は、燃料中に含まれる空気中の酸素を活性化すると
ともに、燃料中に含まれる水を分解して水素と発生期の
酸素を発生させる機能をもつ。従って、外部から供給す
る空気量を増やすことなく、改質されて増した燃焼性成
分を燃焼させることができる。そして、前記外層として
は、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ２Ｏ３との混合焼成
物、Ｍｏ−Ａｌ２Ｏ３触媒、Ｌａ０．５−Ｓｒ０．５Ｃ
ｏＯ３触媒、及びＡｌ２Ｏ３担持酸化バナジウム触媒及
び／又はＡｇ−Ａｌ２Ｏ３触媒を含んでなる貴金属合金
を含有するセラミックスからなることが好ましい。な
お、Ａｌ２Ｏ３担持酸化バナジウム触媒とＡｇ−Ａｌ２
Ｏ３触媒は、少なくとも一方を含めばよい。
外層は、燃料中に含まれる空気中の酸素を活性化すると
ともに、燃料中に含まれる水を分解して水素と発生期の
酸素を発生させる機能をもつ。従って、外部から供給す
る空気量を増やすことなく、改質されて増した燃焼性成
分を燃焼させることができる。そして、前記外層として
は、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ２Ｏ３との混合焼成
物、Ｍｏ−Ａｌ２Ｏ３触媒、Ｌａ０．５−Ｓｒ０．５Ｃ
ｏＯ３触媒、及びＡｌ２Ｏ３担持酸化バナジウム触媒及
び／又はＡｇ−Ａｌ２Ｏ３触媒を含んでなる貴金属合金
を含有するセラミックスからなることが好ましい。な
お、Ａｌ２Ｏ３担持酸化バナジウム触媒とＡｇ−Ａｌ２
Ｏ３触媒は、少なくとも一方を含めばよい。
【００１１】前記好ましい外層における成分割合は、Ｐ
ｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ２Ｏ３との混合焼成物１５〜
２５重量部、Ｍｏ−Ａｌ２Ｏ３触媒１５〜２５重量部、
Ｌａ０．５−Ｓｒ０．５ＣｏＯ３触媒１５〜２５重量
部、及びＡｌ２Ｏ３担持酸化バナジウム触媒１５〜２５
重量部及び／又はＡｇ−Ａｌ２Ｏ３触媒１５〜２５重量
部の範囲が好ましい。かかる成分割合の範囲を逸脱する
と、焼成の際にセラミックス化し難くなり、上記酸素の
活性化機能が低減し、また水の分解作用が低減する。
ｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ２Ｏ３との混合焼成物１５〜
２５重量部、Ｍｏ−Ａｌ２Ｏ３触媒１５〜２５重量部、
Ｌａ０．５−Ｓｒ０．５ＣｏＯ３触媒１５〜２５重量
部、及びＡｌ２Ｏ３担持酸化バナジウム触媒１５〜２５
重量部及び／又はＡｇ−Ａｌ２Ｏ３触媒１５〜２５重量
部の範囲が好ましい。かかる成分割合の範囲を逸脱する
と、焼成の際にセラミックス化し難くなり、上記酸素の
活性化機能が低減し、また水の分解作用が低減する。
【００１２】ここで、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金の成分割合
は、重量比でＰｔ：Ｐｄ：Ｒｈが５〜７：１〜３：１〜
３程度が好ましい。また、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ
２Ｏ３との混合割合は、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金：Ａｌ２
Ｏ３が４〜５：５〜６程度が好ましい。Ａｌ２Ｏ３は触
媒能を示すＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金の但体として主に機能
するもので、含有量が少ないと機械的強度が低下し、含
有量が多過ぎては担持できるＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金量が
減り触媒能が十分でない。混合焼成物とは、Ｐｔ−Ｐｄ
−Ｒｈ合金とＡｌ２Ｏ３との混合物を、８５０〜９３０
℃程度の温度で焼成したものをいう。また、Ｍｏ−Ａｌ
２Ｏ３触媒は、Ａｌ２Ｏ３を但体とするＭｏ触媒で、成
分割合は重量比で概ね１：１程度である。Ｌａ０．５−
Ｓｒ０．５ＣｏＯ３触媒は、酸化ランタン、酸化ストロ
ンチウム及び酸化コバルトの混合焼成物である。Ａｌ２
Ｏ３担持酸化バナジウム触媒の成分割合は、重量比でＡ
Ｌ２Ｏ３：酸化バナジウムが概ね９：１程度である。Ａ
ｇ−Ａｌ２Ｏ３触媒は、Ａｌ２Ｏ３を但体とするＡｇ触
媒で、成分割合は重量比でＡｇ：Ａｌ２Ｏ３が概ね１：
９程度である。
は、重量比でＰｔ：Ｐｄ：Ｒｈが５〜７：１〜３：１〜
３程度が好ましい。また、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ
２Ｏ３との混合割合は、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金：Ａｌ２
Ｏ３が４〜５：５〜６程度が好ましい。Ａｌ２Ｏ３は触
媒能を示すＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金の但体として主に機能
するもので、含有量が少ないと機械的強度が低下し、含
