TW481586B - Catalyst members having electric arc sprayed substrates and methods of making the same - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 B7 五、發明說明（1 ) 相關應用的對照 本申請案爲共同審理中的美國專利申請案第〇 9/ 0 7 1 ’ 6 6 3 號，Michael P· Galligan 等人，1 9 9 8 年 5 月 1 日建檔，標題爲' CATALYST MEMBERS HAVING ELECTRIC ARC SPRAYED SUBSTRTES AND METHOD OF MAKING THE SAME 〃之部份連續申請案。 發明之背景 發明領域 本發明與經觸媒化的基材，亦即與包含基材上所被覆 的觸媒物質之觸媒構件有關，以及與其製備方法有關。較 偏好的是本發明與包含被覆以金屬固定層之基材的經觸媒 化的基材以便提高觸媒物質對基材之黏著力或促進在罐壬 內安裝觸媒構侏有關。 相關技藝 美國專利第5，204，302號，I.V. Gorynin等人 於1 993年4月20日提出，標題爲、' Caulyst Composition and a Method For Its Preparation r/ ，並且在下 文中被稱作/ 3 0 2號專利〃 。> 3 0 2號專利揭橥在 底金屬上的多層觸媒物質。底金屬（第4行，64 — 68 列）可以是任何熱安定的金屬（包括不銹鋼及低合金鋼） ，/ 3 0 2號專利敘述不論使用哪種型式的基材，在黏合 層的性能方面都察筧不到差異。如本專利圖1所示及第4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -4- .!1 訂· — I -線 ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

481586 A7 B7 五、發明說明（2 ) 段第3 2列所敘述的，使用火焰噴射或電漿噴射裝置（圖 2及第5段第3 2列）在底金屬1 1上形成膠黏副層1 2 ，它在固體橫截面上展現似緊密（固體）平板般的結構。 膠黏副層1 2含有由一些金屬配對（包括鋁及鎳）所構成 的自黏性金屬間化合物（如/ 3 0 2號專利第5段第1 一 6列所描述的）。根據火焰噴射操作及電漿噴射操作之高 溫是要製造由基材1 1與基材1 2的材料擴散橫越彼此的 界面（第4段，3 7 — 4 1列）所造成的擴散層（圖1之 1 3 )。觸媒活性層1 4 (圖1 )被噴射在副層1 2的頂 上，且具有遠離界面（第5段，7 - 24列）而觸媒活性 物質含量漸增的分級組成物。繼媒活性層可以是氧化鋁， 偏好r -氧化鋁，並且可以進一步包括指定的查屬氧化物 安定劑（如Ca〇，Cr2〇3等）以及金屬氧化物觸媒物 質（如Ζι·〇2，Ce2〇3等）。多孔層18 (圖1及第 5段，2 5 - 3 2列）含有若干觸媒活性成份及過渡金屬 氧化物作爲孔洞成形化合物（如Μ n C〇3，N a 2 C〇3 等）的分解產物，它也許是碳酸鹽或氫氧化物（第7段， 40 - 45列）熱分解（見第7段，37 — 45列）所放 出的氣體所形成的孔洞。如第5段第4 4列及第7段第 3 7列所描述的，藉由連續式電漿噴射操作而施用副層 1 2，觸媒活性層1 4及多孔層1 8，操作中粉末2 1 ， '2 8及3 3 (圖2 )以預先選擇的順序及預先選擇的區間 被送進電漿噴射中。可以把任選的活化劑被覆1 9施用於 多孔層上，而偏好利用磁控管式濺鍍（見第4段，5 6 - 乂 · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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艎濟部會慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -5- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 B7 五、發明說明（3 ) 6 3列及第8段2 4列）。 美國專利第4，027，367號，H.S. Rondeau發 表於1 9 7 7年6月7日，倂入本文中作爲參考，命名爲 、、Spray Bonding of Nickel Aluminwn and Nickel Titanium Alloys 〃，在下文中被稱作/ 3 6 7號專利〃。 / 3 6 7號專利揭露藉由把金屬構份線送進電弧噴射槍（ 第1段，6 - 1 3列）使電弧噴射自黏性物質（詳細地說 是鎳鋁合金或鎳鈦合金）的方法。/ 3 6 7號專利提到（ 起於第1段2 5列）燃燒式火焰噴射槍，例如槍送入氧和 乙炔的混合物使被送進火燄中的粉末熔化。據稱這樣的燃 燒式火燄噴射槍是在相對低的溫度下操作，而且經常不能 噴射熔點超過5，0 0 0 °F ( 2，7 6 0 °C )的物質。 / 3 6 7號專利也提到（起於第1段3 2列）電弧噴射槍 是熱噴射設備中最昂貴的型式，而且會產生比燃燒式火焰 噴射槍更高的溫度（達30，000 °F (16，649 t )左右）。/ 3 6 7號專利進一步指出電弧噴射槍需要惰 性氣體源來製造電漿以及極精確地控制氣體流率及電力以 便適切的操作。相對地從第1段3 9列開始描述電弧噴射 槍簡單需要電力來源及壓縮空氣或其他氣體的供給使電弧 中的熔融物質成霧狀且驅使它到達基材或靶體上。使用鎳 銘合金或錬鈦合金的金屬線原料至合適的底材上（包括平 滑的鋼與鋁底材）的電弧噴射例子從第5段2 8列開始， 但並沒有提到具開口的，多孔的或蜂巢式底材或陶瓷底材 ，而且不建議使用產生的物體作爲觸媒物質的載體。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑽X 297公楚)' <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ------— — 訂-----—ί-線

