JPH08509651A - 気相からの沈着による金属触媒回収のための触媒ベッセル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 自動車排気ガスなどからの触媒金属を吸着し、三元触媒反応を行う触媒ベッセル（８）が提供され、このベッセルは、上流端（１２）における導入口（１０）、導入口（１０）の下流に位置する複数の触媒室（１８、２０、２２、５２）、及び導出口（５４）、を有する。触媒室の少なくとも一つは、好ましくは鋼製の複数のシート部材（６０、６２）を有し、シート部材は、貴金属及び非貴金属からなる群から選ばれる金属、より特定すると白金、ロジウム、レニウム、パラジウム及び金からなる群より選ばれる金属、の沈着に適している。ベッセル（８）は、溶液やガソリン添加剤などの金属触媒の液体源、金属触媒を燃焼系に添加する手段、及び触媒ベッセルを含む触媒系中で使用することができ、触媒ベッセルは、金属触媒を捕集し、自動車排気ガス最終産物などの出発物質の三元触媒変換部位である。

Description

【発明の詳細な説明】 気相からの沈着による金属触媒回収のための触媒ベッセル 発明の分野 本発明は、触媒ベッセルに関し、更に詳しくは、自動車排気ガス変換のため、 気相からの沈着による金属触媒回収のためのベッセルに関する。 本発明の背景 自動車エンジン等から排出される一酸化炭素（ＣＯ）及び未燃炭化水素の同時 酸化、及び窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元（三元触媒作用）に至る燃料燃焼プロセ スにおいて、触媒を使用する必要が長い間感じられてきた。触媒の役割、特に自 動車燃料制御における三元触媒については当業界で広く研究されてきた。例えば テイラー著”自動車用触媒転換器、「触媒作用、科学と技術、１１９−６７頁（ アンダーソン外編、１９８４年）」には制御技術、三元触媒の組成及び触媒坦体 を記述している。 従来の自動車排気ガス変換用システムは、あらかじめ製造され坦持される触媒 、典型的には、触媒物質の積層状固体が用いられており、セラミック或は金属状 物質上に支持され、自動車の排気部位に配置されている。従来技術においては、 触媒ベッセル、基体、セラミック或いは金属類が触媒の薄め塗膜層を用いてあら かじめ製造され、ついで、その層が触媒転換部位となる。固体を通じて排気ガス が通過するにつれて、層状に存在する触媒金属がＣＯ、ＮＯｘと未燃炭化水素を ＣＯ₂、Ｎ₂及びＨ₂Ｏに変換される。しかし、固体状層型触媒コンバータは遂に その能力を失うようになり、エンジン排 気部分において除去と交換が必要となる。三元触媒作用を可能とする現在の技術 ではロジウム及び白金を坦持した装置を含み、下記反応のための好ましい触媒と してロジウム等の貴金属が用いられる： ＮＯ＋ＣＯ……→１／２ Ｎ₂＋ＣＯ₂ 白金は、ＣＯと未燃焼炭化水素の酸化に好ましい触媒である。 貴金属類は高価であり、特にロジウムは供給が限られている。このことは、三 元触媒反応におけるロジウムの現在消費量がＲｈ／Ｐｔ鉱山埋蔵量を超えている 事実によって加速される。かくして、貴金属使用量の減少が三元触媒反応の課題 である。従って、排気ガス制御に他の方策を開発する必要がある。 自動車の排気系において、慣用の補足的な、あらかじめ製造される薄め塗膜を 有する触媒コンバータを使用せずに、自動車排気を変換しうる別の触媒ベッセル の必要性がある。同様に、触媒の供給量を低減するために高い効率で排気を変換 する金属触媒を含む別の触媒ベッセルの必要がある。 本発明の目的及び概要 前述の観点から、本発明の目的は、自動車エンジンからの排気ガス類を効率良 く変換する触媒ベッセル、特に、三元触媒反応を効率よく進行させるベッセルを 提供することにある。 