JPH06182219A - ガス混合物の変性装置及び方法 - Google Patents
ガス混合物の変性装置及び方法Info
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-
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-
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-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S55/00—Gas separation
- Y10S55/05—Methods of making filter
-
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- Y10S55/30—Exhaust treatment
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】ＮＯｘを含有するガス混合物の変換効率が一層
優れた装置及び方法を提供する。 【構成】ハニカム構造の本体１２のチャンネルを充填材
１４で交互に充填し、充填セルとオープンセルを交互に
配列形成する。触媒の動作温度到達前では、流入端１８
から矢印ａのように流入した自動車排気ガスのうち炭化
水素は、オープンセルの多孔質壁を透過して充填材１４
に吸着される。触媒が動作温度まで加熱されると吸着さ
れていた炭化水素が脱着し、多孔質壁を透過してオープ
ンセルに流入し、オープンセルの壁面に塗布形成された
触媒によって無害物質に変換される。
優れた装置及び方法を提供する。 【構成】ハニカム構造の本体１２のチャンネルを充填材
１４で交互に充填し、充填セルとオープンセルを交互に
配列形成する。触媒の動作温度到達前では、流入端１８
から矢印ａのように流入した自動車排気ガスのうち炭化
水素は、オープンセルの多孔質壁を透過して充填材１４
に吸着される。触媒が動作温度まで加熱されると吸着さ
れていた炭化水素が脱着し、多孔質壁を透過してオープ
ンセルに流入し、オープンセルの壁面に塗布形成された
触媒によって無害物質に変換される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガス混合物の変性装置、
システムおよび方法に関するものである。本発明の装置
は、多孔質壁の介在によって互いに隔離されている複数
のセルを有する一体型本体によって構成されている。セ
ルの一部は、好ましくは触媒及び／または収着材である
非導電性活性物質で充填されている。すなわち、本発明
の装置および方法は炭化水素を吸着したり、また、自動
車排気から発生する窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素
などの汚染物質を無害生成物に変換するよう設計されて
いる。本発明の装置および方法は、窒素酸化物をアンモ
ニアと反応させて無害物質を生成する窒素酸化物の変換
に適したものである。
システムおよび方法に関するものである。本発明の装置
は、多孔質壁の介在によって互いに隔離されている複数
のセルを有する一体型本体によって構成されている。セ
ルの一部は、好ましくは触媒及び／または収着材である
非導電性活性物質で充填されている。すなわち、本発明
の装置および方法は炭化水素を吸着したり、また、自動
車排気から発生する窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素
などの汚染物質を無害生成物に変換するよう設計されて
いる。本発明の装置および方法は、窒素酸化物をアンモ
ニアと反応させて無害物質を生成する窒素酸化物の変換
に適したものである。
【０００２】
【従来の技術】化石燃料発電プラント、内燃エンジン、
ガスタービンなどの燃焼処理では環境に悪影響を及ぼす
物質が発生する。
ガスタービンなどの燃焼処理では環境に悪影響を及ぼす
物質が発生する。
【０００３】エンジンを低温始動した時に多量の未燃焼
炭化水素や一酸化炭素が内燃エンジンから排出される。
このように低温始動時は、従来の触媒で無害物質への変
換を行うには排気ガスの温度が十分高温になっていない
ためエンジン始動後に炭化水素が排出されることにより
特別な問題が発生する。また、始動時における不要汚染
物質、特に、炭化水素の量は暖気時点に比べて少なくと
もオーダー単位でまさっている。一般に、触媒変換シス
テムに利用されている触媒は周囲温度では効率が悪く、
３００ー４００℃の範囲の高温に加熱して活性させる必
要がある。このため通常はエンジンからの高温排気ガス
に触媒を接触させて触媒の温度を高めている。このよう
な高温排気ガスとの連続接触と触媒で発生する酸化反応
の発熱との組み合わせによって触媒の温度は加熱され、
高温状態が維持される。
炭化水素や一酸化炭素が内燃エンジンから排出される。
このように低温始動時は、従来の触媒で無害物質への変
換を行うには排気ガスの温度が十分高温になっていない
ためエンジン始動後に炭化水素が排出されることにより
特別な問題が発生する。また、始動時における不要汚染
物質、特に、炭化水素の量は暖気時点に比べて少なくと
もオーダー単位でまさっている。一般に、触媒変換シス
テムに利用されている触媒は周囲温度では効率が悪く、
３００ー４００℃の範囲の高温に加熱して活性させる必
要がある。このため通常はエンジンからの高温排気ガス
に触媒を接触させて触媒の温度を高めている。このよう
な高温排気ガスとの連続接触と触媒で発生する酸化反応
の発熱との組み合わせによって触媒の温度は加熱され、
高温状態が維持される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】低温始動時の排出物の
低減方法としては、（１）軽量触媒と称する主触媒また
は補助触媒をエンジンに近傍に配置する、（２）電気加
熱触媒装置を使用する、（３）従来のペレット、ビード
またはハニカム表面の薄め塗膜状のゼオライトおよび／
または活性炭に炭化水素を一時的に吸着させるといった
方法が従来から行われている。
低減方法としては、（１）軽量触媒と称する主触媒また
は補助触媒をエンジンに近傍に配置する、（２）電気加
熱触媒装置を使用する、（３）従来のペレット、ビード
またはハニカム表面の薄め塗膜状のゼオライトおよび／
または活性炭に炭化水素を一時的に吸着させるといった
方法が従来から行われている。
【０００５】これらの方法にそれぞれ次のような問題が
ある。
ある。
【０００６】エンジンの近くに触媒を配置すれば、触媒
に接触する排気ガスの温度が上昇するにつれ触媒の温度
はより短時間に動作レベルまで上昇するため、エンジン
始動時初期の汚染物質の排出を最小にする意味では物理
的に可能な限りエンジンの近くに触媒変換器を配設する
のが好ましい。しかしながら、通常は車両のスペースは
限られているため触媒変換システムの触媒を全てエンジ
ンの近傍に配設するのは困難である。
に接触する排気ガスの温度が上昇するにつれ触媒の温度
はより短時間に動作レベルまで上昇するため、エンジン
始動時初期の汚染物質の排出を最小にする意味では物理
的に可能な限りエンジンの近くに触媒変換器を配設する
のが好ましい。しかしながら、通常は車両のスペースは
限られているため触媒変換システムの触媒を全てエンジ
ンの近傍に配設するのは困難である。
【０００７】一方、触媒加熱装置は炭化水素や一酸化炭
素排出物の低減には効果的であるが、多量の電力を必要
とし、また、重量が増すといった問題がある。さらに、
このような装置ではコストが増大し、大気汚染の防止が
確実になされてエンジンが始動するまでには容認し難い
程の時間がかかるといった問題もある。
素排出物の低減には効果的であるが、多量の電力を必要
とし、また、重量が増すといった問題がある。さらに、
このような装置ではコストが増大し、大気汚染の防止が
確実になされてエンジンが始動するまでには容認し難い
程の時間がかかるといった問題もある。
【０００８】ゼオライト吸着装置の場合は炭化水素排出
物を減少することができる。ゼオライトを粉末状に結晶
化し、その後ペレット状に成形するのが一般的である
が、ゼオライト粉末を多孔質セラミックペレットまたは
ビードに埋設したりあるいはその表面に塗布形成した
り、または、ゼオライトを多孔質構造体に射出成形した
り、セラミックモノリス支持体に埋設したりあるいはそ
の表面に塗布形成したり、さらにはセラミック支持体の
表面に結晶化したりすることも可能である。ゼオライト
を使用する現在の方法にも問題がある。
物を減少することができる。ゼオライトを粉末状に結晶
化し、その後ペレット状に成形するのが一般的である
が、ゼオライト粉末を多孔質セラミックペレットまたは
ビードに埋設したりあるいはその表面に塗布形成した
り、または、ゼオライトを多孔質構造体に射出成形した
り、セラミックモノリス支持体に埋設したりあるいはそ
の表面に塗布形成したり、さらにはセラミック支持体の
表面に結晶化したりすることも可能である。ゼオライト
を使用する現在の方法にも問題がある。
【０００９】例えば、被膜を行う方法の場合、支持体表
面に被膜形成することができるゼオライトの量は支持体
の表面積によって制限される。条件によっては被膜が摩
擦によって摩耗してしまう。ゼオライトの量を増やすた
め、例えば、変換すべき混合物が内部を通過する固定ベ
ッドにゼオライトを保持させるなど、触媒装置に追加を
行ってゼオライトの量を比較的多くする場合がある。こ
の場合、米国特許Ｎｏ．４，９８５，２１０に開示され
ているようにバイパス弁を設ける必要がある。ビード／
ペレットリアクターの背圧は大きく、押出成形した吸着
材モノリスは必ずしも耐熱衝撃性が強くなく、被膜物質
によく使用されるセラミック材である菫青石などよりも
弱い。
面に被膜形成することができるゼオライトの量は支持体
の表面積によって制限される。条件によっては被膜が摩
擦によって摩耗してしまう。ゼオライトの量を増やすた
め、例えば、変換すべき混合物が内部を通過する固定ベ
ッドにゼオライトを保持させるなど、触媒装置に追加を
行ってゼオライトの量を比較的多くする場合がある。こ
の場合、米国特許Ｎｏ．４，９８５，２１０に開示され
ているようにバイパス弁を設ける必要がある。ビード／
ペレットリアクターの背圧は大きく、押出成形した吸着
材モノリスは必ずしも耐熱衝撃性が強くなく、被膜物質
によく使用されるセラミック材である菫青石などよりも
弱い。
【００１０】米国特許Ｎｏ．４，９８５，２１０の排気
ガス浄化装置では触媒変換器の上流に排気ガス中の有害
成分を吸着するゼオライトを使用し、排気ガス温度が特
定の温度よりも低い場合は有害物質を吸着剤で吸着し、
また、排気ガス温度が特定温度より高い場合には吸着剤
から有害物質を脱着させて触媒変換器へと導入する。こ
の装置の吸着剤の上流にはさらに活性炭とバイパスが平
行して配設されており、排気ガスの温度に応じて排気ガ
スの流路を一方から他方へと選択的に切り替えられるよ
うになっている。
ガス浄化装置では触媒変換器の上流に排気ガス中の有害
成分を吸着するゼオライトを使用し、排気ガス温度が特
定の温度よりも低い場合は有害物質を吸着剤で吸着し、
また、排気ガス温度が特定温度より高い場合には吸着剤
から有害物質を脱着させて触媒変換器へと導入する。こ
の装置の吸着剤の上流にはさらに活性炭とバイパスが平
行して配設されており、排気ガスの温度に応じて排気ガ
スの流路を一方から他方へと選択的に切り替えられるよ
うになっている。
【００１１】米国特許Ｎｏ５，０７８，９７９には、特
に、低温始動時のおけるエンジンからの排気ガス流を処
理する方法が開示されている。この処理方法では、触媒
ベッドに流入させる前に低温排気ガスを分子篩の表面に
流す。炭化水素などの汚染物質は分子篩ベッドの表面に
吸着される。分子篩の温度が約１５０℃に達すると吸着
剤ベッドから汚染物質は脱着し、触媒によって無害化合
物へと変換される。
に、低温始動時のおけるエンジンからの排気ガス流を処
理する方法が開示されている。この処理方法では、触媒
ベッドに流入させる前に低温排気ガスを分子篩の表面に
流す。炭化水素などの汚染物質は分子篩ベッドの表面に
吸着される。分子篩の温度が約１５０℃に達すると吸着
剤ベッドから汚染物質は脱着し、触媒によって無害化合
物へと変換される。
【００１２】通常ＮＯｘガスと称されている窒素酸化物
は酸性雨を生じるため汚染物質の中でも厄介なタイプで
ある。現在まで、自動車や発電所からのＮＯｘ排出物は
［ＲｈプラスＰｔおよび／またはＰｄ］／ＣｅＯ2 −Ａ
ｌ2 Ｏ3 などの三方向触媒（ＴＷＣ）やＶ2 Ｏ5 ／Ｔｉ
Ｏ2 または［Ｆｅ，Ｃｕ，ｅｔｃ］−ゼオライトなどの
触媒を使用したアンモニアによる選択的触媒還元（ＳＣ
Ｒ）で窒素に還元して制御してきた。