481586 A7 ____B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4 ) 、 美國專利第3 ’111 ’396號，Ball發表於 1963年1 1月19曰（以下被稱爲，396號專利） 揭橥製作多孔性金屬材料或、、金屬泡沬體〃的方法。本質 上該方法包含製造多孔性有機結構體（如網子，布）或固 化的泡沬結構體（如具開口的孔狀海綿），使結構體內充 滿金屬粉末在液體賦形劑中的液體懸浮體，並且把被充滿 的結構體乾燥並加熱而除去液體賦形劑，然後進一步加熱 有機結構體使它分解，並且將金屬粉末燒結成連續的形態 。在製作過程中未泡沫化的金屬結構體仍被稱爲泡沫化的 ’因爲它的最終結構與泡沬化材料的最終結構相似。 S A E ( Society of Automotive Engineers ) Technical Paper 97 1 032，A run D. Jatkar 所著，命名爲 A New Catalyst Support Structure For Automotive Catalytic Converters ，在 1 9 9 7年2月2 4〜2 7日發表於密西根州底特律市的 International Congress and Exposition。這篇論文揭橥把金 屬泡沬體當作汽車觸媒的底材使用。本論文描述把各種金 屬泡沬體當作觸媒底材使用，並且指示由純鎳或鎳鉻合金 所構成的泡沬體並不如汽車觸媒底材般的成功，因爲在汽 車廢氣觸媒的環境中遭遇到腐蝕的問齄。由Fe Cr Alloy與 ALFA-IV®J^鐵酸鹽爲主要成份的不銹鋼粉末所製成的金屬 泡沬體至少在初步試驗被認爲當作汽車觸媒底材使用是成 功的。具有貴重金屬承載的陶瓷沖積被覆被積鍍在由Astro Met，Inc.製作的ALFA-IV®金屬泡沬體的碟子上。包含r 一 氧化鋁及氧化鈽而鈾與铑比爲4 : 1的沖積被覆被分散以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂----- 線