本発明の別の目的は、エンジンの排気部分内に補足的な、あらかじめ製造され 、薄め塗膜を有する触媒コンバータを必要とせずに自動車排気ガス類を変換しう る触媒ベッセルを提供することにある。 本発明の更に別の目的は、金属基体を有するベッセルであって、前記金属基体 が、特別の薄め塗膜を必要とせず、排気ガスの三元触媒変換のための、溶液や気 相からの触媒金属を効果的に吸収しうるベッセルを提供することである。本発明 のこれらの目的及びその 他の目的は、上流端の導入口と、導入口の下端に位置する複数の触媒室を有し、 触媒室の少なくとも一つは、好ましくは鋼から形成される複数のシート部材であ って、貴金属又は非貴金属の群より選ばれた一種又は数種の金属、更に詳しくは 白金、ロジウム、レニウム、プラジウム及び金のうちから選ばれた金属の沈着の ために適したシート部材、を含む触媒室、及び導出口、を有する触媒ベッセルに より達成される。 図面の簡単な説明 図１は、本発明による触媒ベッセルの側面断面図である。 図２は、図１に示す触媒ベッセルの後部断面図である。 図３は、本発明の触媒ベッセルの触媒室内に収容されたシート部材の第一実施 態様を示す正面断面図である。 図４は、本発明の触媒ベッセルの触媒室内に収容されたシート部材の第二実施 態様を示す正面断面図である。 図５は、本発明の触媒ベッセルの触媒室内に収容されるシート部材の第三実施 態様を示す正面断面図である。 図６は、第一及び第二シート部材の複合体を示す図３のシート部材の第一実施 態様の正面断面図である。 好ましい実施態様の詳細な説明 本発明の触媒ベッセルは、上流端の導入口、導入口での下流に位置づけする複 数の触媒室を有し、少なくとも一つの触媒室が、複数のシート部材であって、好 ましくは鋼によりつくられ、貴金属及び非貴金属からなる群より選ばれた一種も しくは多種の金属、特に白金、ロジウム、レニウム、パラジウム及び金のうちか ら選ばれる金属の沈着に適したシート部材、及び導出口を含む。本ベッセルは、 溶液あるいは燃料添加物としての金属触媒の液体源、金属触媒を直接に燃料系へ 添加する手段、及びこの触媒ベッセルからなる触媒系に有用であり、この触媒ベ ッセルは、好ましくは（排気ガス等の）気相から金属触媒を集めるのであり、自 動車排気などの出発物質を最終生成物に変換する部位である。 この触媒容器は、燃焼室の下流に位置し、触媒を受取り、自動車排気ガス類を ＣＯ₂、Ｎ₂及びＨ₂Ｏへ極めて効率的に変換する反応部位の役割をする。本触媒 ベッセルは、触媒を保媒を保持し、ベッセルを流れる自動車排気ガスの反応のた めに触媒を充分に利用することが出来る暴露面を持つように構成されている。 本発明のベッセルは、外殻と内部作動体を有し、触媒金属の収集及び触媒によ る変換部位として働く。触媒ベッセルの作動体の構成に使用される物質は、溶液 又は気相、特に排気ガス源から触媒金属の吸着後処理が可能な金属或いはセラミ ックの、どのような熱安定を有する材料であっても良い。好ましい材料は、鋼そ の他の鉄主体の合金である。 本発明の特に好ましい実施態様では、ベッセルの作動体は、低炭素含有鋼を使 用したものである。鋼は好ましくは触媒ベッセルの組立以前に処理する。低炭素 鋼とは、炭素含有率が約０．５重量％以下のものである。 特に、低炭素鋼の処理は、好ましくは（ａ）最も好ましくは、ＮａＯＨ又はＫ ＯＨ熱溶液、好ましくは５０〜６０％溶液により３０〜４０分間鋼を洗浄し、（ ｂ）蒸留水にて洗し、（ｃ）弱ＨＣｌ溶液、好ましくは１２〜１５％溶液により ２０〜３０分間洗浄する浸漬処理をし、（ｄ）再度蒸留水で洗浄し、（ｅ）２． ５〜３時間、約４００℃にまで加熱する工程を含む方法により処理する。これら の処理は、一般には、顕著なオレンジ色または灰色を鋼表面（Ｆ ｅｘＯｙ）に付与する。好ましくは、第二回目の蒸留水による洗浄及びこれに続 く加熱処理を三回まで繰返し、ゆるやかな、明るいオレンジ色の層を鋼表面に生 成させる。 