は酸性雨を生じるため汚染物質の中でも厄介なタイプで
ある。現在まで、自動車や発電所からのＮＯｘ排出物は
［ＲｈプラスＰｔおよび／またはＰｄ］／ＣｅＯ2 −Ａ
ｌ2 Ｏ3 などの三方向触媒（ＴＷＣ）やＶ2 Ｏ5 ／Ｔｉ
Ｏ2 または［Ｆｅ，Ｃｕ，ｅｔｃ］−ゼオライトなどの
触媒を使用したアンモニアによる選択的触媒還元（ＳＣ
Ｒ）で窒素に還元して制御してきた。
【００１３】触媒の形状は上述したように利用分野、装
置の大きさおよび構成に応じて異なる。選択還元のよう
に粉塵が多量に発生する分野では、被膜押出型ＳＣＲ触
媒は摩擦によって摩耗しやすいといった問題がある。
置の大きさおよび構成に応じて異なる。選択還元のよう
に粉塵が多量に発生する分野では、被膜押出型ＳＣＲ触
媒は摩擦によって摩耗しやすいといった問題がある。
【００１４】空気汚染問題に対する一般大衆の関心が高
まるにつれ、政府の排出物規制は一層厳しいものとなっ
ている。大気中に排出される汚染物質の量を削減する必
要性は依然として存在している。
まるにつれ、政府の排出物規制は一層厳しいものとなっ
ている。大気中に排出される汚染物質の量を削減する必
要性は依然として存在している。
【００１５】従って、上記のような問題点を克服して自
動車排気ガス汚染物質や発電所のＮＯｘを無害生成物に
効率的に変換する装置および方法を提供することは従来
技術からみて進歩と呼ぶことができる。
動車排気ガス汚染物質や発電所のＮＯｘを無害生成物に
効率的に変換する装置および方法を提供することは従来
技術からみて進歩と呼ぶことができる。
【００１６】
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の一好適実施態様に係るガス混合物の変性装
置は、（ａ）流入端と、流出端と、該流入端と該流出端
とを連絡し、多孔質壁によって互いに分離された複数の
セルを具備した一体型本体と、（ｂ）非導電性活性粉末
材から成り、前記セルの容量の少なくとも一部を占める
程度まで前記セルに充填する充填材であって、一部のセ
ルには当該充填材を装填せずにオープンのままとし、前
記本体の流入端から流入したガス混合物は前記オープン
セル内を通過し、前記ガス混合物の少なくとも一部は前
記多孔質壁内部を透過して前記活性剤によって組成変性
され、その後、変性された混合物は前記オープンセルを
通り抜けて前記流出端から前記本体の外へと流出するこ
とを特徴とする。
め、本発明の一好適実施態様に係るガス混合物の変性装
置は、（ａ）流入端と、流出端と、該流入端と該流出端
とを連絡し、多孔質壁によって互いに分離された複数の
セルを具備した一体型本体と、（ｂ）非導電性活性粉末
材から成り、前記セルの容量の少なくとも一部を占める
程度まで前記セルに充填する充填材であって、一部のセ
ルには当該充填材を装填せずにオープンのままとし、前
記本体の流入端から流入したガス混合物は前記オープン
セル内を通過し、前記ガス混合物の少なくとも一部は前
記多孔質壁内部を透過して前記活性剤によって組成変性
され、その後、変性された混合物は前記オープンセルを
通り抜けて前記流出端から前記本体の外へと流出するこ
とを特徴とする。
【００１８】本発明のその他の好適実施態様に係るガス
混合物変性システムは、上記に係る第一装置と、前記第
一装置の下流に配設され、流入端、流出端およびこれら
の間を連絡する複数のセルから構成された第二装置とを
具備しており、また、前記第二装置は触媒を有してお
り、前記第一装置から流出した前記変性混合物は前記流
入端から前記第二装置へ流入し、前記第二装置の触媒に
よってさらに変性され、その後、さらに変性された前記
混合物は前記流出端から前記第二装置の外へ流出するこ
とを特徴とする。
混合物変性システムは、上記に係る第一装置と、前記第
一装置の下流に配設され、流入端、流出端およびこれら
の間を連絡する複数のセルから構成された第二装置とを
具備しており、また、前記第二装置は触媒を有してお
り、前記第一装置から流出した前記変性混合物は前記流
入端から前記第二装置へ流入し、前記第二装置の触媒に
よってさらに変性され、その後、さらに変性された前記
混合物は前記流出端から前記第二装置の外へ流出するこ
とを特徴とする。
【００１９】本発明のさらにその他の好適実施態様に係
るガス混合物変性方法は、前記いずれか一方の装置を具
備し、少なくとも一装置の流入端から前記オープンセル
の内部へガス混合物を通過させ、前記ガス混合物の少な
くとも一部は前記多孔質壁を透過して前記充填セル内へ
流入し、前記活性剤によって組成変性されて変性混合物
が生成される段階と、前記変性混合物を前記本体の前記
オープンセルおよび前記流出端内を通過させる段階とか
ら構成されていることを特徴とする。
るガス混合物変性方法は、前記いずれか一方の装置を具
備し、少なくとも一装置の流入端から前記オープンセル
の内部へガス混合物を通過させ、前記ガス混合物の少な
くとも一部は前記多孔質壁を透過して前記充填セル内へ
流入し、前記活性剤によって組成変性されて変性混合物
が生成される段階と、前記変性混合物を前記本体の前記
オープンセルおよび前記流出端内を通過させる段階とか
ら構成されていることを特徴とする。
【００２０】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の好適
実施態様を詳細に説明する。本発明はガス混合物を変性
する装置、システムおよび方法を提供することにある。
前記混合物は気体であるが、前記混合物には液滴のよう
な液相がわずかな量あるいは粒状物質が若干含まれてい
る。
実施態様を詳細に説明する。本発明はガス混合物を変性
する装置、システムおよび方法を提供することにある。
前記混合物は気体であるが、前記混合物には液滴のよう
な液相がわずかな量あるいは粒状物質が若干含まれてい
る。
【００２１】本発明の装置、システムおよび方法は炭化
水素の変換に特に適しているが、ＤＥＮＯＸおよびＤＥ
ＳＯＸ分野にも使用できると考えられる。
水素の変換に特に適しているが、ＤＥＮＯＸおよびＤＥ
ＳＯＸ分野にも使用できると考えられる。
【００２２】本発明の装置は、流入端、流出端および前
記流入端と流出端を連絡する複数のセルを具備した一体
型本体と、隣接する前記セルの間に介在してセルを互い
に分離する多孔質壁とから構成されている。少なくとも
容量の一部を占める程度まで前記セルに充填剤を装填す
る。すなわち、セル全体のうち一部のセルには充填剤を
装填し、一部のセルには充填剤を装填しないということ
である。充填剤が装填されていないセルは非充填または
オープンセルと称す。所定充填セルの容量の少なくとも
約２５％は充填剤である。装填すべきセルは充填剤で略
充填するのが好ましく、最も好ましくは完全に充填する
のがよい。本発明の一般規則として、セルの容量の少な
くとも約半分を充填した場合にセルはほぼ充填されたと
みなす。また、油圧注入法などの実施手段によって装填
できるだけの量の充填剤が装填された場合にセルは完全
に充填されたとみなす。すなわち、一般規則としては、
セルの容量の少なくとも約８０％が充填剤で充填された
場合に所定充填セルは完全に充填されたものとみなす。
妨げなく流れることがないよう充填剤を分配するため、
セルを材料で充填するということとセル壁に同じ材料の
薄め塗膜を形成するということは同じではない。このよ
うな分配では、多かれ少なかれランダムにボイドが分布
形成される。ボイドは充填剤の量にもよるが比較的大き
なものである。大形のボイドの場合その径はセルの直径
にほぼ等しい。このようなボイドはマクロボイドと称
す。ガス物質が容易に充填セル内を通過できるよう充填
セルにこのようなボイドスペースがあるのは望ましい。
セルがほとんど粉末材で充填されている場合でも、通常
は微孔質であるボイドスペースが約５０％を占めてい
る。充填を良好に行うと約２５％（約７５％充填）まで
ボイドスペースを減少させることができる。従って、主
として微孔質であるこのボイドスペースは、セル充填剤
の量に注目することによりマクロ孔質スペースと区別す
ることができる。
記流入端と流出端を連絡する複数のセルを具備した一体
型本体と、隣接する前記セルの間に介在してセルを互い
に分離する多孔質壁とから構成されている。少なくとも
容量の一部を占める程度まで前記セルに充填剤を装填す
る。すなわち、セル全体のうち一部のセルには充填剤を
装填し、一部のセルには充填剤を装填しないということ
である。充填剤が装填されていないセルは非充填または
オープンセルと称す。所定充填セルの容量の少なくとも
約２５％は充填剤である。装填すべきセルは充填剤で略
充填するのが好ましく、最も好ましくは完全に充填する
のがよい。本発明の一般規則として、セルの容量の少な
くとも約半分を充填した場合にセルはほぼ充填されたと
みなす。また、油圧注入法などの実施手段によって装填
できるだけの量の充填剤が装填された場合にセルは完全
に充填されたとみなす。すなわち、一般規則としては、
セルの容量の少なくとも約８０％が充填剤で充填された
場合に所定充填セルは完全に充填されたものとみなす。
妨げなく流れることがないよう充填剤を分配するため、
セルを材料で充填するということとセル壁に同じ材料の
薄め塗膜を形成するということは同じではない。このよ
うな分配では、多かれ少なかれランダムにボイドが分布
形成される。ボイドは充填剤の量にもよるが比較的大き
なものである。大形のボイドの場合その径はセルの直径
にほぼ等しい。このようなボイドはマクロボイドと称
す。ガス物質が容易に充填セル内を通過できるよう充填
セルにこのようなボイドスペースがあるのは望ましい。
セルがほとんど粉末材で充填されている場合でも、通常
は微孔質であるボイドスペースが約５０％を占めてい
る。充填を良好に行うと約２５％（約７５％充填）まで
ボイドスペースを減少させることができる。従って、主
として微孔質であるこのボイドスペースは、セル充填剤
の量に注目することによりマクロ孔質スペースと区別す
ることができる。
【００２３】充填セルの隣りにはオープンセルを少なく
とも一本は配列するのが好ましい。充填セルとオープン
セルを交互に配列しガス混合物が内部を最も効率的に通
過できるようにするのが特に好ましい。セルは全て同じ
方向に配列するのが好ましい。しかしながら、流れが交
差するような配列も可能である。
とも一本は配列するのが好ましい。充填セルとオープン
セルを交互に配列しガス混合物が内部を最も効率的に通
過できるようにするのが特に好ましい。セルは全て同じ
方向に配列するのが好ましい。しかしながら、流れが交
差するような配列も可能である。
【００２４】充填剤は非導電性活性粉末材からなる。粉
末材は、従来のように取扱い自在ではあるが熱処理によ
り硬化するペースト状にてセル内に充填する。活性材と
は、混合化合物との反応、触媒活動、吸収活動または脱
着活動などによりガス混合物を変性することができる物
質を意味している。活動材としては、吸収材および／ま
たは触媒材が好ましい。吸収材または吸収剤は、吸収作
用または吸着作用のいずれかの作用により物質を取り出
したりあるいは保持する。本発明に実施においては、一
定条件のもとガス混合物から選択的に成分を取り出した
りあるいは除去するよう充填材に吸収剤が含まれてい
る。これらの成分は予め定めた一定条件のもとで脱着す
る。本発明において、「吸収材」または「吸収剤」とい
う用語は一または複数の吸収剤を意味する。吸着とは物
理的または化学的力、すなわち、物理的吸着または化学
的吸着作用によって分子を取り出すことである。本発明
における「吸着剤」とは少なくとも一種類の吸着剤を意
味する。充填材の中には一種類以上の吸着剤が含まれて
いる。どの吸着剤にするかは利用分野によって異なる。
本発明の触媒材とは、支持体表面に広く分散させた触媒
金属または触媒金属酸化物のことである。触媒材には、
炭化水素の分解または酸化作用などの変換に使用するゼ
オライトのような分子篩も含まれている。
末材は、従来のように取扱い自在ではあるが熱処理によ
り硬化するペースト状にてセル内に充填する。活性材と
は、混合化合物との反応、触媒活動、吸収活動または脱
着活動などによりガス混合物を変性することができる物
質を意味している。活動材としては、吸収材および／ま
たは触媒材が好ましい。吸収材または吸収剤は、吸収作
用または吸着作用のいずれかの作用により物質を取り出
したりあるいは保持する。本発明に実施においては、一
定条件のもとガス混合物から選択的に成分を取り出した
りあるいは除去するよう充填材に吸収剤が含まれてい
る。これらの成分は予め定めた一定条件のもとで脱着す
る。本発明において、「吸収材」または「吸収剤」とい
う用語は一または複数の吸収剤を意味する。吸着とは物
理的または化学的力、すなわち、物理的吸着または化学
的吸着作用によって分子を取り出すことである。本発明
における「吸着剤」とは少なくとも一種類の吸着剤を意