有量が多過ぎては担持できるＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金量が
減り触媒能が十分でない。混合焼成物とは、Ｐｔ−Ｐｄ
−Ｒｈ合金とＡｌ２Ｏ３との混合物を、８５０〜９３０
℃程度の温度で焼成したものをいう。また、Ｍｏ−Ａｌ
２Ｏ３触媒は、Ａｌ２Ｏ３を但体とするＭｏ触媒で、成
分割合は重量比で概ね１：１程度である。Ｌａ０．５−
Ｓｒ０．５ＣｏＯ３触媒は、酸化ランタン、酸化ストロ
ンチウム及び酸化コバルトの混合焼成物である。Ａｌ２
Ｏ３担持酸化バナジウム触媒の成分割合は、重量比でＡ
Ｌ２Ｏ３：酸化バナジウムが概ね９：１程度である。Ａ
ｇ−Ａｌ２Ｏ３触媒は、Ａｌ２Ｏ３を但体とするＡｇ触
媒で、成分割合は重量比でＡｇ：Ａｌ２Ｏ３が概ね１：
９程度である。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明を用いるセラミックス触媒
においては、外層４及び中間層３は、それぞれ開気孔を
有する多孔質であり、それぞれ外部との通気乃至通液性
を持つ。また、中心層２は外層４及び中間層３に比べて
密であるが、多孔質であり、外部との通気乃至通液性を
持つ。各層の境界部は、通常組成が順次変化する傾斜構
造であり、位置エネルギーが連続的に変化し、これによ
って境界部において電子が滑らかに移動することが可能
となり、ひいては、酸化還元反応が円滑に進行し、中間
層及び外層の再生効率が高めることができる。
においては、外層４及び中間層３は、それぞれ開気孔を
有する多孔質であり、それぞれ外部との通気乃至通液性
を持つ。また、中心層２は外層４及び中間層３に比べて
密であるが、多孔質であり、外部との通気乃至通液性を
持つ。各層の境界部は、通常組成が順次変化する傾斜構
造であり、位置エネルギーが連続的に変化し、これによ
って境界部において電子が滑らかに移動することが可能
となり、ひいては、酸化還元反応が円滑に進行し、中間
層及び外層の再生効率が高めることができる。
【００１４】また、本発明のセラミックス触媒は、通常
略球形状に形成されるが、略円柱形状に形成することも
可能である。但し、略円柱形状に形成した場合には、そ
の両端部において全ての層が外側に位置しており、中心
層、中間層及び外層による三層構造を維持することがで
きないのに対し、略球形状の場合には、あらゆる方向に
おいて当該三層構造を維持することができるので、略球
形状を採用することが望ましい。本発明の内燃機関に使
用する流体燃料としては、ガソリン、軽油、重油、灯油
等の液体燃料、都市ガス、プロパンガス等の気体燃料が
挙げることができる。
略球形状に形成されるが、略円柱形状に形成することも
可能である。但し、略円柱形状に形成した場合には、そ
の両端部において全ての層が外側に位置しており、中心
層、中間層及び外層による三層構造を維持することがで
きないのに対し、略球形状の場合には、あらゆる方向に
おいて当該三層構造を維持することができるので、略球
形状を採用することが望ましい。本発明の内燃機関に使
用する流体燃料としては、ガソリン、軽油、重油、灯油
等の液体燃料、都市ガス、プロパンガス等の気体燃料が
挙げることができる。
【００１５】また、本発明の内燃機関としては、ガソリ
ンエンジン、ディーゼルエンジン、ガス又は重油等を使
用するタービン、ジェットエンジン及びロータリーエン
ジン等がこれに該当する。そして、前記改質用セラミッ
クス触媒を、これらの内燃機関において使用する流体燃
料の貯蔵部分（タンク）、移動部分（パイプ）又は燃焼
部分の少なくとも何れかに備え、前記改質用セラミック
ス触媒の作用を発揮させる訳である。
ンエンジン、ディーゼルエンジン、ガス又は重油等を使
用するタービン、ジェットエンジン及びロータリーエン
ジン等がこれに該当する。そして、前記改質用セラミッ
クス触媒を、これらの内燃機関において使用する流体燃
料の貯蔵部分（タンク）、移動部分（パイプ）又は燃焼
部分の少なくとも何れかに備え、前記改質用セラミック
ス触媒の作用を発揮させる訳である。
【００１６】次に、本発明の内燃機関に使用する改質用
セラミックス触媒の製造法を具体的に説明する。 中心層触媒 ＭｎＯ２、ＮｉＯ、ＣｏＯ及びＣｕＯの粉体を所定の割
合に混合し、バインダーを添加して混合したものを、９
００〜１０００℃程度の温度で仮焼成した後、粉砕す
る。この仮焼成粉末にバインダーを添加し、例えば１．
５〜２ｍｍφ程度のボール状に成形し、１１５０〜１３
５０℃程度の温度で焼結して中心層触媒を得る。なお、
焼成は空気中にて行なえばよい。
セラミックス触媒の製造法を具体的に説明する。 中心層触媒 ＭｎＯ２、ＮｉＯ、ＣｏＯ及びＣｕＯの粉体を所定の割
合に混合し、バインダーを添加して混合したものを、９
００〜１０００℃程度の温度で仮焼成した後、粉砕す
る。この仮焼成粉末にバインダーを添加し、例えば１．
５〜２ｍｍφ程度のボール状に成形し、１１５０〜１３
５０℃程度の温度で焼結して中心層触媒を得る。なお、
焼成は空気中にて行なえばよい。
【００１７】中間層触媒 アルミナ、珪酸塩、例えばカオリン及び珪炭石の粉体を