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印I 五、發明說明（5 ) 提供每立方英呎的泡沬載體觸媒有4 0克的貴重金屬之負 載。這樣的觸媒底材根據有處理烴類發散的效果。 在被命名爲 Catalysts Based On Foam Metals 〃的文章 中，發表於 Journal of Advanced Materials, 1 994, 1 (5)47 1 -476，Pestryakov等人建議把金屬泡沬體當作汽車引擎廢氣 觸媒中和的觸媒載體底材使用。推薦藉由直接在泡沫載體 上積鍍而使用介於金屬泡沬體與催化物之間的高表面積氧 化鋁中間層。除了提高底材的表面積之外，氧化鋁也被認 爲具有保護底材的表面抗腐蝕的作用。 SAE 論文 962473 由 EMITECH，GmbH Reck 等人 所著，被命名爲、、Metallic Substrates and Hot tubes For Catalytic Converters in Passenger Cars, Tow-and Three-Wheelers "，揭橥使用觸媒轉化器及熱管處理速克達機車 與摩托車（特別是具有二衝程引擎）的廢氣。 觸媒的金屬線網載體的供應者（如OptiCat )提供販售 用的金屬線網，該金屬線網被電漿噴射所被覆而在上面形 成粗糙的表面以改良積鍍在上面的觸媒黏著力。 先前之技藝意圖使觸媒黏附在底金屬上包括使用含鋁 的亞鐵合金。該合金在底材結構中形成，並於氧化條件下 受到熱處理。鋁氧化而形成自底材表面突出的氧化鋁鬚狀 物，並且被認爲提供固定觸媒的作用。我們了解爲這個目 的而在亞鐵金屬中使用其他的合金元素（例如鉛）而得這 類在氧化處理之際的鬚狀物。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 鲁-------- 訂-----

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本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -8 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 B7 五、發明說明（6 ) 發明之梗槪 本發明與把金屬利用電弧噴射到製備觸媒構件使用的 各種底材上有關。 本發明的第一觀點與包含上面有電弧噴射的固定層之 載體底材與在載體底材上的觸媒物質之觸媒構件有關。 依據本發明第一觀點，固定層可藉由電弧噴射自鎳， Ni/Al ，Ni/Cr，Ni/Cr/Al/Y，Co /Cr，Co/Cr/Al/Y，Co/Ni/Cr/ Al/Y，Fe/Al ，Fe/Cr ，Fe/Cr/Al ，Fe/Cr/Al/Y，Fe/Ni/Al ，Fe/ N i / C i* ，3 0 0級不銹鋼，4 0 0級不銹鋼及以上兩 種以上的混合物之中選出的金屬原料而積鍍。實例之一固 定層可包含鎳與鋁。鋁可佔大約固定層中鎳與鋁總重的3 至1 0%，隨意的大約4至6%。 依據本發明另一'個觀點，觸媒物質可積鍍在固定層上 。它可包含上面散佈有一種以上的觸媒金屬成份的耐熔的 金屬氧化物支架。 或者，底材上可包含最少兩區域不同的密度，它可擁 有不同的觸媒物質有效負載。這兩個區域可包含金屬泡沬 體，金屬線網及/或波紋薄片蜂巢底材。 廢氣處理裝置可包含如本文所描述的與內燃機廢氣流 通途徑相連的觸媒構件。實例之一觸媒構件的底材可包含 導管的內部表面，內燃機的廢氣在排放之前會選流經導管 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -9- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -·1111111 11111111

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 _ B7 五、發明說明（7 ) 本發明另一廣義的觀點與包含含有自金屬泡沬體底材 及蜂巢單片底材之中選出的具開口之底材以及具有藉由熱 噴射積鍍上固定層之載體，以及在載體上的觸媒物質。特 例中底材可包含每英吋大約3至8 0個孔（p p i )的金 屬泡沬體。或者，金屬泡沬體底材可擁有3至3 0 p p i 或3至lOppi ，或者1〇至80ppi 。另外金屬泡 沬體底材可擁有前質金屬密度的大約6 %的密度。 依據本發明之觸媒構件的載體底材可包含底金屬或陶 瓷底材或兩者的結合物。 本發明亦提供製作觸媒構件的方法。該方法包含電弧 噴射金屬原料積鍍在底材上而得底材上的金屬固定層，以 及觸媒物質積鍍在底材上。另外可藉由電弧噴射以外的方 法而積鍍上觸媒物質。積鍍觸媒物質包含以含有一種以上 的觸媒成份散佈其上的耐熔的金屬氧化物支架之觸媒物質 蓋覆金屬固定層。另外，該方法包含把熔融的金屬原料予 以電弧噴射，所用的溫度係能使熔融的金屬在打在底材的 表面之際凝結成不規則的表面構形，例如以最多不高於 1 0，0 0 0°F左右的電弧溫度來電弧噴射熔融的金屬。 本發明提供的另一方法與製作由電弧噴射金屬原料於 最少一種底材上而得最少一種經固定層被覆的底材，在最 少一個經固定層被覆的底材上積鍍由整塊耐熔的金屬氧化 物其上有一種以上的觸媒活性成份散佈而構成的觸媒物質 以而得最少一種的經觸媒化之底材，並且在整體構形當中 摻入最少一種的經觸媒化之底材以定出入口及出口，因而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -10- -I I I I I I I ^ ·11111111 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) f