味する。充填材の中には一種類以上の吸着剤が含まれて
いる。どの吸着剤にするかは利用分野によって異なる。
本発明の触媒材とは、支持体表面に広く分散させた触媒
金属または触媒金属酸化物のことである。触媒材には、
炭化水素の分解または酸化作用などの変換に使用するゼ
オライトのような分子篩も含まれている。
【００２５】分野にもよるが、オープンセルの壁には触
媒などの活性材が含漬または付着させることができる。
あるいは、何も付着または含漬させなくてもよい。
媒などの活性材が含漬または付着させることができる。
あるいは、何も付着または含漬させなくてもよい。
【００２６】本発明の装置は、オープンセル内にガス混
合物を流し、上記のように活性材によって変性するよう
な分野に利用することが可能である。
合物を流し、上記のように活性材によって変性するよう
な分野に利用することが可能である。
【００２７】充填セル装置を複数用いてガス混合物変性
システムを構成することも可能である。例えば、ガスが
一方から他方のセルへ流れて変性処理されるようにセル
を同一方向に順次配列するのが最も一般的な構成であ
る。しかしながら、流れ交差型リアクタ(cross flow re
actors) もマルチリアクタシステムに使用することがで
きる。
システムを構成することも可能である。例えば、ガスが
一方から他方のセルへ流れて変性処理されるようにセル
を同一方向に順次配列するのが最も一般的な構成であ
る。しかしながら、流れ交差型リアクタ(cross flow re
actors) もマルチリアクタシステムに使用することがで
きる。
【００２８】充填セル装置と一または複数のオープンセ
ル装置を組み合わせてガス混合物変性システムを構成す
ることが可能である。これらの装置のセルは全て同一方
向に配列されており、また、ガスが一方から他方のセル
へと流れるように順次配列されている。例えば、充填セ
ル装置をオープンセル装置の上流または下流方向に配設
すると、ガス混合物は各装置の流入端および流出端を順
次通過して変性処理される。
ル装置を組み合わせてガス混合物変性システムを構成す
ることが可能である。これらの装置のセルは全て同一方
向に配列されており、また、ガスが一方から他方のセル
へと流れるように順次配列されている。例えば、充填セ
ル装置をオープンセル装置の上流または下流方向に配設
すると、ガス混合物は各装置の流入端および流出端を順
次通過して変性処理される。
【００２９】このリアクタは、吸着剤や触媒を適宜用い
て自動車排気ガス、すなわち、ＮＯｘ，ＣＯや炭化水素
などを無害物質へ変換する場合に特に適している。
て自動車排気ガス、すなわち、ＮＯｘ，ＣＯや炭化水素
などを無害物質へ変換する場合に特に適している。
【００３０】本発明の無害物質とは、ＣＯ2 ，Ｎ2 ，Ｈ
2 および水などのような健康および環境に対して一般に
無害と考えられている物質を意味している。
2 および水などのような健康および環境に対して一般に
無害と考えられている物質を意味している。
【００３１】この他、本発明の装置はＮＯｘとアンモニ
アを反応させて無害物質を生成させるリアクタとしての
使用にも適している。
アを反応させて無害物質を生成させるリアクタとしての
使用にも適している。
【００３２】図１は本発明の典型的な装置を示してい
る。装置１０はハニカム構造体である一体型本体１２か
ら構成されている。ハニカムのセルは交互に充填材１４
で充填されている。オープンセルは図中参照符号１６で
示されている。矢印はガス混合物が流入端１８から装置
内部へ流入する一方向を示しており、内部を通過した流
れは流出端２０から装置外部へと流出する。
る。装置１０はハニカム構造体である一体型本体１２か
ら構成されている。ハニカムのセルは交互に充填材１４
で充填されている。オープンセルは図中参照符号１６で
示されている。矢印はガス混合物が流入端１８から装置
内部へ流入する一方向を示しており、内部を通過した流
れは流出端２０から装置外部へと流出する。
【００３３】図２は本発明の装置２１の端部平面図を示
しており、この装置では約７５％が充填セル２３であ
り、２５％が非充填セル２５である。図２に示している
ように充填セルの数が大きな装置は高い空間速度を利用
する分野に用いることができる。
しており、この装置では約７５％が充填セル２３であ
り、２５％が非充填セル２５である。図２に示している
ように充填セルの数が大きな装置は高い空間速度を利用
する分野に用いることができる。
【００３４】図３ａは装置および導管システム２７を示
した概略図であり、導管システムは２２ａと２２ｂで示
している。第一導管２２ａは装置１０の流入端１８に接
続されている。矢印は装置内部の流れの方向を示してい
る。ガス混合物は第一導管を経て装置の流入端から流入
し、オープンセルへと流れていく。ガス混合物の少なく
とも一部は本体の多孔質壁を通過し、充填セルに流入し
て活性粉末材によって変性処理される。この後、充填セ
ルでの反応によって発生した生成物は多孔質壁を通過し
てオープンセルへと流れる。充填セルからの出力、オー
プンセル内の触媒による反応で生成された出力、また
は、未反応物質から成るオープンセル内の混合物は流出
端を通過し、リアクタの流出端２０に接続された第二導
管２２ｂを経て変性混合物としてリアクタから流出す
る。
した概略図であり、導管システムは２２ａと２２ｂで示
している。第一導管２２ａは装置１０の流入端１８に接
続されている。矢印は装置内部の流れの方向を示してい
る。ガス混合物は第一導管を経て装置の流入端から流入
し、オープンセルへと流れていく。ガス混合物の少なく
とも一部は本体の多孔質壁を通過し、充填セルに流入し
て活性粉末材によって変性処理される。この後、充填セ
ルでの反応によって発生した生成物は多孔質壁を通過し
てオープンセルへと流れる。充填セルからの出力、オー
プンセル内の触媒による反応で生成された出力、また
は、未反応物質から成るオープンセル内の混合物は流出
端を通過し、リアクタの流出端２０に接続された第二導
管２２ｂを経て変性混合物としてリアクタから流出す
る。
【００３５】図３ｂは装置を２台使用した反応システム
３０を示している。すなわち、上流側充填セルリアクタ
１０と下流側充填セルリアクタ１０ａと導管システム３
４ａ，３４ｂ，３４ｃをから構成されている。第一導管
３４ａは上流側リアクタの流入端１８に接続されてい
る。第二導管３４ｂは上流側リアクタの流出端２０と下
流側リアクタの流入端３５にそれぞれ接続されている。
第三導管３４ｃの一端は下流側リアクタの流出端４０に
接続されている。矢印（ａ）は導管とリアクタの内の流
れの方向を示している。反応物質の流れが第一導管を経
て上流側リアクタに流入し、変性作用を受ける。上流側
リアクタからの出力は第二導管を経て流出し同じく第二
導管を経て下流側リアクタに流入し、下流側リアクタ内
でさらに変性処理される。下流側リアクタからの出力は
第三導管を経て外部へ流出する。変性処理を行うために
バルブを追加する必要はない。前記リアクタとは、図か
らも分かるように、自動車分野で使用されているような
従来のキャニスタであり複数の部位を具備しており、各
部位はそれぞれ導管として機能している。この分野で
は、下流側リアクタは主本体変換器である。
３０を示している。すなわち、上流側充填セルリアクタ
１０と下流側充填セルリアクタ１０ａと導管システム３
４ａ，３４ｂ，３４ｃをから構成されている。第一導管
３４ａは上流側リアクタの流入端１８に接続されてい
る。第二導管３４ｂは上流側リアクタの流出端２０と下
流側リアクタの流入端３５にそれぞれ接続されている。
第三導管３４ｃの一端は下流側リアクタの流出端４０に
接続されている。矢印（ａ）は導管とリアクタの内の流
れの方向を示している。反応物質の流れが第一導管を経
て上流側リアクタに流入し、変性作用を受ける。上流側
リアクタからの出力は第二導管を経て流出し同じく第二
導管を経て下流側リアクタに流入し、下流側リアクタ内
でさらに変性処理される。下流側リアクタからの出力は
第三導管を経て外部へ流出する。変性処理を行うために
バルブを追加する必要はない。前記リアクタとは、図か
らも分かるように、自動車分野で使用されているような
従来のキャニスタであり複数の部位を具備しており、各
部位はそれぞれ導管として機能している。この分野で
は、下流側リアクタは主本体変換器である。
【００３６】各導管は周知な手段によってユニットに接
続されていることが分かる。また、導管とユニットのサ
イズおよび長さは利用分野によって異なるものであり、
本発明は導管と装置のサイズおよび相互のサイズ関係に
制限されるものではないことも分かる。図３ａおよび３
ｂには自動車分野に利用されているような従来のキャニ
スタまたは缶の形をしたユニット２６が図示されてお
り、当該ユニットの内面２６ａも図示されている。これ
らのユニットは、メタルメッシュあるいはセラミックマ
ットなどの従来の手段によってキャニスタ内に固定保持
されている。耐熱性繊維材料を用いてユニットとガスの
間にガスが流れないようにすることもある。缶の各部分
が導管の機能を果たしており、本発明の目的のためこれ
らの部位はリアクタに接続されていると考えられる。
続されていることが分かる。また、導管とユニットのサ
イズおよび長さは利用分野によって異なるものであり、
本発明は導管と装置のサイズおよび相互のサイズ関係に
制限されるものではないことも分かる。図３ａおよび３
ｂには自動車分野に利用されているような従来のキャニ
スタまたは缶の形をしたユニット２６が図示されてお
り、当該ユニットの内面２６ａも図示されている。これ
らのユニットは、メタルメッシュあるいはセラミックマ
ットなどの従来の手段によってキャニスタ内に固定保持
されている。耐熱性繊維材料を用いてユニットとガスの
間にガスが流れないようにすることもある。缶の各部分
が導管の機能を果たしており、本発明の目的のためこれ
らの部位はリアクタに接続されていると考えられる。
【００３７】前記一体型リアクタは高温分野に適した材
料ができている。好ましい材料としては、セラミック、
ガラスセラミック、ガラス、大表面積ー高温安定性酸化
物、金属およびこれらの組み合わせを主相として含有し
ている物質が好ましい。組み合わせとは、混合物または
複合物など物理的または化学的組み合わせを意味する。
本発明の実施に特に適した材料としては、菫青石、ムラ
イト、粘土、タルク、ジルコン、ジルコニア、スピネ
ル、アルミナ、シリカ、硼化物、リチウムアルミノ珪酸
塩、アルミナシリカ、長石、チタニア、溶解シリカ、窒
化物、炭化物、シリコンカーバイド、シリコン窒化物ま
たはこれらの組み合わせなどあるが、本発明はこれらの
材料に限定されるものではない。典型的なセラミック支
持体が米国特許Ｎｏ．４，１２７，６９１とＮｏ．３，
８８５，９７７に開示されている。この他の種類のボデ
ィーとしては、多孔質金属ボディーがある。多孔質金属
ボディーとしては特性を向上させるため任意に添加物を
加えたＦｅ−ＡｌまたはＦｅ−Ｃｒ−Ａｌなど鉄系金属
のボディーが好ましいが本発明はこれらのボディーに限
定されるものではない。例えば、耐熱、耐腐食、耐酸化
などの特性を向上させるため酸化物を添加する。本発明
の実施に特に適した多孔質金属ボディーの一部が米国特
許Ｎｏ．４，７５８，２７２や４，９９２，２３３また
米国特許出願Ｎｏ．０７／７６７，８８９（１９９１年
９月３０日出願）に開示されている。使用に適している
のであれば電気的に加熱自在な支持体を用いることもで
きる。
料ができている。好ましい材料としては、セラミック、
ガラスセラミック、ガラス、大表面積ー高温安定性酸化
物、金属およびこれらの組み合わせを主相として含有し
ている物質が好ましい。組み合わせとは、混合物または
複合物など物理的または化学的組み合わせを意味する。
本発明の実施に特に適した材料としては、菫青石、ムラ
イト、粘土、タルク、ジルコン、ジルコニア、スピネ
ル、アルミナ、シリカ、硼化物、リチウムアルミノ珪酸
塩、アルミナシリカ、長石、チタニア、溶解シリカ、窒
化物、炭化物、シリコンカーバイド、シリコン窒化物ま
たはこれらの組み合わせなどあるが、本発明はこれらの
材料に限定されるものではない。典型的なセラミック支
持体が米国特許Ｎｏ．４，１２７，６９１とＮｏ．３，
８８５，９７７に開示されている。この他の種類のボデ
ィーとしては、多孔質金属ボディーがある。多孔質金属
ボディーとしては特性を向上させるため任意に添加物を
加えたＦｅ−ＡｌまたはＦｅ−Ｃｒ−Ａｌなど鉄系金属
のボディーが好ましいが本発明はこれらのボディーに限
定されるものではない。例えば、耐熱、耐腐食、耐酸化
などの特性を向上させるため酸化物を添加する。本発明
の実施に特に適した多孔質金属ボディーの一部が米国特
許Ｎｏ．４，７５８，２７２や４，９９２，２３３また
米国特許出願Ｎｏ．０７／７６７，８８９（１９９１年
９月３０日出願）に開示されている。使用に適している