所定の割合に混合した混合物にバインダーを添加して混
同したものを、１０５０〜１２００℃程度の温度で仮焼
成した後、粉砕する。この仮焼成粉末にバインダー及び
発泡剤（焼成の際、炭酸ガス等を発生して焼結体を多孔
質にさせる作用をもつもの）を添加してペースト状と
し、上記中心層触媒ボール上に例えば１ｍｍ程度の厚み
でコーティングする。次いで９００〜１１００℃程度の
温度で焼結して、中心層の外側を中間層で覆った触媒を
得る。なお、焼成は空気中にて行なえばよい。
所定の割合に混合した混合物にバインダーを添加して混
同したものを、１０５０〜１２００℃程度の温度で仮焼
成した後、粉砕する。この仮焼成粉末にバインダー及び
発泡剤（焼成の際、炭酸ガス等を発生して焼結体を多孔
質にさせる作用をもつもの）を添加してペースト状と
し、上記中心層触媒ボール上に例えば１ｍｍ程度の厚み
でコーティングする。次いで９００〜１１００℃程度の
温度で焼結して、中心層の外側を中間層で覆った触媒を
得る。なお、焼成は空気中にて行なえばよい。
【００１８】中間層触媒の形成において、９００〜１１
００℃の焼結に際し、中間層触媒の組成物と中心層触媒
の組成物とが、溶融して相互に拡散し合うため、両者の
境界部は必然的に、各層の組成が順次変化する傾斜構造
となる。
００℃の焼結に際し、中間層触媒の組成物と中心層触媒
の組成物とが、溶融して相互に拡散し合うため、両者の
境界部は必然的に、各層の組成が順次変化する傾斜構造
となる。
【００１９】外層触媒 Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ２Ｏ３との混合焼成物、Ｍ
ｏ−Ａｌ２Ｏ３触媒、Ｌａ０．５−Ｓｒ０．５ＣｏＯ３
触媒、及びＡｌ２Ｏ３担持酸化バナジウム触媒及び／又
はＡｇ−Ａｌ２Ｏ３触媒の各粉体を所定の割合に混合
し、バインダー及び発泡剤を添加してペースト状とし、
中間層まで焼成した触媒ボール上に例えば１ｍｍ程度の
厚みでコーティングする。次いで６００〜７００℃程度
の温度で還元雰囲気下で焼成して、本発明のセラミック
ス触媒を得る。なお、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ２Ｏ
３との混合焼成物は、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ２Ｏ
３とを所定割合に混合した後、８５０〜９３０℃程度の
温度で焼成して得る。
ｏ−Ａｌ２Ｏ３触媒、Ｌａ０．５−Ｓｒ０．５ＣｏＯ３
触媒、及びＡｌ２Ｏ３担持酸化バナジウム触媒及び／又
はＡｇ−Ａｌ２Ｏ３触媒の各粉体を所定の割合に混合
し、バインダー及び発泡剤を添加してペースト状とし、
中間層まで焼成した触媒ボール上に例えば１ｍｍ程度の
厚みでコーティングする。次いで６００〜７００℃程度
の温度で還元雰囲気下で焼成して、本発明のセラミック
ス触媒を得る。なお、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ２Ｏ
３との混合焼成物は、Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ２Ｏ
３とを所定割合に混合した後、８５０〜９３０℃程度の
温度で焼成して得る。
【００２０】外層触媒の形成において、６００〜７００
℃の焼成に際し、外層触媒の組成物及び中間層触媒の組
成物がそれぞれ溶融しかつ相互に拡散し合うため、両者
の境界部は必然的に、各層の組成が順次変化する傾斜構
造となる。
℃の焼成に際し、外層触媒の組成物及び中間層触媒の組
成物がそれぞれ溶融しかつ相互に拡散し合うため、両者
の境界部は必然的に、各層の組成が順次変化する傾斜構
造となる。
【００２１】以上による本発明の内燃機関に使用するセ
ラミックス触媒の製造工程においては、中心層が焼結す
る段階では、通常略球形状を形成し、その後中間層、外
層を順次コーティングする場合、これらのコーティング
層は略球皮状をなすことから、全体としては、略球形状
に形成される。但し、当初中心層を円柱状の容器内にて
焼結させた場合には、中心層は、略円柱形状に形成さ
れ、その後中間層及び外層を順次コーティングした場合
には、これらのコーティング層は略円筒形状をなすこと
から、全体としては略円柱形状のセラミックス触媒を形
成することができる。
ラミックス触媒の製造工程においては、中心層が焼結す
る段階では、通常略球形状を形成し、その後中間層、外
層を順次コーティングする場合、これらのコーティング
層は略球皮状をなすことから、全体としては、略球形状
に形成される。但し、当初中心層を円柱状の容器内にて
焼結させた場合には、中心層は、略円柱形状に形成さ
れ、その後中間層及び外層を順次コーティングした場合
には、これらのコーティング層は略円筒形状をなすこと
から、全体としては略円柱形状のセラミックス触媒を形
成することができる。
【００２２】以下に本発明の内燃機関に使用する流体燃
料の改質用セラミックス触媒に関する実施例、これを使
用する内燃機関更には、当該内燃機関を使用する手段に