經濟部i曰慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 ___ B7 五、發明說明（8 ) 在出口與入口之間建構積鍍最少一種的經觸媒化之底材以 定出其間大部份流體流通途徑之觸媒構件的方法有關。 本發明可提供廢氣處理裝置，它包含固定住大部份流 體流通途徑且有電弧噴射固定層在其上的經觸媒化之底材 。在固定層上有觸媒材料，而觸媒材料包含整個有一種以 上的觸媒活性金屬成份散佈其上的耐熔的金屬氧化物。經 觸媒化之底材可被密封於具有出口及入口的罐子內，並且 散佈於入口與出口之間藉以抑制最少部份流過出口與入口 之間的流體遵循流體流通途徑而使其與經觸媒化的底金屬 接觸。經觸媒化的底金屬可被建構定位於罐子內，藉以抑 制流過罐子入口與出口之間大體上全部的流體遭循流體流 通途徑，並因此與經觸媒化的底金屬接觸。 本發明亦提供藉由廢氣流過與本文中所描述的觸媒構 件接觸而處理引擎廢氣的方法。 本發明亦提供製作能配合安裝容器之觸媒構件的方法 ，該方法包含在柔軟的底材上積鍍上固定層而得被固定層 蓋覆的底材，在最少積鍍上固定層之後在底材上積鍍上觸 媒物質，並且改造底材使其配合容器。積鍍上固定層可包 含熱噴射金屬原料到底材上，例如藉由電弧噴射及/或電 漿噴射。該方法可隨意地包含在底材上積鍍上觸媒物質之 後改造底材。使底材配合容器可包含把底材插入容器中。 本發明可提供各式各樣的藉具有廢氣處理裝置之小型 引擎與柴油引擎提供動力的設備之改良，該改良即廢氣處 理裝置包含如本文中描述的觸媒構件。這樣的發明包括（ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 11 ---------------------訂---------線----------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 481586 A7 _ B7 五、發明說明（9 ) 但不限於）摩托車，割草機，煤氣提供動力的發電機，碎 屑鼓風機等。 圖之簡述 圖1 A_ 1 D係沒有固定層之金屬泡沬體底材之顯微 照像，放大倍率分別爲38x，55x，152x及 4 3 6 x ; 圖2 A - 2 D係具有電弧噴射之固定層之金屬泡沬體 底材之顯微照像，放大倍率分別是3 8 X，5 5 X， 153x 及 434χ; 圖2 Ε - 2 G係上面有電弧噴射之固定層之扁平底金 屬之橫截面，放大倍率分別是500χ，1 · 51kx及 2 . 9 8 k X ； 圖2 Η係多孔的，管狀底金屬之正視圖； 圖2 I係依據本發明（包含圖2 Η之底材）之觸媒構 件之正視圖； 圖2 J係具有依據本發明之固定層之金屬線網底材之 示意圖； 圖3 Α係具有依據本發明實例上有電弧噴射之固定層 之底金屬之橫切面示意圖； 圖3 B係被改造成波紋構形且位於另一經噴射的底材 上面之後的如圖3 A之底材的橫切面示意圖； 圖3 C係在進一步把底材捲成蜂巢形之後的如圖1 b 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Φ--------^---------f%----------------------- -12- 481586 Α7 Β7 五、發明說明（10) 之底材的橫切面示意圖； 圖3 D係說明製造依據本發明之特例之觸媒構件之示 意流程圖； 圖3 E係說明本發明所用的斜波紋之斷面的平面圖； 圖3 F係展示於圖3 E之波紋的放大斷面側面圖； 圖3 G係說明褶疊圖3 E展示的條紋而構成的蜂巢載 體中心體之透視圖； 圖3 Η係描繪帶有襯套管之中心體組合之爆炸透視圖 圖3 I係展示於圖3 G之中心體的放大斷面端圖； 圖3 I係類似圖3 I但是在組合之後說明中心體與襯 套之放大斷面端圖； 圖3 Κ係說明把本發明之中心體插入襯套管中的合宜 的方法之斷面橫切面圖； 圖3 L係說明在組合之後被組裝的中心體及襯套管之 椴造操作之橫切面圖； 圖3 Μ係說明組合中心體及襯套管可選擇的方式之平 面圖； 圖3 Ν係說明在組合完成之後圖3 Μ之中心體及襯套 管的平面圖； 圖3 Ρ係說明本發明蜂巢載體產物之平面圖； 圖3 Q係圖1 1所示的載體之側視圖； 圖3R，3S，3Τ及3U係展示可藉由本發明而製 得的及本發明所用的中心體可選擇的構形之平面圖； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -13- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) *----訂—! 線