更なる前処理として、初期触媒ベッセル能力を高めるために表面に触媒金属を しみ込ませることが望ましい。この補足的な前処理は、鋼を触媒液に露出させる こと、好ましくは１〜２分間触媒液に浸漬させることからなる。溶液は、約０． ２〜約０．２５ｇ／リットルのＰｔ、約０．１ｇ／リットルのＲｈ、そして約０ ．３〜約０．７ｇ／リットルのＲｅを含有することが望ましい。最も好ましい実 施態様では、これらの金属は、Ｈ₂ＰｔＣｌ₆、ＲｈＣｌ₃，及びＮＨ₄ＲｅＯ₄と して溶液中に存在する。この浸漬の後、鋼は、初期温度が７０℃乃至１００℃の 炉で３０乃至４０分間、６５０℃の温度でカ焼し、次いで、好ましくは冷却空気 のジェットで冷却することが好ましい。 鋼が露出される触媒溶液は、Ｈ₂ＰｔＣｌ₆、ＲｈＣｌ₃・４Ｈ₂Ｏ、ＲｅＯ₇及 びＮＨ₄ＲｅＯ₄のいくつかを含む溶液であることが好ましい。特に、以下の四種 の溶液が最も有効である。第一の溶液は、Ｈ₂Ｏの３０ｍリットルにＨ₂ＰｔＣｌ₆ を１．３２６１ｇ溶かしたものを、２０ｍリットルの水に溶かした０．３３５ ０ｇのＲｈＣｌ₃・４Ｈ₂Ｏ、３０ｍリットルの水に溶かした０．９０７８ｇのＲ ｅ₂Ｏ₇及び、１ｍリットルの酢酸（ＣＨ₃ＣＯＯＨ）、に完全に混合する。この 溶液は、好ましくは蒸留水を１：１の割合をなすように加えて稀釈する。 第二、第三、第四の溶液の調整方法は、蒸留水による稀釈をも含め、第一の溶 液の場合と同様である。しかしながら、第二の溶液ではＲｈＣｌ₃・４Ｈ₂Ｏの量 は約２倍である。第三、第四の溶液では、ＲｈＣｌ₃・４Ｈ₂Ｏの量は第二の溶液 のほぼ同量であるがＲｅ₇Ｏ₇ に代えてほぼ１．９８０５ｇのＮＨ₄ＲｅＯ₄を用いる。第三の溶液は酢酸を含有 しない点で第四の溶液と異なる。 本発明の他の実施態様では、ベッセルの作動体は、ステンレス鋼からつくられ る材料を含む。例えば、鋼は約２３重量％のＣｒ、５％のＡｌ、≧０．１％のＣ 、≧０．５％のＳｉ、≧０．２５％のＰ、そして少量のＳとＴｉを含む。他の例 のステンレス鋼は、ＡＳＭＥ標準４０９Ｌと４１０Ｌに準拠したものである。ス テンレス鋼が本発明のベッセルに用いられる場合、気相から触媒金属を吸着する に適した酸化型表面（ＦｅｘＯｙ）を生成するために、鋼を熱濃硫酸、好ましく は約９０％溶液にさらすことが好ましい。この処理は、表面のＣｒ部分を除去す ると考えられている。次いで、約２〜３時間過酸化水素の流れにより乾燥するこ とが望ましい。典型的には、このような処理の結果、顕著なオレンジ或は灰色層 が形成され、これはステンレス鋼表面が酸化されていることを示す。 ベッセルは、好ましくは、一連の触媒室を有するマフラー或はマフラー様の装 置であって、触媒室のそれぞれは、シート部材の複数列を有する。シート部材の 前処理された表面により、触媒溶液からの金属触媒及び排気ガスが、ベッセルに 十分に保持され次いで通過していくガスを変換させることができる。 特に、燃焼室からベッセルを通過する排気ガスは、触媒と接触してＮ₂、ＣＯ₂ 及びＨ₂Ｏに変換される。ＣＯと未燃焼炭化水素は酸化され、ＮＯｘは金属部位 上で還元される。変換後生成物が脱着されることによりこの部位は更に変換に利 用しうる。ベッセル内の触媒反応は、三元触媒反応、即ちＣＯの酸化、未燃焼炭 化水素の酸化、そしてＮＯｘの還元である。 本発明の触媒ベッセルは、燃焼室から送られる排気ガスの三元触 媒反応を行いうるよう気相から触媒金属を吸着する特異な能力を発揮する。本発 明の顕著な面は、燃料添加剤或は液状触媒溶液からの触媒金属を含む気相源から の、金属の沈着に適したベッセル作動体の広い表面を形成したことである。広い 表面は、触媒金属吸着のため、及び触媒変換のための部位である。好ましい表面 は、鋼基体のように金属基体の酸化された面を含む。触媒部位が薄め塗膜内にあ る従来技術の触媒コンバータと異なり、本発明においては、好ましくは、基体そ れ自体が触媒的変換のための第一義的部位である。 