のであれば電気的に加熱自在な支持体を用いることもで
きる。
【００３８】一体型ボディーのサイズと形は利用分野に
合わせることができる。支持体としてはハニカム構造体
が好ましい。
合わせることができる。支持体としてはハニカム構造体
が好ましい。
【００３９】本発明の加工方法では、例えば、平方セン
チメートル当たりのセルの数が約９６（約６００セル／
平方インチ）、約６２（約４００セル／平方インチ）、
約４７（約３００セル／平方インチ）、約３１（約２０
０セル／平方インチ）、約１５（約１００セル／平方イ
ンチ）、約２．５（約１６セル／平方インチ）、約１．
５（約９セル／平方インチ）のハニカムを製造した。こ
こで、本発明はこれらのサンプルに限定されるものでは
ない。これらのボディーは焼成して菫青石となる材料で
生成するのが好ましいが、限定されるものではない。触
媒変換器分野では、６２セル／平方センチ（４００セル
／平方インチ）のハニカムの場合約０．１５ｍｍ（約６
ミル）が典型的な厚みである。一般に、壁の厚みは約
０．１ｍｍ−０．６ｍｍ（約４ー２５ミル）の範囲であ
る。ボディーの外側のサイズと形はエンジンサイズや取
付用スペース、発電所の構造など利用分野に応じて制御
する。
チメートル当たりのセルの数が約９６（約６００セル／
平方インチ）、約６２（約４００セル／平方インチ）、
約４７（約３００セル／平方インチ）、約３１（約２０
０セル／平方インチ）、約１５（約１００セル／平方イ
ンチ）、約２．５（約１６セル／平方インチ）、約１．
５（約９セル／平方インチ）のハニカムを製造した。こ
こで、本発明はこれらのサンプルに限定されるものでは
ない。これらのボディーは焼成して菫青石となる材料で
生成するのが好ましいが、限定されるものではない。触
媒変換器分野では、６２セル／平方センチ（４００セル
／平方インチ）のハニカムの場合約０．１５ｍｍ（約６
ミル）が典型的な厚みである。一般に、壁の厚みは約
０．１ｍｍ−０．６ｍｍ（約４ー２５ミル）の範囲であ
る。ボディーの外側のサイズと形はエンジンサイズや取
付用スペース、発電所の構造など利用分野に応じて制御
する。
【００４０】ボディーの壁の多孔度は低から高までさま
ざまである。例えば、壁面の多孔度は約１容量％からそ
れ以上の値の範囲とするのが一般的であるが、その値は
オープンセルの壁の表面に付着させる材料の特性など支
持体の組成や利用分野に応じて実際の制限によって定ま
る。典型的な多孔度は約３０容量％から約７０容量％の
範囲である。本発明は低度から中程度の多孔度のボディ
ー、すなわち、全体の多孔度が約３０容量％から約５０
容量％の範囲にあるボディーに特に適している。
ざまである。例えば、壁面の多孔度は約１容量％からそ
れ以上の値の範囲とするのが一般的であるが、その値は
オープンセルの壁の表面に付着させる材料の特性など支
持体の組成や利用分野に応じて実際の制限によって定ま
る。典型的な多孔度は約３０容量％から約７０容量％の
範囲である。本発明は低度から中程度の多孔度のボディ
ー、すなわち、全体の多孔度が約３０容量％から約５０
容量％の範囲にあるボディーに特に適している。
【００４１】孔のサイズは、壁面を通過して吸着される
ガス分子などの反応物および生成物を十分透過できる大
きさでありながらも充填セルからの充填材の損失を十分
防ぐことができる大きさである。一般に、平均孔サイズ
は約２ー７０ミクロンであり、殆どの分野の平均孔サイ
ズは約１０ー５０ミクロンである。
ガス分子などの反応物および生成物を十分透過できる大
きさでありながらも充填セルからの充填材の損失を十分
防ぐことができる大きさである。一般に、平均孔サイズ
は約２ー７０ミクロンであり、殆どの分野の平均孔サイ
ズは約１０ー５０ミクロンである。
【００４２】前記充填材は、活性成分に暫定および／ま
たは恒久バインダー、流動剤、ベヒクルなど分野に応じ
て他の成分を混合して生成する。
たは恒久バインダー、流動剤、ベヒクルなど分野に応じ
て他の成分を混合して生成する。
【００４３】充填材は熱に暴露すると多孔質硬化材にな
るようなものである。このため、アルミナニトレート、
ベーマイトなどの恒久バインダーまたは先駆物質を添加
するとセルから粉末が飛散しない。
るようなものである。このため、アルミナニトレート、
ベーマイトなどの恒久バインダーまたは先駆物質を添加
するとセルから粉末が飛散しない。
【００４４】充填材はセルを粉末材で充填するのに都合
のよい方法でセルに装填する。ゼオライト含有材をハニ
カム構造体に装填する方法としては、セルの一端を交互
に閉塞したボディーを使用するのが特に好ましい。この
方法では、充填しないセルまたはチャンネルの一端を閉
塞する。このようなセルの閉塞は周知の方法で行う。例
えば、ゴム製マスクを使用する方法がある。このマスク
には本体のセル数およびセルの形にあった開口部を形成
する。ゴムマスクのパターンはセルが順次装填されるよ
う配慮されており、このパターンのゴムマスクで開口部
を一組閉塞する。ボディーの一端にこのマスクを取付
け、その後、マスクで閉塞されているボディーのセルに
充填材を装填する。通常、充填材は低温焼成セラミック
組成であり、熱処理または硬化後は不活性になり充填作
業できないセメント質またはポリマー型材料である。次
に、マスクを取り除き、ボディーを熱処理または硬化す
ると充填材の装填の準備ができる。ボディーのセルを装
填する方法としてはペースト状の所望成分の充填材混合
物を、ボディーの閉塞セルがペースト方向となるような
状態でボディー端部に装填する。油圧プレスを用いて未
閉塞のセルにペースト材を適当量押し込むことによりセ
ルの充填が完了する。必要であれば、装填がすんだボデ
ィーを乾燥および焼成して液相や暫定バインダーや流動
剤などの不安定添加物を除去する。次に、鋸で切断して
閉塞部分を除去する。ポリマーが閉塞材として使用され
ているのであれば閉塞部分を焼いてしまう。
のよい方法でセルに装填する。ゼオライト含有材をハニ
カム構造体に装填する方法としては、セルの一端を交互
に閉塞したボディーを使用するのが特に好ましい。この
方法では、充填しないセルまたはチャンネルの一端を閉
塞する。このようなセルの閉塞は周知の方法で行う。例
えば、ゴム製マスクを使用する方法がある。このマスク
には本体のセル数およびセルの形にあった開口部を形成
する。ゴムマスクのパターンはセルが順次装填されるよ
う配慮されており、このパターンのゴムマスクで開口部
を一組閉塞する。ボディーの一端にこのマスクを取付
け、その後、マスクで閉塞されているボディーのセルに
充填材を装填する。通常、充填材は低温焼成セラミック
組成であり、熱処理または硬化後は不活性になり充填作
業できないセメント質またはポリマー型材料である。次
に、マスクを取り除き、ボディーを熱処理または硬化す
ると充填材の装填の準備ができる。ボディーのセルを装
填する方法としてはペースト状の所望成分の充填材混合
物を、ボディーの閉塞セルがペースト方向となるような
状態でボディー端部に装填する。油圧プレスを用いて未
閉塞のセルにペースト材を適当量押し込むことによりセ
ルの充填が完了する。必要であれば、装填がすんだボデ
ィーを乾燥および焼成して液相や暫定バインダーや流動
剤などの不安定添加物を除去する。次に、鋸で切断して
閉塞部分を除去する。ポリマーが閉塞材として使用され
ているのであれば閉塞部分を焼いてしまう。
【００４５】上記方法から、ボディー内の所望セルに充
填材を装填する場合に本発明の趣旨を逸脱することなく
従来の方法を利用することができるものであり、本発明
は特定の充填方法に限定されるものではないことが分か
る。
填材を装填する場合に本発明の趣旨を逸脱することなく
従来の方法を利用することができるものであり、本発明
は特定の充填方法に限定されるものではないことが分か
る。
【００４６】オープンセルに活性材を装填する場合、薄
め塗膜、吹き付けなど従来の方法で活性材をその表面ま
たは内部に含漬させる。
め塗膜、吹き付けなど従来の方法で活性材をその表面ま
たは内部に含漬させる。
【００４７】好適実施態様によれば、リアクタは、炭化
水素で汚染されたガス流を清浄するように炭化水素を吸
着および分解したり、また、ＮＯｘやＣＯなどの汚染物
質や自動車排気ガスなどの炭化水素を無害物質へ変換す
るよう設計されている。
水素で汚染されたガス流を清浄するように炭化水素を吸
着および分解したり、また、ＮＯｘやＣＯなどの汚染物
質や自動車排気ガスなどの炭化水素を無害物質へ変換す
るよう設計されている。
【００４８】炭化水素とは、ガソリンやディーゼル燃
料、アルコール中の低分子量または軽量炭化水素や燃焼
後のこれらの生成物および分子転位物(molecular rearr
angements)などであるが、本発明はこれらに限定される
ものではない。アルカンとアルケンに１ー６個の炭素原
子が結びついたものが低分子量炭化水素と考えられてい
る。例えば、エチレン、プロピレン、ブタジエン、ペン
テンおよびその他の不飽和炭化水素などがある。一般
に、約５分未満（変動することもあるが）の初期始動時
の排気ガス混合物には約２５００から１００００容量ｐ
ｐｍの炭化水素が含有されている。吸着剤は炭化水素を
吸着させるのに適している。この実施例では、炭化水素
が大半を占める低温時の汚染物質はオープンセルと多孔
質壁を通過して充填セルに流入し、吸着剤によって吸着
される。吸着度は、吸着剤の量や種類、炭化水素の量と
その化学的性質、セルパスの長さなど装置の温度や設計
などによって異なってくる。好ましくは、吸着剤の他に
充填セルに触媒を加える。最も一般的には、充填セルの
触媒は酸化作用などによって炭化水素を無害物質へ変換
したり、あるいは、分解するものがほとんどである。本
発明の実施に特に適した充填セル用触媒としては、原子
番号が２１ー７９までの遷移金属、Ｐｔ，Ｐｄ、Ｒｈな
どの貴金属をアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア
などの酸化物やセリア、ランタナ(lanthana)などの希土
類酸化物などの支持体表面に塗布したものや、先述した
ような分子篩などのに含漬したもの、あるいは、これら
の成分を組み合わせたものが挙げられる。
料、アルコール中の低分子量または軽量炭化水素や燃焼
後のこれらの生成物および分子転位物(molecular rearr
angements)などであるが、本発明はこれらに限定される
ものではない。アルカンとアルケンに１ー６個の炭素原
子が結びついたものが低分子量炭化水素と考えられてい
る。例えば、エチレン、プロピレン、ブタジエン、ペン
テンおよびその他の不飽和炭化水素などがある。一般
に、約５分未満（変動することもあるが）の初期始動時
の排気ガス混合物には約２５００から１００００容量ｐ
ｐｍの炭化水素が含有されている。吸着剤は炭化水素を
吸着させるのに適している。この実施例では、炭化水素
が大半を占める低温時の汚染物質はオープンセルと多孔
質壁を通過して充填セルに流入し、吸着剤によって吸着
される。吸着度は、吸着剤の量や種類、炭化水素の量と
その化学的性質、セルパスの長さなど装置の温度や設計
などによって異なってくる。好ましくは、吸着剤の他に
充填セルに触媒を加える。最も一般的には、充填セルの
触媒は酸化作用などによって炭化水素を無害物質へ変換
したり、あるいは、分解するものがほとんどである。本
発明の実施に特に適した充填セル用触媒としては、原子
番号が２１ー７９までの遷移金属、Ｐｔ，Ｐｄ、Ｒｈな
どの貴金属をアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア
などの酸化物やセリア、ランタナ(lanthana)などの希土
類酸化物などの支持体表面に塗布したものや、先述した
ような分子篩などのに含漬したもの、あるいは、これら
の成分を組み合わせたものが挙げられる。
【００４９】エンジン運転温度などの高温時には、発生
した汚染物質、つまり、ＮＯｘ、ＣＯや炭化水素はオー
プンセルを通過する。オープンセルでは触媒によってＮ
Ｏｘ，ＣＯ、炭化水素を無害物質へと変換する。この
時、吸着された炭化水素または充填セルでの反応によっ
て発生した分解生成物は脱着し、壁面を透過してオープ
ンセルに流入しオープンセルの壁面に含まれている触媒
により無害物質へ変換される。
した汚染物質、つまり、ＮＯｘ、ＣＯや炭化水素はオー
プンセルを通過する。オープンセルでは触媒によってＮ
Ｏｘ，ＣＯ、炭化水素を無害物質へと変換する。この
時、吸着された炭化水素または充填セルでの反応によっ
て発生した分解生成物は脱着し、壁面を透過してオープ
ンセルに流入しオープンセルの壁面に含まれている触媒
により無害物質へ変換される。
【００５０】自動車排気ガス変換の分野では、炭化水素
吸着材を備えたリアクタが第一装置として上流側に配設
され、従来の主触媒変換器または底面側触媒が第二装置