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（11) 圖4 A係含有內容依據本發明實例觸媒構件之廢氣處 理裝置小型引擎消音器的橫切面示意圖； 圖4B係圖4A裝置的A部份的圖； 圖5係具有依據本發明另一個實例之固定層積鍍在外 部平滑表面之陶瓷蜂巢底材之透視圖； 圖6 A係涵蓋兩個依據本發明不同的密度之金屬泡沫 體區域之廢氣處理裝置橫切面示意圖； 圖6 B係依據本發明另一個實例安裝於錐形套筒中的 經被覆的金屬泡沬體底材橫切面示意圖； 圖6 C係依據本發明實例觸媒構件安裝套筒之正面圖 圖6 D係圖6之套筒沿6 D — 6 D線橫切面示意圖； 圖7 A係裝備有依據本發明之觸媒構件之小型引擎提 供動力的二輪拖拉機透視圖； 圖7 B係包含依據本發明觸媒構件之摩托車正面圖； 以及 圖7 C係汽油動力的發電機，彼包含裝備依據本發明 觸媒構件的設備引擎透視圖。 符號說明 10 廢氣處理裝置 11 消音器 1 2 廢氣管 13 箭頭 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 14- I ϋ ϋ ϋ ·ϋ ϋ Βϋ ϋ^WJ_ ml ·ϋ «ϋ ϋ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線

481586 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（12) 14 觸媒構件 14a 入口面 14b 出口面 14c 外表皮 1 4 d 固定區 1 4 e，1 4 f 金屬泡沬體 1 4 g 觸媒構件 1 4 ^ 觸媒構件 15 罐子 1 5 a ^ 寬的一端 15b 罐子出口 1 5 b ^ 窄的一端 1 5 c ^ 法蘭 1 5 ^ 金屬安裝套 15" 過渡套 1 5 a 〃 正方形管狀入口 1 5 c 〃 圓形管狀入口 1 5 d 〃 肩部 16 陶瓷纖維織品層 18 金屬線網 20，22 環狀末端環 2 4 第一室 2 6 導管 2 8 第二室 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -·1111111 ·11111111

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 15 _ 481586 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（13) 3 0 第三室 3 2 廢氣管 3 6a 空氣入口 3 8 打氣泵浦 4 0 空氣注入線 40 兩輪式庭園拖拉機 4 1 外罩 4 2 傳動組件 4 3 輪子 4 4 把手 4 5 操縱裝置 4 6 縱向延伸的氣流途徑4 6 4 8 兩輪式拖車 5 0 消音器 52 管式觸媒構件 5 6 小型引擎 5 8 廢氣系統 6 0 機車 6 2 後輪 6 4 前輪 6 6 把手 6 8 小型設備引擎 70 機身支架 7 2 燃料箱 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I!訂·！-線