従来技術のあらかじめ製造されたコンバータの場合、触媒金属の層は時間の経 過につれ被毒するため、コンバータは、徐々に非効率的となり取代えることが必 要になる。本発明のベッセルによれば、基体が排気ガスからの気相沈着による触 媒金属を受け取るのに適しているので、触媒金属がベッセルに供給され所望レベ ルの変換能力が長い期間に渡り保持され、ベッセルの早過ぎる有毒化が避けられ る。 図１において、本発明の触媒ベッセル８が示されている。本ベッセル８は導入 管１０を含み、それは好ましくはその上流端で自動車エンジンの燃焼システムに 、フランジ１４を通じて連結している。 導管チューブ１０はその下流端１６で３つの異なった触媒室１８、２０、２２の うちの１番目に位置している１８に連結している。 別法として、第２の導入ライン２４はその上流端２６にて、排気ガスの第２の 導入を受けることができるように自動車エンジンの燃焼システムに連結している 。好ましくは、第二の導入ラインにある複数の穴を通じて、第二の排気ガス源を 容器８の中央部に導入するために、第二の導入ライン２４は触媒容器８の作動体 内で伸長し連結される。 複数の外部チューブ３４は、それらの上流端３５にて、好ましく は溶接された状態で、中央部分３０の下流に位置する第一しきり３６に連結する 。また、チューブ３４は好ましくは溶接された状態で、その下流端４２において 、中央部３０から更に下流に位置する第２しきり４０に連結される。外部チュー ブ３４の数と位置は変えることができるが、好ましくは、図２のごとく（図１の ライン２−２に沿った断面の背面図）、中央部チューブ４４の外周に位置し、円 形に構成された８本の外部チューブ３４を、第１しきり３６から第２しきり４０ の長さに沿って外部チューブ３４のそれぞれが中央チューブ４４に併行となるよ うに設置する。 再び図１を参照に、中央チューブ４４は、好ましくは溶接された状態で、第２ のしきり４０に連結する。中央チューブ４４は（開かれた）一端部４６から、好 ましくは中央チューブ４４の円周にお互い一定の距離を置いて設置された、異な る穴４８を複数有する第一、第二しきり３６、４０の間に位置するチューブの少 なくとも１部に通じる排気ガス通路を形成する。 中央チューブ４４のもう一つの端５０は封じてある。 それ故、第一のしきり３６は外部チューブ３４を除いて、完全に触媒用ベッセ ルを分断している。第二のしきり４０は外部チューブ３４及び中央チューブ４４ を除き、触媒用ベッセルを更に完全に分断している。 第四の触媒室５２は第二のしきり４０の下流に位置している。触媒用ベッセル は好ましくは４つの触媒室、１８、２０、２２、５２を含むが、触媒室の数は変 えることができる。 出口管５４は触媒ベッセルの第一、第二のしきり３６、４０の間の触媒用ベッ セル８の部分から放射状に延びている。出口管５４は空気中等のシステムの出口 に導かれている。 本発明において例示されている実施態様において、触媒用ベッセ ル８は下記に示す寸法である。触媒用ベッセル８の全長ｚは５８５ｍｍであり、 触媒室１８、２０、２２、５２の各々の上流端と下流端の間の距離ａは５５ｍｍ 、第１第２のしきり３６、４０の距離ｂは８０ｍｍ、第４の触媒室５２の下流端 ５６と触媒用ベッセル８の下流端５８の距離ｃは４６ｍｍ、外部チューブ３４各 々の内径ｄは１６ｍｍ、そして中央チューブ４４の内径は４０ｍｍである。 図３から図５は、３つの横断面図であり、好ましくは１種以上の選択可能な内 部形状であり、及び好ましくは触媒質１８、２０、２２、５２の各々である。図 ３に示されているような形状は効力のある高い水準において作動するようなもの であることが好ましい。 第３図に示されている、第１の波状シート部材６０は、第２の波状シート部材 ６２の上部に設置されている。