関する実施例について、具体的に説明する。
料の改質用セラミックス触媒に関する実施例、これを使
用する内燃機関更には、当該内燃機関を使用する手段に
関する実施例について、具体的に説明する。
【００２３】
【実施例１】実施例１は、本発明の内燃機関に使用する
流体燃料の改質用セラミックス触媒自体に関する実施態
様の構成を示す。尚、当該実施例においては、各触媒層
の境界部は、各触媒層の組成比は順次変化する傾斜構造
であり、全体として略球形状をなす場合を示す。 中心層触媒 ＭｎＯ２５４ｇ、ＮｉＯ１５ｇ、ＣｏＯ１５ｇ及びＣｕ
Ｏ１６ｇの各粉末原料を混合し、７重量％ポリビニルア
ルコール水溶液５８ｍｌを添加して混合しものを、９５
０℃で仮焼成した後、粉砕した。この仮焼成粉末に７重
量％ポリビニルアルコール水溶液３０ｍｌを添加し、２
ｍｍφ程度のボール状に成形し、１２００℃で焼結して
中心層触媒を得た。
流体燃料の改質用セラミックス触媒自体に関する実施態
様の構成を示す。尚、当該実施例においては、各触媒層
の境界部は、各触媒層の組成比は順次変化する傾斜構造
であり、全体として略球形状をなす場合を示す。 中心層触媒 ＭｎＯ２５４ｇ、ＮｉＯ１５ｇ、ＣｏＯ１５ｇ及びＣｕ
Ｏ１６ｇの各粉末原料を混合し、７重量％ポリビニルア
ルコール水溶液５８ｍｌを添加して混合しものを、９５
０℃で仮焼成した後、粉砕した。この仮焼成粉末に７重
量％ポリビニルアルコール水溶液３０ｍｌを添加し、２
ｍｍφ程度のボール状に成形し、１２００℃で焼結して
中心層触媒を得た。
【００２４】中間層触媒 アルミナ８５ｇ、カオリン５ｇ及び珪炭石１０ｇの各粉
末を混合した混合物１００ｇに７重量％ポリビニルアル
コール水溶液を４０ｍｌ添加して混合したものを、１１
５０℃で仮焼成した後、粉砕した。この仮焼成粉末に７
重量％ポリビニルアルコール水溶液３０ｍｌ及び１２重
量％炭酸カルシウム水溶液１０ｍｌを添加してペースト
状とし、上記中心層触媒ボール上に１ｍｍ程度の厚みで
コーティングした。次いで９００℃で焼結して、中心層
の外側を中間層で覆った触媒を得た。
末を混合した混合物１００ｇに７重量％ポリビニルアル
コール水溶液を４０ｍｌ添加して混合したものを、１１
５０℃で仮焼成した後、粉砕した。この仮焼成粉末に７
重量％ポリビニルアルコール水溶液３０ｍｌ及び１２重
量％炭酸カルシウム水溶液１０ｍｌを添加してペースト
状とし、上記中心層触媒ボール上に１ｍｍ程度の厚みで
コーティングした。次いで９００℃で焼結して、中心層
の外側を中間層で覆った触媒を得た。
【００２５】外層触媒 Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金の成分割合が、重量比でＰｔ：Ｐ
ｄ：Ｒｈが３：１：１の合金とＡｌ２Ｏ３との等量混合
物を、９００℃程度の温度で焼成して混合焼成物を得
た。次にＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ２Ｏ３との混合焼
成物、Ｍｏ−Ａｌ２Ｏ３触媒（Ｍｏ：Ａｌ２Ｏ３の重量
比が１：１）、Ａｌ２Ｏ３担持酸化バナジウム触媒（Ａ
ｌ２Ｏ３：酸化バナジウムの重量比が９：１）、Ａｇ−
Ａｌ２Ｏ３触媒（Ａｇ：Ａｌ２Ｏ３の重量比が１：９）
及びＬａ０．５−Ｓｒ０．５ＣｏＯ３触媒をそれぞれ等
量混合し（合計１００ｇ）、７重量％ポリビニルアルコ
ール水溶液３０ｍｌ及び１２重量％炭酸カルシウム水溶
液１０ｍｌを添加してペースト状とし、中間層まで焼成
した触媒ボール上に１ｍｍ程度の厚みでコーティングし
た。次いで、ＣＯ雰囲気下、６７０℃で焼成して、３層
構造のセラミックス触媒を得た。
ｄ：Ｒｈが３：１：１の合金とＡｌ２Ｏ３との等量混合
物を、９００℃程度の温度で焼成して混合焼成物を得
た。次にＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ２Ｏ３との混合焼
成物、Ｍｏ−Ａｌ２Ｏ３触媒（Ｍｏ：Ａｌ２Ｏ３の重量
比が１：１）、Ａｌ２Ｏ３担持酸化バナジウム触媒（Ａ
ｌ２Ｏ３：酸化バナジウムの重量比が９：１）、Ａｇ−
Ａｌ２Ｏ３触媒（Ａｇ：Ａｌ２Ｏ３の重量比が１：９）
及びＬａ０．５−Ｓｒ０．５ＣｏＯ３触媒をそれぞれ等
量混合し（合計１００ｇ）、７重量％ポリビニルアルコ
ール水溶液３０ｍｌ及び１２重量％炭酸カルシウム水溶
液１０ｍｌを添加してペースト状とし、中間層まで焼成
した触媒ボール上に１ｍｍ程度の厚みでコーティングし
た。次いで、ＣＯ雰囲気下、６７０℃で焼成して、３層
構造のセラミックス触媒を得た。
【００２６】こうして得たセラミックス触媒について、
下記のような試験を行なった。 難燃性成分の可燃性成分への改質 軽油１リットル中に上記実施例により得た触媒ボール１
３０ｍｇを投入浸漬し、室温で１時間放置した後の軽油
の成分分析を、ガスクロマトグラフにより行なった。測
定は、ヒューレットパッカード社製５２９０シリーズＩ
Ｉを用い、アルミニウム粉末カラム、検出温度３５０℃
の条件で行なった。触媒浸漬前のクロマトグラムを図２
に、浸漬後のクロマトグラムを図３にそれぞれ示す。図
２及び図３中、符号Ａ１、Ａ２はメタン系、Ａ３はエタ