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -16- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 B7 五、發明說明（14) 74 空氣濾淨器 7 6 廢氣系統 7 8 廢氣管 8 0 消音器 8 2 傳動單元 8 4 發電機 8 6 出線座 10 0 底金屬 10 0a 波紋箔片底材 1 0 0 > 平面底材 110 固定層 1 1 0 a，1 1 0 b 波紋板 111 經電弧噴射的底材 112 經選擇性噴射的底材 114 載體 115 安裝板 116 波紋 1 1 8，1 1 9，1 2 0，1 2 1，1 2 2 代表性平 行褶疊線 12 5 中心底材 12 5c 中心底材 12 6 中心外圍 128 外側褶疊對 1 2 8 a，1 2 8 b，1 2 8 c 褶疊線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨！ — II訂----I----線

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -17- 481586 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（15) 1 3 0 襯 套 管 1 3 2 襯 套 管 內 部表面 1 3 3 內 表 面 1 3 4 銅 焊 箔 片 1 3 6 座 1 3 8 rm 狀 錐 形 模 1 3 9 錐 形 內 表 面 1 4 0 撞 擊 機 2 1 0 波 紋 is 2 1 2 電 弧 噴 射 1¾ 212a，212b 電弧噴射裝置 2 1 2 d，2 1 2 e 起電的金屬原料線 212c 噴射槍 212^ 電弧噴射區 2 1 4，2 1 6 步驟 2 16a 載體 2 18 被覆區 218a 含觸媒物質漿料之藥浴 2 2 0 步驟 220a 空氣刀 2 2 2 固定步驟 222a 火爐 發明之詳述及其合宜的實例 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • --------訂---------線

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -18- 481586 A7 ___ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（16) 本發明與藉由在底材上熱噴射金屬固定層而製造觸媒 物質之載體有關。然後可以把觸媒物質積鍍到載體上。 本發明的廣義觀點與使用熱噴射使金屬固定層在開放 性結構的底材（即、、底材〃）上有關。開放性底材指的是 極多的隙縫，孔洞，溝道或以會使液體及或氣體以亂流的 形態或實質地非線型流的形態流過爲特色的相似的結構並 且使底材在流過底材的流體流通途徑的總體積具有高表面 積的性質，例如使內部流體具有高的質傳區。相反地，緊 密的底材（如平板，管子，箔等）在底材內可供流通的途 徑的總體積內具有相對小的表面積，不管它是否是多孔的 ，並且不會實質地破壞流過的線形流。開放性底材可以是 各式各樣的形式及構形，包括蜂巢型單片，經編織的或未 經編織的網’經塡塞的纖維，泡沬狀或是網狀，或格子狀 的三維結構體等。由於開放性結構體的表面積較緊密的底 材爲高且由於它們能讓流體流過的緣故，相當適合被用來 製備運送液體或氣體的材料的觸媒處理之觸媒構件。本發 明廣義的觀點與先前沒有被用於開放性底材之一般的熱噴 射法，它包括電漿噴射，單金屬線電漿噴射，高速氧燃料 噴射，燃燒線及/或粉末噴射，電弧噴射等。在開放性底 材中熱噴射沒被使用的原因係相信要獲得良好的結果必須 要待噴射底材實質全部的表面積從噴射頭處看起來接近一 直線，並且開放性底材擁有不因這個方式而達到的大表面 積，亦即開放性底材從噴射頭之視線被遮蔽了以致於無法 達到令人滿意的噴射。然而本發明揭示實際上開放性底材 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------- 線