第一の波状シート部材６０は、好ましくは下りス ロープ部材７０と順番に連結している上部水平部材６８、またそれに順番に連結 している上がりスロープ副部材６６、またそれに順番に連結している下部水平副 部材６４の繰り返される４つの副部材構造を含む。第二の波状シート部材は好ま しくは湾曲している下部７１と連結部７３と実質上直線的に連結している上部７ ２を有する波状形のものである。下部及び上部湾曲部７１、７２のそれぞれは好 ましくは半径約０．２ｍｍの円の円弧である。第一及び第二の波状シート部材６ ０、６２の各々は好ましくは触媒室全体にわたって広がっている。 第一の波状シート部材６０の下部水平副部材６４の各々は第二の波状シート部 材６２の対応する上部７２に連結するように、第一及び第二の波状シート部材６ ０、６２は連結している。好ましくは、同一の第一−第二の波状シート部材構成 物は触媒室の高さ全体をうめるようにお互いに上部で連結している。特に図６に 示されているように、第一の波状シート部材６０の上部水平副部材６８のそれぞ れが付加的な第二の波状シート部材７４の対応する下部７６に連結するように、 付加的な第二の波状シート部材７４は第一の波状シート部材６０の上部で連結さ れる。付加的な第一の波状シート部材７７は付加的な第二の波状部材７４等の上 部で連結している。 図３に示されている形状が例示されている実施態様において、第一及び第二の 波状シート部材は下記のような寸法である。 ｆ＝４ｍｍ ｇ＝０.７ｍｍ ｈ＝１.３ｍｍ ｉ＝０.１ｍｍ ｊ＝１.７５ｍｍ ｋ＝２ｍｍ ｌ＝０.０５ｍｍ ｍ＝１.１ｍｍ 図４は第２の可能な触媒室の内部形状を示す。特に図３に示される第一の波状 シートと形状が類似の第一の波状シート部材７８はその下部水平副部材８０の各 々において、第二の水平シート部材８２と連結している。図３の類似物である図 ４に示される第一及び第二のシート部材の各々は好ましくは触媒室全体にわたっ ている。加えて、同一の第一−第二のシート部材構成物は好ましくはお互いの上 部で触媒室の高さ全体をうめるように連結されている。特に、付加的な第二の水 平シート部材８４は、第一の波状シート部材７８の上部水平副部材８６等の各々 において第一の波状シート部材上で連結されている。図４にあるような形状の例 示された実施様態において、第一及び第二のシート部材は下記の寸法である： ｎ＝４ｍｍ ｏ＝０.７ｍｍ ｐ＝１.３ｍｍ ｑ＝０.２ｍｍ ｒ＝１.７５ｍｍ ｓ＝０.２ｍｍ 図５は触媒室の第三の可能性のある内部形状を示したものである。特に第一の 波状シート部材８８は第二の水平シート部材９０の上部に位置している。第一の 波状シート部材８８は波状形をしており、好ましくは、下部湾曲部９２、上りス ロープ９４、上部湾曲部９６及び下りスロープ部９８を含む。下部及び上部の湾 曲部９２、９６のそれぞれの内面は、好ましくは半径約１．６ｍｍを有する円の 円弧である。第一の波状シート部材８８はその下部湾曲部９２の各々において、 第二の水平シート部材９０と連結されている。 図３及び４の類似物である、図５に示されているような第一及び第二シート部 材８８、９０の各々は、好ましくは触媒室全体に広がっている。加えて、同一の 第一−第二のシート部材構成物は好ましくは触媒室の全高をうめるようにお互い の上部で連結されている。特に付加的な第二の水平シート部材１００は第一の波 状シート部材８８の上部湾曲部９６等の各々において第一の波状シート部材８８ の上部で連結されている。 図５に示された形状の例示された実施様態において、第一及び第二のシート部 材の形状は下記のようである： ｔ＝０.８ｍｍ ｕ＝３ｍｍ ｖ＝０.８ｍｍ θ＝９０゜ 運転時には、ベッセル８は触媒収集と反応部位として働く、本願内に参考文献 として記載した、それぞれ１９９２年２月２５日出願の米国特許出願第０７／８ ４１、３５６号及び第０７／８４１、３５７号には、金属触媒の源となりうる触 媒溶液と、本発明の触媒ベッセルを収納できる触媒システムについて更に完全に 記載されている。