として下流側に配設されている。排気ガスは上述したよ
うに図３ｂに示すように上流側から下流側リアクタへと
流れる。自動車エンジンの始動時には、すでに説明した
ように、炭化水素の吸着および酸化分解も吸着材装填セ
ル内で行われる。エンジン運転温度では、ＮＯｘ，Ｃ
Ｏ、炭化水素を含有している排気ガスが順番に二つのリ
アクターを流れてゆき、排気ガスの第二流の温度が上昇
するにつれ両方のリアクタの温度も上昇し、主変換器内
では触媒が動作温度まで上昇してＮＯｘ，ＣＯ、炭化水
素を無害物質に変換する。同じく、吸着された炭化水素
と充填セルでの反応によって発生した分解生成物は高温
になった充填セルリアクタから脱着し、充填セルリアク
タから酸化用主変換器に流入する。
吸着材を備えたリアクタが第一装置として上流側に配設
され、従来の主触媒変換器または底面側触媒が第二装置
として下流側に配設されている。排気ガスは上述したよ
うに図３ｂに示すように上流側から下流側リアクタへと
流れる。自動車エンジンの始動時には、すでに説明した
ように、炭化水素の吸着および酸化分解も吸着材装填セ
ル内で行われる。エンジン運転温度では、ＮＯｘ，Ｃ
Ｏ、炭化水素を含有している排気ガスが順番に二つのリ
アクターを流れてゆき、排気ガスの第二流の温度が上昇
するにつれ両方のリアクタの温度も上昇し、主変換器内
では触媒が動作温度まで上昇してＮＯｘ，ＣＯ、炭化水
素を無害物質に変換する。同じく、吸着された炭化水素
と充填セルでの反応によって発生した分解生成物は高温
になった充填セルリアクタから脱着し、充填セルリアク
タから酸化用主変換器に流入する。
【００５１】別ベッドの活性材を導入せずにシステム内
に従来よりも多量の活性材（吸着剤および／または触
媒）を導入することができる点で従来のリアクタ内のセ
ル壁を被覆している吸着剤よりも本発明のユニットのセ
ルに充填している吸着剤の方が優れている。コーティン
グ全体に充填セルを使用することによりＳＣＲ分野のよ
うに粉塵が多量に発生する分野では摩擦による摩耗がな
くなるといった利点もある。排気ガスを注入したり、ま
たは、温度に敏感な吸着剤や触媒の効率に影響する温度
変化を補償するための弁が不要であるため吸着剤を含有
した別のベッドを使用するよりもセルを充填している吸
着剤を使用する方が優れている。さらに、充填セルの壁
面部分から中心部の方向および流入端（上流）から流出
端（下流）方向に温度傾斜が発生するといった利点もあ
る。例えば、自動車の運転中はエンジン温度が上昇する
につれ排気ガスとリアクタの温度が上昇する。このよう
になると、吸着されている炭化水素が脱着する。セルの
壁面に吸着材をコートする場合にはよくあることだが、
変換触媒が温まる前に吸着剤の温度が上昇するような場
合は未変換の状態で炭化水素がリアクタから排出され、
大気中に汚染物質が吐き出されてしまう。しかしなが
ら、セルを吸着剤で充填すると、充填セル内の吸着剤と
リアクタの他の部分と反応性混合物との間の温度差が十
分であるため吸着および分解された炭化水素はさらに吸
着されたままとなる。従って、動作温度まで変換触媒を
加熱するのに十分な時間が確保される。このことは充填
セルリアクタまたは本体触媒変換器などの付加リアクタ
内の触媒にも当てはまる。
に従来よりも多量の活性材（吸着剤および／または触
媒）を導入することができる点で従来のリアクタ内のセ
ル壁を被覆している吸着剤よりも本発明のユニットのセ
ルに充填している吸着剤の方が優れている。コーティン
グ全体に充填セルを使用することによりＳＣＲ分野のよ
うに粉塵が多量に発生する分野では摩擦による摩耗がな
くなるといった利点もある。排気ガスを注入したり、ま
たは、温度に敏感な吸着剤や触媒の効率に影響する温度
変化を補償するための弁が不要であるため吸着剤を含有
した別のベッドを使用するよりもセルを充填している吸
着剤を使用する方が優れている。さらに、充填セルの壁
面部分から中心部の方向および流入端（上流）から流出
端（下流）方向に温度傾斜が発生するといった利点もあ
る。例えば、自動車の運転中はエンジン温度が上昇する
につれ排気ガスとリアクタの温度が上昇する。このよう
になると、吸着されている炭化水素が脱着する。セルの
壁面に吸着材をコートする場合にはよくあることだが、
変換触媒が温まる前に吸着剤の温度が上昇するような場
合は未変換の状態で炭化水素がリアクタから排出され、
大気中に汚染物質が吐き出されてしまう。しかしなが
ら、セルを吸着剤で充填すると、充填セル内の吸着剤と
リアクタの他の部分と反応性混合物との間の温度差が十
分であるため吸着および分解された炭化水素はさらに吸
着されたままとなる。従って、動作温度まで変換触媒を
加熱するのに十分な時間が確保される。このことは充填
セルリアクタまたは本体触媒変換器などの付加リアクタ
内の触媒にも当てはまる。
【００５２】図４及び５は、本発明に係るリアクタの一
体型セルを示す概略図であり、自動車排気ガス中のＮＯ
ｘ，ＣＯおよび炭化水素の変換のような吸着ー脱着分野
用吸着剤を交互に積層充填したものである。矢印は物質
の流れを示している。エンジンの始動時には、排気ガス
は図４に示すようにオープンセル１６の中を流れる。こ
のオープンセルには、三方触媒で最も好まれている触媒
２８の被膜が形成されている。このように流れている最
中に、炭化水素は多孔質壁１７の内部に拡散し、隣接流
路中の吸着剤１４によって吸着される。吸着剤はセルの
内部に配置されているため、セルの壁面に吸着剤が被膜
形成されている場合のように排気ガスの熱によって急速
に加熱されることがないよう吸着剤の熱質量やその位置
は遮断されている。従って、吸着剤の温度はオープンセ
ル内の触媒に比べて低く、また、このため触媒が十分動
作温度に達するまでのあいだ吸着剤が炭化水素を保持し
ており、早まって脱着することはない。エンジン運転温
度では排気ガス温度が上昇し、吸着されていた炭化水素
が脱着し、図５に示すように被膜形成したセル１６内の
触媒全体に酸化される。排気ガス中の汚染物質は、触媒
被覆が形成されたオープンセルの表面で無害物質に変換
される。定状態では、吸着剤の温度はオープンセルの壁
面上の触媒温度に近づく。
体型セルを示す概略図であり、自動車排気ガス中のＮＯ
ｘ，ＣＯおよび炭化水素の変換のような吸着ー脱着分野
用吸着剤を交互に積層充填したものである。矢印は物質
の流れを示している。エンジンの始動時には、排気ガス
は図４に示すようにオープンセル１６の中を流れる。こ
のオープンセルには、三方触媒で最も好まれている触媒
２８の被膜が形成されている。このように流れている最
中に、炭化水素は多孔質壁１７の内部に拡散し、隣接流
路中の吸着剤１４によって吸着される。吸着剤はセルの
内部に配置されているため、セルの壁面に吸着剤が被膜
形成されている場合のように排気ガスの熱によって急速
に加熱されることがないよう吸着剤の熱質量やその位置
は遮断されている。従って、吸着剤の温度はオープンセ
ル内の触媒に比べて低く、また、このため触媒が十分動
作温度に達するまでのあいだ吸着剤が炭化水素を保持し
ており、早まって脱着することはない。エンジン運転温
度では排気ガス温度が上昇し、吸着されていた炭化水素
が脱着し、図５に示すように被膜形成したセル１６内の
触媒全体に酸化される。排気ガス中の汚染物質は、触媒
被覆が形成されたオープンセルの表面で無害物質に変換
される。定状態では、吸着剤の温度はオープンセルの壁
面上の触媒温度に近づく。
【００５３】一般的な吸着剤の中で比較的低温で吸着
し、比較的高温で脱着するものが炭化水素の除去に適し
ている。例えば、一般的には約１５０℃以下のエンジン
始動温度での炭化水素を吸着し、約１５０℃以上のエン
ジン運転温度で脱着を行う吸着剤などが本発明を実施す
る上で特に適したものである。
し、比較的高温で脱着するものが炭化水素の除去に適し
ている。例えば、一般的には約１５０℃以下のエンジン
始動温度での炭化水素を吸着し、約１５０℃以上のエン
ジン運転温度で脱着を行う吸着剤などが本発明を実施す
る上で特に適したものである。
【００５４】本発明の実施に特に適した吸着剤の典型と
しては、分子篩、活性炭、遷移アルミナ、活性シリカお
よびこれらの組み合わせがある。
しては、分子篩、活性炭、遷移アルミナ、活性シリカお
よびこれらの組み合わせがある。
【００５５】分子篩は結晶性物質で分子の吸着に適した
サイズの孔を有している。
サイズの孔を有している。
【００５６】本発明の実施に適した分子篩の種類として
は、炭素分子篩、ゼオライト、アルミノ燐酸塩、メタロ
フォスフェート、シリコアルミノフォスフェートおよび
これらの組み合わせなどがある。炭素分子篩には炭素材
からなる微孔が正しく配列形成されている。
は、炭素分子篩、ゼオライト、アルミノ燐酸塩、メタロ
フォスフェート、シリコアルミノフォスフェートおよび
これらの組み合わせなどがある。炭素分子篩には炭素材
からなる微孔が正しく配列形成されている。
【００５７】ゼオライトとしてはフォージャサイトタイ
プ、特に、ＳｉＯ2 ／Ａｌ2 Ｏ3 のモル比が約５以上の
超安定Ｙ、また、ペンタシルタイプの中ではＺＳＭ−５
などのＺＳＭタイプなどでＳｉＯ2 ／Ａｌ2 Ｏ3 のモル
比が約２５以上のものが特に好ましく、この他、モルデ
ナイト、ベータおよびこれらの組み合わせなども好まし
い。
プ、特に、ＳｉＯ2 ／Ａｌ2 Ｏ3 のモル比が約５以上の
超安定Ｙ、また、ペンタシルタイプの中ではＺＳＭ−５
などのＺＳＭタイプなどでＳｉＯ2 ／Ａｌ2 Ｏ3 のモル
比が約２５以上のものが特に好ましく、この他、モルデ
ナイト、ベータおよびこれらの組み合わせなども好まし
い。
【００５８】シリカ／アルミナ比にもよるが、ゼオライ
トは主として物理的吸着性または物理的および化学的吸
着性を組み合わせて備えている。物理的吸着性におい
て、吸着された種は吸着材の内部またはその構造の表面
に弱い力で保持される。物理的に吸着された種は室温な
どの比較的低い温度では脱着する。化学的吸着におい
て、吸着された種は吸着材の構造内に強い力で保持され
る。化学的に吸着された種は室温以上の比較的高い温度
で脱着する。（低温および高温とは厳密に相対的な用語
である。）所望とする吸着または変換にもよるが、ゼオ
ライトは成形状態、あるいは、Ｈ＋の形でのアンモニア
との化合状態、または、アルカリまたはアルカリン土類
金属あるいはＰｔまたはＰｄなどの貴金属である原子番
号２１から７９までの遷移金属でイオン交換した状態で
使用することができる。
トは主として物理的吸着性または物理的および化学的吸
着性を組み合わせて備えている。物理的吸着性におい
て、吸着された種は吸着材の内部またはその構造の表面
に弱い力で保持される。物理的に吸着された種は室温な
どの比較的低い温度では脱着する。化学的吸着におい
て、吸着された種は吸着材の構造内に強い力で保持され
る。化学的に吸着された種は室温以上の比較的高い温度
で脱着する。（低温および高温とは厳密に相対的な用語
である。）所望とする吸着または変換にもよるが、ゼオ
ライトは成形状態、あるいは、Ｈ＋の形でのアンモニア
との化合状態、または、アルカリまたはアルカリン土類
金属あるいはＰｔまたはＰｄなどの貴金属である原子番
号２１から７９までの遷移金属でイオン交換した状態で
使用することができる。
【００５９】自動車排気ガスの変換では、充填材中に活
性材として含有させるのに特に適した触媒としてはアル
ミナ、セリア、チタニア、ランザニア、ジルコニアなど
の支持体と一緒になったＰｔおよび／またはＰｄなどの
貴金属酸化触媒がある。この他、あるいは、これらに加
えて、ゼオライトなどの分子篩にＰｔおよび／またはＰ
ｄなどの貴金属をイオン交換したりまたは吸着させた酸
化触媒もある。この場合、分子篩またはゼオライトは吸
着剤としても機能する。酸化触媒は主として単科水素を
酸化して一酸化炭素や水など大気中に排出するのに適し
た無害物質へと変換する。
性材として含有させるのに特に適した触媒としてはアル
ミナ、セリア、チタニア、ランザニア、ジルコニアなど
の支持体と一緒になったＰｔおよび／またはＰｄなどの
貴金属酸化触媒がある。この他、あるいは、これらに加
えて、ゼオライトなどの分子篩にＰｔおよび／またはＰ
ｄなどの貴金属をイオン交換したりまたは吸着させた酸
化触媒もある。この場合、分子篩またはゼオライトは吸
着剤としても機能する。酸化触媒は主として単科水素を
酸化して一酸化炭素や水など大気中に排出するのに適し
た無害物質へと変換する。
【００６０】吸着剤はバインダーおよび可塑剤と混合す
るのが一般的である。バインダーとしてはアルミニウム
オキサイドが適しており、特に適したものとしてはベー
マイト先駆物質がある。この他、アルミニウムニトレー
ト、シリカ、チタニア、ジルコニアなどのアルミニウム
オキサイドからなる先駆物質やセリアなどの土類金属酸
化物やこれらの先駆物質もある。バインダーおよび可塑
剤としてはメチルセルロースが適している。取扱いおよ