ン、エチレン、アセチレン系、Ａ４はプロパン、プロピ
レン系の可燃性成分を、Ｂはペンタン、Ｃはブタン、Ｄ
はメチルペンタン、Ｅはベンゼンをそれぞれ示す。これ
らのクロマトグラムからわかるように、触媒浸漬後のも
のは、メチルペンタン、ベンゼンなどの難燃性成分が減
少し、可燃性成分が増加していることが分かる。
下記のような試験を行なった。 難燃性成分の可燃性成分への改質 軽油１リットル中に上記実施例により得た触媒ボール１
３０ｍｇを投入浸漬し、室温で１時間放置した後の軽油
の成分分析を、ガスクロマトグラフにより行なった。測
定は、ヒューレットパッカード社製５２９０シリーズＩ
Ｉを用い、アルミニウム粉末カラム、検出温度３５０℃
の条件で行なった。触媒浸漬前のクロマトグラムを図２
に、浸漬後のクロマトグラムを図３にそれぞれ示す。図
２及び図３中、符号Ａ１、Ａ２はメタン系、Ａ３はエタ
ン、エチレン、アセチレン系、Ａ４はプロパン、プロピ
レン系の可燃性成分を、Ｂはペンタン、Ｃはブタン、Ｄ
はメチルペンタン、Ｅはベンゼンをそれぞれ示す。これ
らのクロマトグラムからわかるように、触媒浸漬後のも
のは、メチルペンタン、ベンゼンなどの難燃性成分が減
少し、可燃性成分が増加していることが分かる。
【００２７】燃料中の溶存酸素の活性化 ガソリン１リットル中に上記実施例により得た触媒ボー
ル１３０ｍｇを投入浸漬し、室温で１時間放置した後の
燃料中の酸素ラジカルの生成を、電子スピン共鳴スペク
トル（ＥＳＲ）により確認した（図４）。ａ１〜ａ８が
それぞれ酸素ラジカルを示す。
ル１３０ｍｇを投入浸漬し、室温で１時間放置した後の
燃料中の酸素ラジカルの生成を、電子スピン共鳴スペク
トル（ＥＳＲ）により確認した（図４）。ａ１〜ａ８が
それぞれ酸素ラジカルを示す。
【００２８】排ガス中のアルデヒド濃度の減少 １２００ｃｃガソリン内燃機関を搭載した自動車の燃料
タンク（容量６０リットル）内に、実施例により得た触
媒約８ｇを投入浸漬し、内燃機関を運転した場合の内燃
機関回転速度と排気ガス中の全アルデヒド濃度との関係
を求めた。濃度の測定は、分光分析（島津製作所製 赤
外線分光器 ＦＴＩＲ−２）による吸収スペクトルの測
定により行なった。測定結果を、触媒を浸漬しない場合
も併せて図５に示す（それぞれ６台について測定した平
均値）。図５から、内燃機関回転速度によらず、触媒を
浸漬した場合には全アルデヒド濃度が大きく減少してい
ることが分かる。
タンク（容量６０リットル）内に、実施例により得た触
媒約８ｇを投入浸漬し、内燃機関を運転した場合の内燃
機関回転速度と排気ガス中の全アルデヒド濃度との関係
を求めた。濃度の測定は、分光分析（島津製作所製 赤
外線分光器 ＦＴＩＲ−２）による吸収スペクトルの測
定により行なった。測定結果を、触媒を浸漬しない場合
も併せて図５に示す（それぞれ６台について測定した平
均値）。図５から、内燃機関回転速度によらず、触媒を
浸漬した場合には全アルデヒド濃度が大きく減少してい
ることが分かる。
【００２９】排ガス中のＮＯｘ濃度の減少 １２００ｃｃガソリン内燃機関を搭載した自動車の燃料
タンク（容量６０リットル）内に、実施例により得た触
媒８ｇを投入浸漬し、走行試験を行い、走行速度と排ガ
ス中のＮＯｘ濃度との関係を測定した。濃度の測定は、
ガスクロマトグラフにより行った。測定結果を、触媒を
浸漬しない場合も併せて図６に示す。図６から、走行速
度によらず、触媒を浸漬した場合には排ガス中のＮＯＸ
濃度が大幅に（２９〜３３％程度）減少していることが
分かる。ガソリンの熱分解温度（発火点）を示差熱分析
により測定したところ、触媒浸漬前のものが２７８℃で
あったのに対し、触媒浸漬後のものでは２７１℃と７℃
程低下しており、これがＮＯＸの発生を押さえている原
因と考えられる。
タンク（容量６０リットル）内に、実施例により得た触
媒８ｇを投入浸漬し、走行試験を行い、走行速度と排ガ
ス中のＮＯｘ濃度との関係を測定した。濃度の測定は、
ガスクロマトグラフにより行った。測定結果を、触媒を
浸漬しない場合も併せて図６に示す。図６から、走行速
度によらず、触媒を浸漬した場合には排ガス中のＮＯＸ
濃度が大幅に（２９〜３３％程度）減少していることが
分かる。ガソリンの熱分解温度（発火点）を示差熱分析
により測定したところ、触媒浸漬前のものが２７８℃で
あったのに対し、触媒浸漬後のものでは２７１℃と７℃
程低下しており、これがＮＯＸの発生を押さえている原
因と考えられる。
【００３０】シリンダ内の燃焼ガス成分 １２００ｃｃガソリン内燃機関を搭載した自動車の燃料
タンク（容量６０リットル）内に、実施例により得た触
媒約８ｇを投入浸漬し、内燃機関を運転した場合の、シ
リンダ内の燃焼ガスの成分をガスクロマトグラフにより
測定した。なお、シリンダ内で点火し爆発させ、ピスト
ンが戻った際に排出されたガスを５ｍｌ採取して測定資
料とした。測定結果を図７に示す。図７から、未反応成
分率は、触媒未投入では１５〜２１％程度あったもの
が、触媒投入後のものでは、１．５〜３．５％程度と大
幅に減少していることがわかる。また、メタンやエチレ