本触媒は適切な溶媒中に一種またはそれ以上の金属化合物を含 んだ液状触媒溶液のように、一種またはそれ以上の金属化合物を含む触媒源に由 来することが望ましい。燃焼エンジンからの排気の触媒的制御のためのガソリン 添加物と題する出願した同時継続出願では、本発明のベッセルに触媒金属を供給 する別なる有用なシステムを記述している。この出願の記述はここに参考として 含まれている。この後者の出願に記されたガソリン添加物としての触媒源は、本 発明のベッセルに供給される触媒金属として好ましい。本発明に有用な金属は非 貴金属、更にレニウム、及び貴金属、更に白金、ロジウム、パラジウム及び金を 含む。 触媒溶液が触媒源として用いられる場合、金属は塩化物、カルボニル、過レネ ート及び酸化物といった化合物として溶液中に存在できる。好ましい金属化合物 の溶媒は、グリコール誘導体で、特にジグライム［ＣＨ₃Ｏ（ＣＨ₂）₂Ｏ（ＣＨ₂ ）₂ＯＣＨ₃］、トリグライム及びテトラグライム等のジエチレングリコール誘導 体である。他の好ましい溶液はＮ−メチルピロリドン及びアルコキシエチルエー テル類等のアルキルピロリドン類を含む。ジグライムは特に好ましい溶媒である 。最も好ましい実施態様では、溶液はジグライム中にＨ₂ＰｔＣｌ₆・６Ｈ₂Ｏ、 ＬｉＲｅＯ₄及びＲｈＣｌ₃・４Ｈ₂Ｏを含 む。 本溶液は、少量の溶液を導入するポンピング或いは原子化等により触媒システ ム内に導入することが出来る。溶液内の金属触媒は、システム中を運ばれるが、 燃焼室を通じて導入管１０に至る自動車エンジンの空気吸入によるのが好ましい 。 別法として、好ましくは、ガソリンの貯蔵室に直接入れたり、ガソリンの流路 にとりつけたりできるように、金属含有化合物を固まりに成形したり、金属含有 化合物を含むフィルターを作る等して、触媒金属を燃焼システム中のガソリンに 溶かすことができる。 燃焼システムに導入された後、金属触媒は管１０からベッセル８内に運ばれ、 主として、触媒室１８、２０、２２、５２に含まれるシート部材の多数の表面に 沈積する。金属触媒は、ついで、導入管１０あるいは第２導入ライン２４を通っ て、ベッセル８に入る燃焼室からの排気のための反応部位として働くことができ る。金属触媒は、反応時間中補充することも出来、好ましくは米国特許出願第８ ４１，３７５号に記載されているシステムを用いて気相より加える。触媒源は、 米国特許出願第８４１、３５６号に記載されたような溶液、あるいは出願した同 時継続出願に記載されたような反応時間にわたって燃焼システムに触媒金属を放 出して、ゆっくり溶ける固型触媒源、あるいは、他の好適な触媒源、または送利 手段であってよい。 理論により束縛されることは望ましくないが、金属触媒が表面に吸着され、分 散されることで、反応に使える充分な量の貴金属表面が得られると信じられてい る。本発明のシステムでは従来システムの触媒コンバータよりも、多くの金属触 媒部位が反応に利用可能であると信じられている。 触媒がベッセル８中の作用体表面に吸着すると、従来知られてい る排気の三元触媒作用が起こると信じられている。すなわち、不燃焼炭化水素は 酸化され、ＣＯは酸化され、そしてＮＯｘはＨ₂Ｏ、ＣＯ₂、及びＮ₂に還元され る。酸化と還元が行われた後、Ｈ₂Ｏ、ＣＯ₂、及びＮ₂生成物は放出されて、そ の部位は更なる反応に利用可能となる。ベッセル８内にある触媒は、燃料添加物 、あるいは追加の触媒原料液をシステムへ添加する事により、連続的あるいは定 期的に補充することができる。 ここで、触媒ベッセル８を通る排気の流れを、図１中の方向を示した矢印を参 照して記載する。自動車エンジンの燃焼システムからの排気は、導入管１０でベ ッセル８に入る。その後、排気は、最初の３つの触媒室１８、２０、２２、詳細 に述べると、好ましくはこれら触媒室１８、２０、２２のそれぞれに含まれるシ ート部材の間を通り抜ける。