び充填を行うために適度な可塑性および粘性が得られる
ようベヒクルを使用する。ベヒクルに適したものとして
は水がある。さらに、従来から周知なように、結合金属
と支持材など充填材に含有させる触媒はまず初めに個別
に準備し、それから混合して装填する。
るのが一般的である。バインダーとしてはアルミニウム
オキサイドが適しており、特に適したものとしてはベー
マイト先駆物質がある。この他、アルミニウムニトレー
ト、シリカ、チタニア、ジルコニアなどのアルミニウム
オキサイドからなる先駆物質やセリアなどの土類金属酸
化物やこれらの先駆物質もある。バインダーおよび可塑
剤としてはメチルセルロースが適している。取扱いおよ
び充填を行うために適度な可塑性および粘性が得られる
ようベヒクルを使用する。ベヒクルに適したものとして
は水がある。さらに、従来から周知なように、結合金属
と支持材など充填材に含有させる触媒はまず初めに個別
に準備し、それから混合して装填する。
【００６１】炭化水素吸着に用いる一般的な組成として
は、メチルセルロースが０ー約５０重量％、シリカが０
ー約５０重量％、ベーマイト、アルミニウムニトレート
またはアルミナゾルからなるＡｌ2 Ｏ3 が０ー約５０重
量％、吸着剤、好ましくはゼオライトが約５０ー９０重
量％である。より好ましい組成としては、メチルセルロ
ースが０ー約５重量％、シリカが０ー約１０重量％、ア
ルミナゾルからなるアルミナが０ー約１５重量％、ベー
マイトから成るアルミナが０ー約１５重量％、好ましく
はゼオライトなどの吸着剤が約７０ー９０重量％であ
る。組成中には必ず不純物質が存在しており、これらが
成分に影響し合うことがなければ問題ない。しかしなが
ら、ゼオライト構造物の焼成したりまたは破壊するよう
な不純物質は低レベルに抑えておかなくてはならない。
不純物質の量は約５重量％以下に抑えておくのが最も一
般的であり、約１重量％以下が好ましく、約０．０１重
量％に抑えるのが最も好ましい。表１には特に好ましい
組成が示されている。この場合、成分またはその先駆物
質には約０．５ー２．０％のメチルセルロース（Ｄｏｗ
Ａ４Ｍ）が混合されている。ミックスーマラー、二重
アームミキサー、カレンダーロールなど適当な機械で液
体媒質を混合してペーストを生成する。水は媒質として
好ましいが、イソプロピルアルコールと水のように有機
液体を水と組み合わせて使用するこができる。また、ト
ルエンまたはキシレンなどのように有機液体だけを使用
することもできる。
は、メチルセルロースが０ー約５０重量％、シリカが０
ー約５０重量％、ベーマイト、アルミニウムニトレート
またはアルミナゾルからなるＡｌ2 Ｏ3 が０ー約５０重
量％、吸着剤、好ましくはゼオライトが約５０ー９０重
量％である。より好ましい組成としては、メチルセルロ
ースが０ー約５重量％、シリカが０ー約１０重量％、ア
ルミナゾルからなるアルミナが０ー約１５重量％、ベー
マイトから成るアルミナが０ー約１５重量％、好ましく
はゼオライトなどの吸着剤が約７０ー９０重量％であ
る。組成中には必ず不純物質が存在しており、これらが
成分に影響し合うことがなければ問題ない。しかしなが
ら、ゼオライト構造物の焼成したりまたは破壊するよう
な不純物質は低レベルに抑えておかなくてはならない。
不純物質の量は約５重量％以下に抑えておくのが最も一
般的であり、約１重量％以下が好ましく、約０．０１重
量％に抑えるのが最も好ましい。表１には特に好ましい
組成が示されている。この場合、成分またはその先駆物
質には約０．５ー２．０％のメチルセルロース（Ｄｏｗ
Ａ４Ｍ）が混合されている。ミックスーマラー、二重
アームミキサー、カレンダーロールなど適当な機械で液
体媒質を混合してペーストを生成する。水は媒質として
好ましいが、イソプロピルアルコールと水のように有機
液体を水と組み合わせて使用するこができる。また、ト
ルエンまたはキシレンなどのように有機液体だけを使用
することもできる。
【００６２】
【表１】
【００６３】自動車排気ガスの変換では、従来からＮＯ
ｘ，ＣＯや炭化水素を無害物質に変換するものとして周
知な触媒をオープンセルに用いる。触媒としては、アル
ミナ、セリア、ランタナ(lanthana)、ジルコニア、イッ
トリウムまたはこれらの組み合わせの表面に設けたＰ
ｔ，Ｐｄ、Ｒｈまたはこれらを組み合わせた貴金属が好
ましい。特に、三方向触媒を使用するのが好ましい。Ｒ
ｈと結合したセリアーアルミナ表面のジルコニアの表面
に設けたＰｔは三方向触媒として自動車排気ガス変換を
目的とする本発明の実施に特に適している。Ｐｔ−セリ
アーアルミナとＲｈ−ジルコニアを一度に結合して単一
塗膜の形に塗布したり、あるいは、別々に塗膜として塗
布形成することもできる。この他、セリアのような希土
類酸化物に結合したガンマアルミナ表面に設けたＰｔ／
Ｐｄ／Ｒｈが触媒に適している。
ｘ，ＣＯや炭化水素を無害物質に変換するものとして周
知な触媒をオープンセルに用いる。触媒としては、アル
ミナ、セリア、ランタナ(lanthana)、ジルコニア、イッ
トリウムまたはこれらの組み合わせの表面に設けたＰ
ｔ，Ｐｄ、Ｒｈまたはこれらを組み合わせた貴金属が好
ましい。特に、三方向触媒を使用するのが好ましい。Ｒ
ｈと結合したセリアーアルミナ表面のジルコニアの表面
に設けたＰｔは三方向触媒として自動車排気ガス変換を
目的とする本発明の実施に特に適している。Ｐｔ−セリ
アーアルミナとＲｈ−ジルコニアを一度に結合して単一
塗膜の形に塗布したり、あるいは、別々に塗膜として塗
布形成することもできる。この他、セリアのような希土
類酸化物に結合したガンマアルミナ表面に設けたＰｔ／
Ｐｄ／Ｒｈが触媒に適している。
【００６４】利用分野や反応体混合物の組成および所望
とする出力に応じて一種類以上の吸着剤を用いて充填セ
ルを様々な配列に装填することが可能である。一つのセ
ルに複数種類の吸着剤を使用することも、あるいは、セ
ル単位で複数種類の吸着剤を使用することもできる。例
えば、一種類以上の吸着剤を充填材に混合して単一充填
組成物を生成する。利用分野に応じて、吸着材が異なる
組成物を複数用いたり、複数の吸着材を一組とする組成
物を複数用いて一つのセルを充填することができる。つ
まり、一つの充填セルの容量の一部は一種類の吸着剤を
含有する組成物で装填し、当該セルの他の部分は複数種
類の吸着剤を有した他の組成物で充填する。一つのセル
の複数の部分を複数種類の吸着剤で交互に装填すること
ができる。あるいは、セル毎に充填する吸着剤の種類を
変えることも可能である。一使用態様において、セルの
一部には特定の温度で吸着作用が最適となる、あるい
は、一種類の種を最適に吸着する吸着剤を使用し、ま
た、他の部分には異なる温度で吸着作用が最適になる、
または、別の種類の種を最適に吸着する吸着剤を使用す
る。あるいは、ある温度で吸着作用が最適となる吸着剤
で充填セルの一部を充填し、残りの部分には別の温度で
吸着作用が最適となる吸着剤を装填する。リアクタ内で
特定の反応性混合物が機能したり、または、リアクタ内
を流動する際に前記反応性混合物が組成または温度変化
することが予想される場合には前記構成は都合がよい。
一種類以上の吸着剤を使用することにより反応システム
全体の設計が多様になるといった利点がある。例えば、
自動車排気用触媒変換器の一部にリアクタを使用する場
合、エンジンおよび排気システムの具体的なサイズとス
ペース事情、排気ガス温度と成分に合うように充填およ
びオープンセルの配列と吸着剤の種類を選択することが
できる。
とする出力に応じて一種類以上の吸着剤を用いて充填セ
ルを様々な配列に装填することが可能である。一つのセ
ルに複数種類の吸着剤を使用することも、あるいは、セ
ル単位で複数種類の吸着剤を使用することもできる。例
えば、一種類以上の吸着剤を充填材に混合して単一充填
組成物を生成する。利用分野に応じて、吸着材が異なる
組成物を複数用いたり、複数の吸着材を一組とする組成
物を複数用いて一つのセルを充填することができる。つ
まり、一つの充填セルの容量の一部は一種類の吸着剤を
含有する組成物で装填し、当該セルの他の部分は複数種
類の吸着剤を有した他の組成物で充填する。一つのセル
の複数の部分を複数種類の吸着剤で交互に装填すること
ができる。あるいは、セル毎に充填する吸着剤の種類を
変えることも可能である。一使用態様において、セルの
一部には特定の温度で吸着作用が最適となる、あるい
は、一種類の種を最適に吸着する吸着剤を使用し、ま
た、他の部分には異なる温度で吸着作用が最適になる、
または、別の種類の種を最適に吸着する吸着剤を使用す
る。あるいは、ある温度で吸着作用が最適となる吸着剤
で充填セルの一部を充填し、残りの部分には別の温度で
吸着作用が最適となる吸着剤を装填する。リアクタ内で
特定の反応性混合物が機能したり、または、リアクタ内
を流動する際に前記反応性混合物が組成または温度変化
することが予想される場合には前記構成は都合がよい。
一種類以上の吸着剤を使用することにより反応システム
全体の設計が多様になるといった利点がある。例えば、
自動車排気用触媒変換器の一部にリアクタを使用する場
合、エンジンおよび排気システムの具体的なサイズとス
ペース事情、排気ガス温度と成分に合うように充填およ
びオープンセルの配列と吸着剤の種類を選択することが
できる。
【００６５】リアクタはＮＯｘをＮ2 などの無害物質に
変換するのに適している。この場合、上述したようにＮ
Ｏｘ変換触媒を充填材としてセルの一部に装填する。
変換するのに適している。この場合、上述したようにＮ
Ｏｘ変換触媒を充填材としてセルの一部に装填する。
【００６６】ＮＯｘの一部をアンモニアに変換する触媒
にＮＯｘ含有ガス混合物を接触させる。この変換用の触
媒は、アルミナなどの耐熱性支持体の表面に設けたＰｔ
および／またはＰｄなどの周知の触媒であり、セリアな
どの希土類酸化物を有しているものもある。この後、残
りのＮＯｘとアンモニアを装置内部に流入させ、アンモ
ニアと反応させた残留ＮＯｘを変換する触媒を含有した
充填セルの内部へと流入させる。
にＮＯｘ含有ガス混合物を接触させる。この変換用の触
媒は、アルミナなどの耐熱性支持体の表面に設けたＰｔ
および／またはＰｄなどの周知の触媒であり、セリアな
どの希土類酸化物を有しているものもある。この後、残
りのＮＯｘとアンモニアを装置内部に流入させ、アンモ
ニアと反応させた残留ＮＯｘを変換する触媒を含有した
充填セルの内部へと流入させる。
【００６７】本発明の実施に特に適したその他のＮＯｘ
変換方法としては、定置式発電所などのようにアンモニ
アとＮＯｘを反応させてＮ2 を発生させる方法がある。
リアクタ内に流入させる前にアンモニアとＮＯｘ含有ガ
ス流とを予め混合する。アンモニアーＮＯｘ混合物をリ
アクタ内の充填セルに流入させ、充填セルの触媒でＮ2
に変換する。
変換方法としては、定置式発電所などのようにアンモニ
アとＮＯｘを反応させてＮ2 を発生させる方法がある。
リアクタ内に流入させる前にアンモニアとＮＯｘ含有ガ
ス流とを予め混合する。アンモニアーＮＯｘ混合物をリ
アクタ内の充填セルに流入させ、充填セルの触媒でＮ2
に変換する。
【００６８】上記の分野では、充填セル触媒は、遷移金
属またはイオン交換金属を有するゼオライト系触媒など
のＳＣＲ触媒として知られている。触媒としては、Ｆｅ
モルデン沸石、Ｃｕモルデン沸石、ＺＳＭ−５ Ｈ+ フ
ォーム、Ｖ2 Ｏ5 ／ＴｉＯ2が好ましい。
属またはイオン交換金属を有するゼオライト系触媒など
のＳＣＲ触媒として知られている。触媒としては、Ｆｅ
モルデン沸石、Ｃｕモルデン沸石、ＺＳＭ−５ Ｈ+ フ
ォーム、Ｖ2 Ｏ5 ／ＴｉＯ2が好ましい。
【００６９】ＮＨ3 を伴うＮＯｘのＳＣＲに用いられる
一般的な組成は、メチルセルロースが０ー約５０重量
％、シリカが０ー約５０重量％、アルミニウムニトレー
トが０ー約５０重量％、ベーマイトが０ー約１５重量
％、残りがデノックス触媒(the Denox catalyst)と不可
避不純物である。より好ましい組成は、メチルセルロー
スが０ー約５重量％、シリカが０ー約１０重量％、アル
ミニウムニトレートが０ー約１５重量％、ベーマイトが
０ー約１５重量％、残りがデノックス触媒と先述したレ
ベルの不可避不純物である。
一般的な組成は、メチルセルロースが０ー約５０重量
％、シリカが０ー約５０重量％、アルミニウムニトレー
トが０ー約５０重量％、ベーマイトが０ー約１５重量
％、残りがデノックス触媒(the Denox catalyst)と不可
避不純物である。より好ましい組成は、メチルセルロー
スが０ー約５重量％、シリカが０ー約１０重量％、アル
ミニウムニトレートが０ー約１５重量％、ベーマイトが
０ー約１５重量％、残りがデノックス触媒と先述したレ
ベルの不可避不純物である。
【００７０】表２に特に好ましい組成が示してある。こ
れらの成分は、炭化水素吸着用組成物で説明したのと同