ンの濃度も、触媒投入後のものでは大幅に減少している
ことがわかる。
タンク（容量６０リットル）内に、実施例により得た触
媒約８ｇを投入浸漬し、内燃機関を運転した場合の、シ
リンダ内の燃焼ガスの成分をガスクロマトグラフにより
測定した。なお、シリンダ内で点火し爆発させ、ピスト
ンが戻った際に排出されたガスを５ｍｌ採取して測定資
料とした。測定結果を図７に示す。図７から、未反応成
分率は、触媒未投入では１５〜２１％程度あったもの
が、触媒投入後のものでは、１．５〜３．５％程度と大
幅に減少していることがわかる。また、メタンやエチレ
ンの濃度も、触媒投入後のものでは大幅に減少している
ことがわかる。
【００３１】触媒投入量のオクタン価との関係 触媒投入前の初期オタクタ価が約８６のレギュラーガソ
リンに、上記実施例により得た触媒を、投入割合を変え
て投入し、オクタン価の変化を測定した。その結果を図
８に示す。触媒投入により大きくオクタン価が増し、以
後投入率（ｍｇ／ｌ）の増加により、オクタン価は略直
線的に増加していることが分かる。
リンに、上記実施例により得た触媒を、投入割合を変え
て投入し、オクタン価の変化を測定した。その結果を図
８に示す。触媒投入により大きくオクタン価が増し、以
後投入率（ｍｇ／ｌ）の増加により、オクタン価は略直
線的に増加していることが分かる。
【００３２】燃焼効率との関係 レギュラーガソリンに触媒を１３０ｍｇ／ｌの割合で投
入する前後のガソリン内燃機関の燃焼効率を測定した。
その結果を、触媒投入前のレギュラーガソリンのそれも
併せて図９に示す。なお、燃料消費が一定になるような
条件での測定値である。図９から、大幅に、例えば空燃
費１６．７では３０％程度も、燃焼効率が向上している
ことが分かる。
入する前後のガソリン内燃機関の燃焼効率を測定した。
その結果を、触媒投入前のレギュラーガソリンのそれも
併せて図９に示す。なお、燃料消費が一定になるような
条件での測定値である。図９から、大幅に、例えば空燃
費１６．７では３０％程度も、燃焼効率が向上している
ことが分かる。
【００３３】
【実施例２】実施例２は、ピストンを用いる内燃機関の
燃焼部分において、セラミックス触媒を使用する実施例
を示す。
燃焼部分において、セラミックス触媒を使用する実施例
を示す。
【００３４】課題を解決する為の手段の項において説明
したように、本発明に係る内燃機関は、これに付属しか
つ流体燃料を供給する為の貯蔵部（タンク）及び、貯蔵
部から内燃機関自体への移動部（パイプ）内に具備する
ことによって、その触媒機能を発揮することができる。
したように、本発明に係る内燃機関は、これに付属しか
つ流体燃料を供給する為の貯蔵部（タンク）及び、貯蔵
部から内燃機関自体への移動部（パイプ）内に具備する
ことによって、その触媒機能を発揮することができる。
【００３５】しかしながら、本発明の内燃機関に使用す
るセラミックス触媒は、燃焼段階において使用した場合
には、高温の環境中において、流体燃料に対する触媒作
用を更に活発に発揮させることができる。
るセラミックス触媒は、燃焼段階において使用した場合
には、高温の環境中において、流体燃料に対する触媒作
用を更に活発に発揮させることができる。
【００３６】実施例２では、図１０（ａ）、（ｂ）すよ
うに、ピストンを用いた内燃機関において、ピストンの
流体燃料を押圧する面又はこれに向かい合うシリンダの
少なくとも何れか一方に、セラミックス触媒をコーティ
ングしたことを特徴としている。
うに、ピストンを用いた内燃機関において、ピストンの
流体燃料を押圧する面又はこれに向かい合うシリンダの
少なくとも何れか一方に、セラミックス触媒をコーティ
ングしたことを特徴としている。
【００３７】このようなコーティングを実現する為に
は、一度焼成した三層からなるセラミックス触媒を改め
て、前記ピストンの面又はこれに向かい合うシリンダの
面に対し、当初の焼成段階よりも更に高温（実際には１
５００℃以上の高温）にて焼成してコーティングする
か、又は、前述した製法に従って、ピストン又はシリン
ダの少なくとも何れか一方の面に、中心層を焼成してコ
ーティングした後、その上に、中間層を焼成してコーテ
ィングし、更には外層を焼成してコーティングすればよ
い。
は、一度焼成した三層からなるセラミックス触媒を改め
て、前記ピストンの面又はこれに向かい合うシリンダの
面に対し、当初の焼成段階よりも更に高温（実際には１
５００℃以上の高温）にて焼成してコーティングする
か、又は、前述した製法に従って、ピストン又はシリン
ダの少なくとも何れか一方の面に、中心層を焼成してコ
ーティングした後、その上に、中間層を焼成してコーテ
ィングし、更には外層を焼成してコーティングすればよ
い。
【００３８】このような、セラミックス触媒をコーティ
ングしたピストンにおいては、燃焼時において、セラミ
ックス触媒の触媒機能が発揮され、実施例１記載のよう
な難燃性成分の可燃性成分への転化、溶存酸素の活性
化、排ガス中のＮｏｘ濃度の減少、排気ガス中における
可燃性成分の濃度の低下及びオクタン化の増加、更には