中央部分３０では、燃焼システムから導入管１０を 通ってくる排気は、第２導入ライン２４内の穴３２を通って燃焼システムから供 給される第２の排気源と合流する。 次いで、排気は外側チューブ３４を通り、第４の触媒室５２を通り、中央チュ ーブ４４内の通路を逆方向に通って通過する。排気は、穴４８を通って中央チュ ーブ４４を出て、その後、出口管５４を通って、ベッセル８から出る。三元触媒 作用は、実質上、管１２の導入口から、管５４の導出口に至るベッセル８全体を 通して起こると信じられている。 本発明の触媒システムを使用した結果、燃料を食わない状況で自動車エンジン を運転することが可能になり、これによってガソリンの節約が増大することがわ かった。７６％のＮ０ｘ、９４％のＣＯ、及び９４％の不燃焼炭化水素を変換す るという現在の米国汚染度基準を満たすために、充分に排気を変換するように適 応させた従来の自動車エンジンは、０．９０から１．０３の空気ナンバー（１． ０ の空気ナンバーは、化学量論的な空気：燃料の重量比の１４．７：１に等しい） で運転しなければならない。本発明の触媒システムを用いると、エンジンを１． １０を越える空気ナンバーで運転し、なお、汚染度基準を満たすことが可能であ る。 加えて、本発明の触媒ベッセルをマフラーシステムとして用いることで、多く の従来のマフラーシステムよりも圧力を減少させ、従って騒音を抑えることがわ かった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 モンタノ，リチャード アメリカ合衆国，バージニア 22180，ビ エナ，サウスイースト，パーク ストリー ト 607 (72)発明者 カルネル，バニアミン ロシア共和国，117292，モスコー，プロフ ソユズナヤ，24―１―67 (72)発明者 ブラジン，アレクサンドル ロシア共和国，109712，モスコー，サリン スキイ，2071 (72)発明者 モイセーフ，ニコライ ロシア共和国，115408，モスコー，ブラツ ェフスカヤ，35―３―467, (72)発明者 ソルントセフ，コンスタンティン ロシア共和国，117421，モスコー，ノバト ロフ，34―３―42 (72)発明者 ブスラエフ，ユリ ロシア共和国，117420，モスコー，プロフ ソユズナヤ，43―１―116

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．気相からの沈着により金属触媒を吸着し、排気ガスの三元触媒作用を行う ための触媒ベッセルであって、 上記触媒ベッセルの上流端の導入口、 上記導入口の下流に位置する少なくとも一つの触媒室であって、第二波形シー ト部材に接続する第一波形シート部材を含み、上記第一及び上記第二波形シート 部材の少なくとも一つが、下側及び上側平面副部材が交互することにより交互に 昇り降りする傾斜副部材を有する、触媒室、および 導出口、 を有する触媒ベッセル。 ２．少なくとも一つの波形シート部材が、低炭素鋼であって、 （ａ）鋼をＮａＯＨとＫＯＨの少なくとも一種を含む溶液で洗浄し、（ｂ）蒸留 水で洗浄し、（ｃ）ＨＣｌ溶液に露出させることによる処理をし、（ｄ）蒸留水 で洗浄し、（ｅ）４００℃までの温度に加熱する行程により処理される請求項１ 記載の触媒ベッセル。 ３．熱処理を約３回、２．５及至３時間おこなう請求項２記載の触媒ベッセル 。 ４．少なくとも一つの波形シート部材が濃硫酸にさらすことにより酸化され、 蒸留水で洗浄され、Ｈ₂Ｏ₂の流れで乾燥されたステンレス鋼である請求項２記載 の触媒ベッセル。 ５．ステンレス鋼が、４０９Ｌと４１０Ｌステンレス鋼よりなる群より選ばれ た組成を有する請求項４記載の触媒ベッセル。 ６．