じ方法混合されている。
れらの成分は、炭化水素吸着用組成物で説明したのと同
じ方法混合されている。
【００７１】
【表２】
【００７２】本発明をさらに詳細に説明するため次に幾
つか例を示す。これらの例は本発明を制限するものでは
ない。
つか例を示す。これらの例は本発明を制限するものでは
ない。
【００７３】第一例： 炭化水素吸着例 この例ではセラミックハニカム本体のセルまたはチャン
ネルに交互にゼオライトを装填する様子が示されてい
る。乾燥基剤の表面に次の混合物を生成し、ブレンドす
る。すなわち、ＺＳＭ−５ゼオライト（コンテカ(Conte
ka) 、ＣＢＶ−１５０２、ＳｉＯ2 ／Ａｌ2 Ｏ3 のモル
比が約１５０）が約４９％、ベーマイトアルミナニトレ
ート（コンディアケミィー(Condea Chemie) 製分散液）
が８％、アルミニウムニトレート（試薬用）が４２％、
メチルセルロース（ダウケミカル社製）が約１％であ
る。前記混合物に蒸留水を添加して濃縮ペーストを生成
する。この混合物をハンドミキシング（あるいは、ブレ
ンダー、ミックスムラーまたは機械撹拌器）で混練して
稠度を均一にする。チャンネルの端部を交互に閉塞され
ており、径が約１４．５ｃｍ（約５．７インチ）、長さ
が約１５．３ｃｍ（６インチ）、密度は１５セル／平方
ｃｍ（１００セル／平方インチ）、壁厚は約０．０６ｃ
ｍ（０．０２５インチ）、壁面多孔度が約５０％、平均
孔径が約３５ミクロンであるセラミックハニカムを半径
方向に半分に切断し、一端だけが閉塞されたチャンネル
が交互に配列された二つの部分が得られる。一方の部分
をその閉塞端を上に油圧プレスのプレートの方に向けて
配設する。外側端部を支持している三つの金属棒の上に
前記部分を配設して完全に開口している端部を持ち上げ
るとオープンチャンネルは閉塞されない。径が約５．０
８ｃｍ（２インチ）のピルダイにゼオライトペースト混
合物を充填して本体の上部中心に配設する。ダイの開口
部にダイプランジャーを挿入し、プランジャーを油圧で
ゆっくりと押圧する。ゼオライトとバインダーのペース
トがもう一方の端部から出てくるとチャンネルは完全に
装填されたことになるため押圧を停止する。余分なゼオ
ライトペーストは両端から取り除く。ゼオライトでセル
を装填したハニカムを６０℃の温度で６時間焼成し、そ
の後、約２℃／分の傾斜速度で約５５０℃の温度で３時
間熱処理する。熱処理後、初めから閉塞していた部分を
上側の端から切断して交互に充填されたリアクタ本体を
生成する。径が２．５４ｃｍ（１インチ）のコアを掘削
して炭化水素吸着用ベンチ試験に使用する。焼成した基
剤では、ゼオライトとアルミナバインダーの重量比は約
８５／１５である。サイズ約２．５４ｃｍ（１インチ）
ｘ 長さ約５．７ｃｍ（２．２５インチ）の二つのサ
ンプルを作成した。疑似自動車排気ガス混合物を用いて
これらのサンプルの一方を炭化水素吸着用ベンチ試験リ
アクタ内で試験した。前記ガス混合物は、約１０００
ｐｐｍのＮＯｘ，約５００ ｐｐｍのプロピレン、約
１．０％のＣＯ、残りが窒素から組成されており、Ａ／
Ｆ比は約１４．８である。混合物中での炭化水素の流速
は約７．０ｍｇ／ｍｉｎである。空間速度は約５０、０
００体積変化率／時間である。ＮＯｘ，ＣＯおよび炭化
水素の変換率は流入濃度と比較した変換率パーセントで
測定した。コンピューターでデータを自動的に集計し
た。リアクタの温度は約３０℃から約６００℃まで一時
間で上昇した。運転後の炭化水素の変換率、温度データ
を時間との関数でグラフ化した。面積全体を求めて吸着
および脱着した炭化水素の量を算出した。約６５ ｍｇ
の炭化水素が全体として吸着され、そのうち約３６ ｍ
ｇが脱着した（約５５％が脱着した）。従って、脱着し
なかった４５％の炭化水素はほとんどが分解または酸化
作用によって分解された。図６にその結果を示す。図
中、（ａ）は吸着された割合、（ｂ）は温度を示してい
る。
ネルに交互にゼオライトを装填する様子が示されてい
る。乾燥基剤の表面に次の混合物を生成し、ブレンドす
る。すなわち、ＺＳＭ−５ゼオライト（コンテカ(Conte
ka) 、ＣＢＶ−１５０２、ＳｉＯ2 ／Ａｌ2 Ｏ3 のモル
比が約１５０）が約４９％、ベーマイトアルミナニトレ
ート（コンディアケミィー(Condea Chemie) 製分散液）
が８％、アルミニウムニトレート（試薬用）が４２％、
メチルセルロース（ダウケミカル社製）が約１％であ
る。前記混合物に蒸留水を添加して濃縮ペーストを生成
する。この混合物をハンドミキシング（あるいは、ブレ
ンダー、ミックスムラーまたは機械撹拌器）で混練して
稠度を均一にする。チャンネルの端部を交互に閉塞され
ており、径が約１４．５ｃｍ（約５．７インチ）、長さ
が約１５．３ｃｍ（６インチ）、密度は１５セル／平方
ｃｍ（１００セル／平方インチ）、壁厚は約０．０６ｃ
ｍ（０．０２５インチ）、壁面多孔度が約５０％、平均
孔径が約３５ミクロンであるセラミックハニカムを半径
方向に半分に切断し、一端だけが閉塞されたチャンネル
が交互に配列された二つの部分が得られる。一方の部分
をその閉塞端を上に油圧プレスのプレートの方に向けて
配設する。外側端部を支持している三つの金属棒の上に
前記部分を配設して完全に開口している端部を持ち上げ
るとオープンチャンネルは閉塞されない。径が約５．０
８ｃｍ（２インチ）のピルダイにゼオライトペースト混
合物を充填して本体の上部中心に配設する。ダイの開口
部にダイプランジャーを挿入し、プランジャーを油圧で
ゆっくりと押圧する。ゼオライトとバインダーのペース
トがもう一方の端部から出てくるとチャンネルは完全に
装填されたことになるため押圧を停止する。余分なゼオ
ライトペーストは両端から取り除く。ゼオライトでセル
を装填したハニカムを６０℃の温度で６時間焼成し、そ
の後、約２℃／分の傾斜速度で約５５０℃の温度で３時
間熱処理する。熱処理後、初めから閉塞していた部分を
上側の端から切断して交互に充填されたリアクタ本体を
生成する。径が２．５４ｃｍ（１インチ）のコアを掘削
して炭化水素吸着用ベンチ試験に使用する。焼成した基
剤では、ゼオライトとアルミナバインダーの重量比は約
８５／１５である。サイズ約２．５４ｃｍ（１インチ）
ｘ 長さ約５．７ｃｍ（２．２５インチ）の二つのサ
ンプルを作成した。疑似自動車排気ガス混合物を用いて
これらのサンプルの一方を炭化水素吸着用ベンチ試験リ
アクタ内で試験した。前記ガス混合物は、約１０００
ｐｐｍのＮＯｘ，約５００ ｐｐｍのプロピレン、約
１．０％のＣＯ、残りが窒素から組成されており、Ａ／
Ｆ比は約１４．８である。混合物中での炭化水素の流速
は約７．０ｍｇ／ｍｉｎである。空間速度は約５０、０
００体積変化率／時間である。ＮＯｘ，ＣＯおよび炭化
水素の変換率は流入濃度と比較した変換率パーセントで
測定した。コンピューターでデータを自動的に集計し
た。リアクタの温度は約３０℃から約６００℃まで一時
間で上昇した。運転後の炭化水素の変換率、温度データ
を時間との関数でグラフ化した。面積全体を求めて吸着
および脱着した炭化水素の量を算出した。約６５ ｍｇ
の炭化水素が全体として吸着され、そのうち約３６ ｍ
ｇが脱着した（約５５％が脱着した）。従って、脱着し
なかった４５％の炭化水素はほとんどが分解または酸化
作用によって分解された。図６にその結果を示す。図
中、（ａ）は吸着された割合、（ｂ）は温度を示してい
る。
【００７４】第二例： 充填セル内のゼオライト吸着剤
の他に三方向触媒被膜オープンセルを示した例 この第二例では、オープンチャンネルにＰｔ／Ａｌ2 ０
3 ／ＣｅＯ2 の薄め塗膜を施して、ゼオライトをチャン
ネルに交互に装填した第一例のハニカム本体を触媒化し
た。ゼオライトを充填したハニカムを基剤としてＰｔ／
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＣｅＯ2 を約２６重量％サンプルに装填し
た。Ｐｔは約１ｇ／ｌ（約２８ｇ／ｆｔ3 ）の量ハニカ
ムに装填された。第一例と同様に、このサンプルを炭化
水素の吸着および脱着試験した。図７には炭化水素の変
換率と温度データが時間との関数としてグラフ化されて
いる。全体として約４７ ｍｇの炭化水素が吸着され、
そのうち約３ ｍｇが脱着した（約６％が脱着した）。
従って、９４％の炭化水素は分解や酸化によってほとん
ど分解された。
の他に三方向触媒被膜オープンセルを示した例 この第二例では、オープンチャンネルにＰｔ／Ａｌ2 ０
3 ／ＣｅＯ2 の薄め塗膜を施して、ゼオライトをチャン
ネルに交互に装填した第一例のハニカム本体を触媒化し
た。ゼオライトを充填したハニカムを基剤としてＰｔ／
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＣｅＯ2 を約２６重量％サンプルに装填し
た。Ｐｔは約１ｇ／ｌ（約２８ｇ／ｆｔ3 ）の量ハニカ
ムに装填された。第一例と同様に、このサンプルを炭化
水素の吸着および脱着試験した。図７には炭化水素の変
換率と温度データが時間との関数としてグラフ化されて
いる。全体として約４７ ｍｇの炭化水素が吸着され、
そのうち約３ ｍｇが脱着した（約６％が脱着した）。
従って、９４％の炭化水素は分解や酸化によってほとん
ど分解された。
【００７５】第三例： エンジン動力計試験 第二例での説明と同様にサンプルを作成した。セラミッ
ク支持体のサイズは、径が約１０ｃｍ（約４インチ）、
長さが約８．９ｃｍ（約３．５インチ）、セル密度が約
１５セル／平方ｃｍ（約１００セル／平方インチ）、壁
厚が約０．０３ｃｍ（約０．０１２インチ）、壁面の孔
の平均サイズが約１３μである。チャンネルには、約２
００ｇ／リッターのゼオライト（ＺＳＭ−５ ＳｉＯ2
／Ａｌ2０3 モル比が約３０）と約３０ｇ／リッターの
バインダーを交互に装填した。オープンチャンネルの壁
面には約１００ｇ／リッターの三方向触媒が被覆形成さ
れた。ハニカム中の貴金属の充填量は、Ｐｔが約１．２
４ｇ／リッター（約３５ｇ／ｆｔ3 ）で、Ｒｈが約０．
１８ｇ／リッター（約５ｇ／ｆｔ3 ）であった。これら
二つのサンプルを吸着脱着試験用缶の中に直列に納めて
エンジン動力計に接続した。この試験で、排気ガス流入
する場所にサンプルを固定した。次に、炭化水素濃度と
流速を約２５００ 容量ｐｐｍＣ（炭素パーツ パー
ミリオン）と約０．６標準立方メートル／分にそれぞれ
設定した。さらに、排気システム内に熱交換器を用いて
ガスの温度を約１５０℃で維持した。炭化水素分析器を
始動した後にガスの流れをサンプルラインに切り換え
た。次の項目を連続的に記録した。すなわち、試験時
間、流入炭化水素 ｐｐｍＣ、流出炭化水素 ｐｐｍ
Ｃ，流入速度、流入ガス温度、流出ガス温度および流入
圧である。約５分経過後、吸着サイクルを停止し、試験
部分の排気ガスを大気中に切り換え、その後、エンジン
状態を脱着サイクルに調整した。排気ガスの流速は約
２．５標準立方メートル／分で、温度は約４２５℃、炭
化水素濃度は約１５０ ｐｐｍＣであった。試験部分に
排気ガス流を切り換えて脱着サイクルを開始し、約５分
間このサイクルを継続した。すでに説明したように同じ
データを連続記録した。吸着および脱着した炭化水素の
全体量は流入炭化水素濃度と流出炭化水素濃度の差から
算出した。吸着された炭化水素の全体量は約０．５５ｇ
で、このうちわずかに約０．０４ｇが脱着した（約９
２．７％の炭化水素が吸着−脱着された）。この結果は
第二例にほとんど一致している。
ク支持体のサイズは、径が約１０ｃｍ（約４インチ）、
長さが約８．９ｃｍ（約３．５インチ）、セル密度が約
１５セル／平方ｃｍ（約１００セル／平方インチ）、壁
厚が約０．０３ｃｍ（約０．０１２インチ）、壁面の孔
の平均サイズが約１３μである。チャンネルには、約２
００ｇ／リッターのゼオライト（ＺＳＭ−５ ＳｉＯ2
／Ａｌ2０3 モル比が約３０）と約３０ｇ／リッターの
バインダーを交互に装填した。オープンチャンネルの壁
面には約１００ｇ／リッターの三方向触媒が被覆形成さ
れた。ハニカム中の貴金属の充填量は、Ｐｔが約１．２
４ｇ／リッター（約３５ｇ／ｆｔ3 ）で、Ｒｈが約０．
１８ｇ／リッター（約５ｇ／ｆｔ3 ）であった。これら
二つのサンプルを吸着脱着試験用缶の中に直列に納めて
エンジン動力計に接続した。この試験で、排気ガス流入
する場所にサンプルを固定した。次に、炭化水素濃度と
流速を約２５００ 容量ｐｐｍＣ（炭素パーツ パー
ミリオン）と約０．６標準立方メートル／分にそれぞれ
設定した。さらに、排気システム内に熱交換器を用いて
ガスの温度を約１５０℃で維持した。炭化水素分析器を
始動した後にガスの流れをサンプルラインに切り換え
た。次の項目を連続的に記録した。すなわち、試験時
間、流入炭化水素 ｐｐｍＣ、流出炭化水素 ｐｐｍ
Ｃ，流入速度、流入ガス温度、流出ガス温度および流入
圧である。約５分経過後、吸着サイクルを停止し、試験