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 19 _ 481586 A7 B7 五、發明說明（17) 可利用熱噴射的方法而被令人滿意地蓋覆起來。 本發明另一觀點係由探索電弧噴射（例如雙金屬電弧 噴射）金屬（本文及申請專利範圍中使用的名詞，包括金 屬混合物（涵蓋而不加限制）金屬合金，假合金及其他的 金屬間結合物）到金屬的或陶瓷的底材上而產生具有令人 意外優良使用性的結構作爲觸媒構件中觸媒物質的載體， 不管底材是否是開放性底材或是緊密性底材而產生。雙金 屬線電弧噴射（本文中稱爲 ''金屬線電弧噴射〃及廣義上 稱爲 > 電弧噴射〃）是已知的方法，如同以上提到被倂入 本文中作爲參考的美國專利4，027，367所指示的 。簡要的描述在雙金屬線電弧噴射法中兩條金屬原料線的 作用就像兩個可消耗的電極。這些金屬線在被送入類似金 屬線火焰槍的噴射槍的噴射噴咀的時候彼此之間是絕緣的 。金屬線與噴咀中產生的氣流中心相接觸。在金屬線之間 開始產生電弧，電流通過金屬線使金屬線的尖端熔化。把 被壓縮的經原子化氣體（通常是空氣）通過噴咀並越過電 弧區，切斷熔融的小滴而噴射到底材上。因爲原料必須要 是能導電的緣故，故僅有金屬線原料可用於電弧噴射系統 。噴射槍所創造的高粒子溫在底金屬上的衝擊點上造成微 細的熔焊區。結果，這類電弧噴射被覆（有時被稱爲、固 定層〃）擁有良好的凝聚強度及極佳的底材黏著性。 在金屬線電弧噴射中主要的操作參數包括電弧的電壓 及電流量，經原子化氣體的壓縮，噴咀的構造及遠離底材 。電壓一般是1 8至4 0伏特，典型上是2 8至3 2伏特 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ----- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ϋ 1 ϋ 一S«J· I ϋ ϋ I ϋ n I ί ί n ϋ ί I ϋ ϋ I ϋ n ϋ ϋ ^1 ϋ ^1 ^1 ϋ ϋ I ^1 ϋ -20- 481586 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（18) ;電流可以是1 0 0至4 0 0安培。經原子化氣體可以被 壓縮成30至70 p s i的壓力。噴咀的構造（例如溝槽 形隙縫或十字形隙縫）與噴射的樣式依據固定層所需的特 質而變動著，並且可以被選擇來提供底材另外的參數或特 質。合宜的遠離一般是噴咀離底材約4至1 0英吋。另一 個操作參數是原料噴射的速率，典型的實例是每1 0 0安 培每小時噴射1 0 0磅（4 · 5 k g / h I* / 100 amp s )。又另一個參數是覆蓋率或原料消耗率 ，特例爲每0 . 0 0 1英吋厚的固定層每平方英呎達 〇· 9盎司。（典型上是7 0%以下的（對噴射一塊板子 而言）積鍍效率）。 電弧噴射被覆一般較難整理（例如碾碎）並且常具有 比其他熱噴射法之被覆更高的噴射速率。可使用不同的電 極金屬線產生含有兩種以上不同的金屬材料之混合物（被 稱爲 ''假合金〃）之固定層。另外，可以使用反應性氣體 使熔融的原料原子化而有效地改變所施加的固定層之組成 或性質。另一方面使用惰性氣體或最少不含氧氣或其他氧 化性種類的氣體是有助益的。舉例來說氧氣會造成底金屬 表面或原料的氧化’，因而減弱了固定層與底材之間的黏著 力。 具各式各樣組成物之固定層可藉由使用（但不加限制 )以下的金屬與金屬混合物之原料：N i ，N i / A 1 ， Ni/Cr，Ni/Cr/Al/Y，Co/Cr，Co /Cr/AL/Y，Co/Ni/Cr/AL/Y，Fe (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I · ϋ 1_1 eMf I mtm et i · §mmm I ϋ - 言 線