鋼を更に、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｐｄ及びＡｕからなる群より選ばれた一種 又は数種の触媒金属を含む触媒溶液に暴露処理し、約６５０℃の温度でカ焼する 処理が施される請求項４記載の触媒ベッ セル。 ７．触媒溶液が、約０．２−約０．２５ｇ／リットルのＰｔ、約０．０５から 約０．１ｇ／リットルのＲｈ、及び約０．３−約０．７ｇ／リットルのＲｅを含 む溶液である請求項６記載の触媒ベッセル。 ８．触媒溶液がＨ₂ＰｔＣｌ₆、ＲｈＣｌ₃、及びＮＨ₄ＲｅＯ₄を含む請求項６ 記載の触媒ベッセル。 ９．下部及び上部平面副部材が互いに平行している請求項１記載の触媒ベッセ ル。 １０．下部及び上部平面副部材が相互に平行である請求項９記載の触媒ベッセ ル。 １１．第一及び第二の波形シート部材のそれぞれが触媒室全体を横切っている 請求項１記載の触媒ベッセル。 １２．触媒室がさらに複数の、交互に配置される第一と第二の波形シート部材 を含む請求項１記載の触媒ベッセル。 １３．第一波形シート部材それぞれの下部平面副部材のそれぞれが、対応する 第二波形シート部材の一つの上部わん曲副部材と接続している請求項１２記載の 触媒ベッセル。 １４．第一波形シート部材それぞれの上部平面副部材のそれぞれが、対応する 第二波形シート部材の一つの下部わん曲副部材と接続している請求項１２記載の 触媒ベッセル。 １５．気相の沈着により、金属触媒を吸収し、排気ガスの三元触媒作用を行う ための触媒ベッセルの形成方法であって、 触媒ベッセルの上流端に導入口を形成し、 導入口の下流に少なくとも一つの触媒室を形成し、前記触媒室が鋼パッキン グ部材を有し、 導出口を形成し、 前記パッキング部材を、（ａ）鋼をＫＯＨを含む溶液で洗浄し、（ｂ）蒸留水 で洗浄し、（ｃ）ＨＣｌ溶液に露出させることによる処理をし、（ｄ）蒸留水で 洗浄し、（ｅ）４００℃までの温度に鋼を加熱する工程により処理することを含 む方法。 １６．パッキング部材が、濃Ｈ₂ＳＯ₄に暴露することにより酸化され、蒸留水 により洗浄され、Ｈ₂Ｏ₂の流れで乾燥されるステンレス鋼である請求項１５記載 の方法。 １７．ステンレス鋼が、４０９Ｌと４１０Ｌステンレス鋼からなる群から選ば れた組成を持つ請求項１６記載の方法。 １８．更に、Pt、Ｒh、Ｒe、Pｄ及びAuからなる群から選ばれた一種又は数種 の触媒金属を含む触媒溶液へ鋼を暴露し、好ましくは約６５０℃の温度で鋼をカ 焼する請求項１５記載の方法。 １９．触媒溶液が約０.２-約０.２５ｇ／リットルのPt、約０.０５-約０.１ｇ ／リットルのRh、約０.３-約０.７ｇ／リットルのReを含有する請求項１８記載 の方法。 ２０．下部及び上部平面状副部材と第二の平面シート部材が水平に並べられて いる請求項８記載の触媒ベッセル。 ２１．触媒室が、更に、複数の、交互する第一の波形シート部材及び第二の平 面シート部材を有する請求項８記載の触媒ベッセル。 ２２．金属触媒源と、前記触媒源から燃焼系へ金属触媒を添加する手段とを有 する触媒系において、気相からの沈着により触媒金属を吸収するための触媒ベッ セルが、 金属触媒を受取るため触媒ベッセルの上流端の導入口、 上記導入口の下流に位置する少なくとも一つの触媒室であって複数の波形シー ト部材を含む触媒室、および 金属触媒が沈着しうるようにした導出口、 を有する触媒ベッセル。 ２３．波形シート部材の少なくとも一つが、交互する下側及び上側平面副部材 により接続されている昇りスロープと降りスロープ副部材を含む請求項２２記載 の触媒ベッセル。 ２４．更に、複数の触媒室を導入口の下流に有する請求項２３記載の触媒ベッ セル。 ２５．更に、中央管と、中央管の囲りに円形状に配置した複数の外部管を有す る請求項２２記載の触媒ベッセル。 ２６．中央管が、中央管周囲を囲んで複数の孔を有する請求項２５記載の触媒 ベッセル。 ２７．更に、触媒ベッセル本体を通る第二の導入口ラインを有する請求項２２ 記載の触媒ベッセル。