これらに伴う燃焼効率の上昇を有効に発揮することがで
きる。
ングしたピストンにおいては、燃焼時において、セラミ
ックス触媒の触媒機能が発揮され、実施例１記載のよう
な難燃性成分の可燃性成分への転化、溶存酸素の活性
化、排ガス中のＮｏｘ濃度の減少、排気ガス中における
可燃性成分の濃度の低下及びオクタン化の増加、更には
これらに伴う燃焼効率の上昇を有効に発揮することがで
きる。
【００３９】従って、実施例１のピストンを用いた内燃
機関を自動車、ディーゼル機関車、船舶、プロペラを使
用する航空機等の交通手段及び発電手段に使用した場合
には、従来に増して、前記の如き作用効果を発揮するこ
とが可能となる。尚、ガソリン機関及びディーゼルエン
ジン等のシリンダ内部の温度は、通常１０００℃未満で
ある為に、前記セラミックス触媒をコーティングして
も、これが溶融することを避けることができる。
機関を自動車、ディーゼル機関車、船舶、プロペラを使
用する航空機等の交通手段及び発電手段に使用した場合
には、従来に増して、前記の如き作用効果を発揮するこ
とが可能となる。尚、ガソリン機関及びディーゼルエン
ジン等のシリンダ内部の温度は、通常１０００℃未満で
ある為に、前記セラミックス触媒をコーティングして
も、これが溶融することを避けることができる。
【００４０】逆に、シリンダ内をコーティングしたセラ
ミックス触媒が溶融することがないような、温度範囲に
て使用するよう注意しなければならない。
ミックス触媒が溶融することがないような、温度範囲に
て使用するよう注意しなければならない。
【００４１】
【実施例３】実施例３においては、タービンを使用する
内燃機関に関する実施例である。即ち、図１１に示すよ
うに、タービンにおいては、流体燃料の燃焼に伴う高圧
ガスを、タービン翼列に噴射させるが、実施例３におい
ては、流体燃料が燃焼する燃焼機の内壁に、本発明に係
るセラミックス触媒をコーティングさせる訳である。
内燃機関に関する実施例である。即ち、図１１に示すよ
うに、タービンにおいては、流体燃料の燃焼に伴う高圧
ガスを、タービン翼列に噴射させるが、実施例３におい
ては、流体燃料が燃焼する燃焼機の内壁に、本発明に係
るセラミックス触媒をコーティングさせる訳である。
【００４２】そしてコーティングの方法は、実施例２の
場合と同様、既に焼成されてある粒状のセラミックス触
媒を改めて内壁にコーティングするか、又は内側から中
心層、中間層及び外層の順序にて、焼成してコーティン
グすればよい。
場合と同様、既に焼成されてある粒状のセラミックス触
媒を改めて内壁にコーティングするか、又は内側から中
心層、中間層及び外層の順序にて、焼成してコーティン
グすればよい。
【００４３】これによって、タービンを使用する内燃機
関の燃焼効率は上昇するが、当該タービンを使用する鉄
道用機関車、船舶等の交通搬送手段、又は発電所等にお
ける発電手段のエネルギー効率もまた上昇し、かつ環境
汚染を減少させることができる。
関の燃焼効率は上昇するが、当該タービンを使用する鉄
道用機関車、船舶等の交通搬送手段、又は発電所等にお
ける発電手段のエネルギー効率もまた上昇し、かつ環境
汚染を減少させることができる。
【００４４】尚、タービンの燃焼室においても、コーテ
ィングしたセラミックス触媒が溶融することのないよう
な温度範囲にて使用するよう注意しなければならない点
は、実施例２の場合と同様である。
ィングしたセラミックス触媒が溶融することのないよう
な温度範囲にて使用するよう注意しなければならない点
は、実施例２の場合と同様である。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るセラ
ミックス触媒を、ピストン方式、タービン方式又はジェ
ット方式等の内燃機関において、これに付属する貯蔵部
（タンク）、供給部（パイプ）及び燃焼部（ピストンを
使用するエンジンの有体燃料押圧部又はこれに対向する
シリンダ部、タービンによる内燃機関の燃焼室）に具備
することによって、流体燃料中に含まれる難燃性成分や
環境汚染物質を燃焼性の成分に改質するとともに、流体
燃料中に含まれる酸素を活性化し、また流体燃料中に含
まれる水を分解して活性基の酸素を発生させることがで
きるので、燃費が向上するとともに排ガス中の有害成分
を減らすことができる。
ミックス触媒を、ピストン方式、タービン方式又はジェ
ット方式等の内燃機関において、これに付属する貯蔵部
（タンク）、供給部（パイプ）及び燃焼部（ピストンを
使用するエンジンの有体燃料押圧部又はこれに対向する
シリンダ部、タービンによる内燃機関の燃焼室）に具備
することによって、流体燃料中に含まれる難燃性成分や
環境汚染物質を燃焼性の成分に改質するとともに、流体
燃料中に含まれる酸素を活性化し、また流体燃料中に含
まれる水を分解して活性基の酸素を発生させることがで
きるので、燃費が向上するとともに排ガス中の有害成分
を減らすことができる。
【図１】本発明のセラミックス触媒の構造の概要を示す
断面図。
断面図。
【図２】触媒浸漬前の軽油の成分を示すクロマトグラ
ム。
ム。