部分の排気ガスを大気中に切り換え、その後、エンジン
状態を脱着サイクルに調整した。排気ガスの流速は約
２．５標準立方メートル／分で、温度は約４２５℃、炭
化水素濃度は約１５０ ｐｐｍＣであった。試験部分に
排気ガス流を切り換えて脱着サイクルを開始し、約５分
間このサイクルを継続した。すでに説明したように同じ
データを連続記録した。吸着および脱着した炭化水素の
全体量は流入炭化水素濃度と流出炭化水素濃度の差から
算出した。吸着された炭化水素の全体量は約０．５５ｇ
で、このうちわずかに約０．０４ｇが脱着した（約９
２．７％の炭化水素が吸着−脱着された）。この結果は
第二例にほとんど一致している。
【図面の簡単な説明】
【図１】充填剤で充填されたセルが交互に配列された複
数のセルを具備した本発明の装置を示す部分切削概略図
数のセルを具備した本発明の装置を示す部分切削概略図
【図２】セルの約７５％を充填剤で充填した本発明の装
置の端部を示す概略図
置の端部を示す概略図
【図３】３ａは単一装置と導管装置を示す概略図、３ｂ
は２つの装置と導管装置を示す概略図
は２つの装置と導管装置を示す概略図
【図４】本発明の装置の充填セル内で発生する吸着現象
を説明した概略図
を説明した概略図
【図５】本発明の装置の充填セル内で発生する脱着現象
を説明した概略図
を説明した概略図
【図６】交互にセルをゼオライトで充填した装置でのポ
リプロピレン含有ガス混合物と時間および温度のグラフ
リプロピレン含有ガス混合物と時間および温度のグラフ
【図７】図６のようにセルを充填し、オープンセルを三
方向触媒で被覆した装置におけるポリプロピレン含有ガ
ス混合物と時間および温度による炭化水素の吸着ー脱着
パターンのグラフ
方向触媒で被覆した装置におけるポリプロピレン含有ガ
ス混合物と時間および温度による炭化水素の吸着ー脱着
パターンのグラフ
１０ 装置 １２ 一体型本体 １４ 充填材 １６ オープンセル １７ 多孔質壁 １８、３５ 流入端 ２０、４０ 流出端 ２２ａ、２２ｂ 導管 ２３ 充填セル ２５ オープンセル ２６ キャニスター ２７、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ 導管システム ２８ 触媒 ３３ 反応システム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｊ 20/02 Ｂ 7202−4Ｇ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｐ (72)発明者 マラナゴーダ ディアマナゴーダ パティ ル アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14830 コーニング ローワー ドライブ 19
Claims (43)
- 【請求項１】 （ａ）流入端と、流出端と、前記流入端
と前記流出端とを連絡する多孔質壁によって互いに分離
された複数のセルを具備した一体型本体と、 （ｂ）非導電性活性粉末材から成り、前記セルの容量の
少なくとも一部を占める程度にセルに充填する充填材で
あって、一部のセルには当該充填材を装填せずにオープ
ンのままとし、前記本体の流入端から流入したガス混合
物は前記オープンセル内を通過し、前記ガス混合物の少
なくとも一部は前記多孔質壁内部を透過して前記活性剤
によって組成変性され、その後、変性された混合物は前
記オープンセルを通り抜けて前記流出端から前記本体の
外へと流出することを特徴とするガス混合物変性装置。 - 【請求項２】 前記充填セルは前記充填材で完全に装填
されていることを特徴とする請求項１記載のガス混合物
変性装置。 - 【請求項３】 前記各充填セルは少なくとも一本のオー
プンセルに隣接していることを特徴とする請求項１記載
のガス混合物変性装置。 - 【請求項４】 前記充填セルとオープンセルは交互に配
列されていることを特徴とする請求項３記載のガス混合
物変性装置。 - 【請求項５】 前記活性粉末材は、触媒材料と吸着材料
から選択した少なくとも一種類の材料であることを特徴
とする請求項１記載のガス混合物変性装置。 - 【請求項６】 前記活性粉末材は吸着材料を含有してい
ることを特徴とする請求項５記載のガス混合物変性装
置。 - 【請求項７】 前記吸着材料は炭化水素を吸着できるこ
とを特徴とする請求項６記載のガス混合物変性装置。 - 【請求項８】 前記吸着材料は、分子篩、活性炭および
これらの組み合わせからなるグループから選択すること
を特徴とする請求項７記載のガス混合物変性装置。 - 【請求項９】 前記分子篩は、ゼオライト、炭素分子
篩、メタロフォスフェート、アルミノフォスフェート、
シリコアルミノフォスフェートおよびこれらの組み合わ
せからなるグループから選択することを特徴とする請求
項８記載のガス混合物変性装置。 - 【請求項１０】 前記ゼオライトは、フォージャサイト
タイプ、ペンタシルタイプ、モルデナイトタイプ、ベー
タおよびこれらの組み合わせからなるグループから選択
することを特徴とする請求項９記載のガス混合物変性装
置。 - 【請求項１１】 前記ゼオライトは、超安定Ｙ，ＺＳＭ
タイプおよびこれらの組み合わせからなるグループから
選択することを特徴とする請求項１０記載のガス混合物
変性装置。 - 【請求項１２】 前記活性粉末材料は、炭化水素変換用
酸化触媒を含むことを特徴とする請求項７記載のガス混
合物変性装置。 - 【請求項１３】 前記オープンセルの少なくとも一部
は、三方向触媒で触媒化されていることを特徴とする請
求項７記載のガス混合物変性装置。 - 【請求項１４】 前記活性粉末材料は、触媒材料を含有
していることを特徴とする請求項５記載のガス混合物変
性装置。 - 【請求項１５】 前記触媒材料は、ＮＯｘをアンモニア
と反応させる触媒を含有していることを特徴とする請求
項１４記載のガス混合物変性装置。 - 【請求項１６】 前記一体型本体はハニカム構造体であ
ることを特徴とする請求項１記載のガス混合物変性装
置。 - 【請求項１７】 ａ）請求項１記載の装置である第一装
置と、 ｂ）前記第一装置の下流に配設され、流入端、流出端お
よびこれらの間を連絡する複数のセルから構成された第
二装置とを具備しており、また、前記第二装置は触媒を
有しており、前記第一装置から流出した前記変性混合物
は前記流入端から前記第二装置へ流入し、前記第二装置
の触媒によってさらに変性され、その後、さらに変性さ
れた前記混合物は前記流出端から前記第二装置の外へ流
出することを特徴とするガス混合物変性システム。 - 【請求項１８】 前記活性粉末材料は、触媒材料と吸着
材料から選択した少なくとも１種類の材料であることを
特徴とする請求項１７記載のガス混合物変性システム。 - 【請求項１９】 前記活性粉末材料は吸着材料であるこ
とを特徴とする請求項１８記載のガス混合物変性システ
ム。 - 【請求項２０】 前記吸着材料は炭化水素を吸着できる
ことを特徴とする請求項１９記載のガス混合物変性シス
テム。 - 【請求項２１】 前記第二装置触媒は三方向触媒である
ことを特徴とする請求項１９記載のガス混合物変性シス
テム。 - 【請求項２２】 前記一体型本体はハニカム構造体であ
ることを特徴とする請求項１７記載のガス混合物変性シ
ステム。 - 【請求項２３】 ａ） ｉ）流入端と、流出端と、前記流入端と前記流出端とを
連絡する多孔質壁によって互いに分離された複数のセル
を具備した一体型本体と、 ｉｉ）前記セルの容量の少なくとも一部を占める程度に
前記セルに充填され、非導電性活性粉末材料を成分とす
る充填材料とから構成されており、前記セルの一部には
充填せずにオープンのままとなっている装置を配設する
段階と、 ｂ）前記オープンセルの前記流入端から少なくとも前記
一つの装置の中にガス混合物を流入させる段階であり、
前記ガス混合物の少なくとも一部は前記多孔質壁を透過
して前記充填セルに流入し、前記活性材料によって組成
変性され、この結果、変性混合物が生成される段階と、 ｃ）前記変性混合物を前記オープンセルと前記本体の前
記流出端内を通過させる段階を具備したことを特徴とす
るガス混合物変性方法。 - 【請求項２４】 前記充填セルは前記充填材料で完全に
装填されていることを特徴とする請求項２３記載のガス
混合物変性方法。 - 【請求項２５】 前記各充填セルは少なくとも一本のオ
ープンセルに隣接していることを特徴とする請求項２３
記載のガス混合物変性方法。 - 【請求項２６】 前記充填セルは前記オープンセルと交
互に配列されていることを特徴とする請求項２５記載の
ガス混合物変性方法。 - 【請求項２７】 前記活性粉末材料は触媒材料と吸着材
料から選択した少なくとも１種類の材料であることを特
徴とする請求項２３記載のガス混合物変性方法。 - 【請求項２８】 前記活性粉末材料は吸着材料を含有し
ていることを特徴とする請求項２７記載のガス混合物変
性方法。 - 【請求項２９】 前記吸着材料は炭化水素を吸着でき、
前記吸着材料が炭化水素の一部を吸着するのに適した温
度で、炭化水素含有ガス混合物を前記リアクタ内を通過
させることを特徴とする請求項２８記載のガス混合物変
性方法。 - 【請求項３０】 前記吸着材料は、分子篩、活性炭およ
びこれらの組み合わせからなるグループから選択するこ
とを特徴とする請求項２９記載のガス混合物変性方法。 - 【請求項３１】 前記分子篩は、ゼオライト、炭素分子
篩、メタロフォスフェート、アルミノフォスフェート、
シリコアルミノフォスフェートおよびこれらの組み合わ
せからなるグループから選択することを特徴とする請求
項３０記載のガス混合物変性方法。 - 【請求項３２】 前記ゼオライトは、フォージャサイト
タイプ、ペンタシルタイプ、モルデナイト、ベータおよ
びこれらの組み合わせからなるグループから選択するこ
とを特徴とする請求項３１記載のガス混合物変性方法。 - 【請求項３３】 前記活性粉末材料は、炭化水素変換用
酸化触媒を含むことを特徴とする請求項２９記載のガス
混合物変性方法。 - 【請求項３４】 前記酸化触媒は分子篩に含有される貴
金属であり、該貴金属はＰｔ，Ｐｄおよびこれらの組み
合わせからなるグループから選択することを特徴とする
請求項３３記載のガス混合物変性方法。 - 【請求項３５】 前記オープンセルの少なくとも一部は
三方向触媒で触媒化されていることを特徴とする請求項
２９記載のガス混合物変性方法。 - 【請求項３６】 前記一装置にＮＯｘ，ＣＯおよび炭化
水素からなる別のガス混合物を通過させる段階をさらに
具備しており、前記別のガス混合物はの温度は吸着され
た炭化水素を脱着させるのに十分な温度であり、また、
ＮＯｘ，ＣＯと炭化水素を前記三方向触媒で無害物質に
変換させるのにも十分な温度であることを特徴とする請
求項３５記載のガス混合物変性方法。 - 【請求項３７】 前記活性粉末材料は触媒材料からなる
ことを特徴とする請求項２３記載のガス混合物変性方
法。 - 【請求項３８】 前記触媒材料は、ＮＯｘをアンモニア
と反応させる触媒からなっており、ＮＯｘとアンモニア
からなるガス混合物を前記ＮＯｘとアンモニアの反応用
前記一装置の内部に流入させて前記触媒が存在している
中で無害物質を生成することを特徴とする請求項３７記
載のガス混合物変性方法。 - 【請求項３９】 前記一体型本体はハニカム構造体であ
ることを特徴とする請求項２３記載のガス混合物変性方
法。 - 【請求項４０】 ａ） ｉ）流入端、流出端、該流入端から該流出端まで延在し
ている複数のセルからなる一体型本体と、 ｉｉ）前記本体に接触した触媒とから構成された第二装
置を前記第一装置の下流側に配設する段階と、 ｂ）前記第一装置からの前記変性混合物を前記流入端か
ら前記第二装置の内部に流入させて前記変性混合物をさ
らに変性する段階と、 ｃ）さらに変性された前記変性混合物を前記第二装置の
前記流出端を通過させる段階をさらに具備していること
を特徴とする請求項２３記載のガス混合物変性方法。 - 【請求項４１】 前記ガス混合物は炭化水素を含有して
おり、前記活性粉末材料は、前記ガス混合物の温度で前
記炭化水素の少なくとも一部を吸着できる吸着剤を含有
していることを特徴とする請求項４０記載のガス混合物
変性方法。 - 【請求項４２】 前記第二の装置の触媒は三方向触媒で
あることを特徴とする請求項４１記載のガス混合物変性
方法。 - 【請求項４３】 前記ガス混合物が前記第一および第二
装置を通過した後に他のガス混合物を前記第一および第
二装置内に流入させるものであり、前記他のガス混合物
はＮＯｘ，ＣＯと炭化水素を含有しており、また、該混
合物の温度は前記吸着された炭化水素を脱着し、ＮＯ
ｘ，ＣＯと炭化水素を前記三方向触媒で無害物質に変換
するのに十分な温度であることを特徴とする請求項４２
記載のガス混合物変性方法。
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