【図３】触媒浸漬後の軽油の成分を示すクロマトグラ
ム。
ム。
【図４】燃料中の酸素ラジカルの生成を示す電子スピン
共鳴スペクトル。
共鳴スペクトル。
【図５】内燃機関回転速度の排気ガス中の全アルデヒド
濃度との関係を示すグラフ。
濃度との関係を示すグラフ。
【図６】走行速度と排ガス中のＮＯｘ濃度との関係を示
すグラフ。
すグラフ。
【図７】シリンダ内の燃焼ガス成分と回転速度との関係
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図８】触媒投入量とオクタン価との関係を示すグラ
フ。
フ。
【図９】空燃比と燃焼効率との関係を示すグラフ。
【図１０】（ａ）（ｂ）実施例１において、コーティン
グした状況を示す側断面図。（ａ）はピストンの燃料圧
縮面にコーティングした状況を示し、（ｂ）はシリンダ
の内、該ピストンの前記面に対向する面にコーティング
した状況を示す。
グした状況を示す側断面図。（ａ）はピストンの燃料圧
縮面にコーティングした状況を示し、（ｂ）はシリンダ
の内、該ピストンの前記面に対向する面にコーティング
した状況を示す。
【図１１】実施例３において、本発明に係るセラミック
ス触媒を、タービンを使用する内燃機関の燃焼室にコー
ティングした状況を示す側断面図。
ス触媒を、タービンを使用する内燃機関の燃焼室にコー
ティングした状況を示す側断面図。
１ セラミックス ２ 中心層 ３ 中間層 ４ 外層 ５ ピストン ６ シリンダ ６１ 排気弁 ６２ 吸気弁 ７ 燃焼室 ８ 回転翼 ９ 圧縮機
Claims (11)
- 【請求項１】 遷移金属の複合酸化物セラミックスから
なる中心層と、該中心層の外側を覆うアルミナ質珪酸塩
セラミックスからなる中間層と、該中間層の外側を覆う
貴金属合金を含有するセラミックスからなる外層とから
構成されてなる流体燃料の改質用セラミックス触媒を、
流体燃料の貯蔵部分、移動部分又は燃焼部分の少なくと
も何れかに備えたことに基づく内燃機関。 - 【請求項２】 前記中心層がＭｎＯ２、Ｎｉｏ、ＣｏＯ
及びＣｕＯを含んでなる遷移金属の複合酸化物からな
り、前記中間層がアルミナ及び珪酸塩を含んでなるアル
ミナ質珪酸塩セラミックスからなり、前記外層がＰｔ−
Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ２Ｏ３との混合焼成物、Ｍｏ−Ａ
ｌ２Ｏ３触媒、Ｌａ０．５−Ｓｒ０．５ＣｏＯ３触媒、
及びＡｌ２Ｏ３担持酸化バナジウム触媒及び／又はＡｇ
−Ａｌ２Ｏ３触媒を含んでなる貴金属合金を含有するセ
ラミックスからなる請求項１記載の流体燃料の改質用セ
ラミックス触媒を、流体燃料の貯蔵部分、移動部分又は
燃焼部分の少なくとも何れかに備えたことに基づく内燃
機関。 - 【請求項３】 前記中心層を構成する成分の割合がＭｎ
Ｏ２４０〜７０重量部、ＮｉＯ１０〜２０重量部、Ｃｏ
Ｏ１０〜２０重量部及びＣｕＯ１０〜２０重量部であ
り、前記中間層を構成する成分の割合がアルミナ７０〜
９０重量部及び珪酸塩１０〜３０重量部であり、前記外
層を構成する成分の割合がＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ合金とＡｌ
２Ｏ３との混合焼成物１５〜２５重量部、Ｍｏ−Ａｌ２
Ｏ３触媒１５〜２５重量部、Ｌａ０．５−Ｓｒ０．５Ｃ
ｏＯ３触媒１５〜２５重量部及びＡｌ２Ｏ３担持酸化バ
ナジウム触媒１５〜２５重量部及び／又はＡｇ−Ａｌ２
Ｏ３触媒１５〜２５重量部である請求項１記載の流体燃
料の改質用セラミックス触媒を、流体燃料の貯蔵部分、
移動部分又は燃焼部分の少なくとも何れかに備えたこと
に基づく内燃機関。 - 【請求項４】 流体燃料を用いる内燃機関のピストンの
内、該流体燃料を押圧する面又は、該ピストンの押圧す
る面と向かい合うシリンダーの面の少なくとも一方に、
改質用セラミックス触媒を、コーティングしたことを特
徴とする請求項１記載の流体燃料の改質用セラミックス
触媒を用いた内燃機関。 - 【請求項５】 タービンの燃焼室の壁面に、改質用セラ
ミックス触媒をコーティングしたことを特徴とする請求
項１記載の流体燃料の改質用セラミックス触媒を用いた
内燃機関。 - 【請求項６】 内燃機関として、請求項１記載の内燃機
関を使用することを特徴とする自動車、鉄道用機関車、
船舶及び航空機等の交通輸送手段。 - 【請求項７】 内燃機関として、請求項１記載の内燃機
関を使用することを特徴とする発電手段。 - 【請求項８】 内燃機関として、請求項４記載の内燃機
関を使用したことを特徴とする自動車、鉄道用機関車、
船舶及び航空機等の交通輸送手段。 - 【請求項９】 内燃機関として、請求項４記載の内燃機
関を使用したことを特徴とする発電手段。 - 【請求項１０】 内燃機関として、請求項５記載の内燃
機関を使用したことを特徴とする船舶、鉄道用機関車等
の交通輸送手段。 - 【請求項１１】 内燃機関として、請求項５記載の内燃
機関を使用したことを特徴とする発電手段。
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