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -21 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 _______ B7 五、發明說明（19) /AL，Fe/Cr，Fe/Cr/Al，Fe/Cr/ Al/Y，Fe/Ni/Al，Fe/Ni/Cr， 3 Ο 0號及4 Ο 〇號的不銹鋼，以及（可任選的）以上一 種以上的混合物依據本發明而被積鍍在底材上。依據本發 明之金屬線電弧噴射到底材上所用的金屬之特例是鎳/鋁 合金’它一般含有重量最少約9 0%的鎳與3%至1 0% 的鋁，偏好約4 %至6 %的鋁。這樣的合金可含有少部份 的其他金屬（本文中被稱爲 ''雜質〃）佔合金重量最多不 超過2%左右。偏好的特定原料合金包含約9 5%的鎳及 5 %的鋁且熔點約2 6 4 2 °F。若干這樣的雜質可依各種 目的而被應用於合金中，例如作爲處理助劑以增進金屬線 電弧噴射法或固定層的形成，或提供具有良好性質的固定 層。 本發明的觀點源於探索電弧噴射金屬到底金屬上面而 得到令人意外的觸媒物質之優良載體，比之藉由其他方法 而得到的具金屬固定層之載體爲佳。我們認爲觸媒物質黏 著有電弧噴射固定層之載體要比黏著沒有中間層的底材窆 載體爲佳，甚至要比藉由電漿噴射而把金屬層積鍍上去的 載體爲佳。在本發明以前，有無具有底材與觸媒物質之間 的中間層之積鍍在底金屬上的觸媒物質，經常不足以完好 的黏著在底材上而提供商業用途的產品。舉例來說，有電 漿噴射上去的金屬中間層及保留不住中間層上面的觸媒物 質之底金屬，它在常態操作時剝落了，很明顯是因中間層 失去對底金屬的黏性所致。我們知道其他載體上的觸媒物 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -22 - -ϋ ϋ ·1 ·1 ·1 ·1 1^OJ· ϋ ϋ 1 ϋ ·1 1 1 I <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 _ B7 五、發明說明（20) 質在正常使用之際會散裂，很明顯是受到以下對待的結果 :高氣體流率，熱循環，與高溫蒸氣或與廢氣蒸氣中其他 的成份接觸而侵蝕，震動等。因此本發明改良了在載體底 材上藉由改良其耐久性之觸媒物質之觸媒構體的耐久性。 它也允許在靈敏儀器（如葉輪充電器）上游的適當位置使 用這類觸媒構件，該靈敏儀器會因觸媒物質及/或會使先 前技藝的觸媒構件散裂之固定層物質而受損。 令人訝異的是本申請者已發現電弧噴射（金屬線電弧 噴射爲其特例）把金屬積鍍到底金屬上，造成產生的固定 層與電漿噴射相關底材之間的優良黏著。吾人相信電弧噴 射的固定層最少有兩個特色去與電漿噴射的固定層作區別 :優良的固定層一底金屬界面的黏著及高度不規則或 ''粗 糙〃的表面。據相信固定層一底金屬界面的黏著可能是被 噴射的物質與底金屬之間擴散的結果，雖然是在實施金屬 線電弧噴射的低溫之下到達兩者之界面。舉例來說電弧噴 射的溫度最高可以不超過1 0，0 0 0 °F。在此場合中， 希望熔融的原料之溫度最多不超過5 0 0 0 °F左右，偏好 在1 000°至4000 °F，較偏好最多不超過 2 0 0 0°F左右。也相信低溫是成爲固定層表面獨特的不 平坦的原因，因爲被噴射的物質在底材上（金屬或是陶瓷 )太快冷卻至其凝結溫度而使它無法在底材表面明顯的流 動因而不平滑的緣故，代之凝結成爲不規則的表面構形。 於是固定層的表面具有粗糙的構形，它提供觸媒成份及積 鍍在其上的物質在物理上的優良固定。粗糙的構形展現了 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^----^----訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ

481586 A7 B7 五、發明說明（21 ) ''成爲棟樑〃的結果，形成小型，柱狀的構造，該構造由 連續的積鍍且使熔融的原料物質滴在另一滴上凝結而形成 〇 可以使用電弧噴射法製作在各式各樣底材上的固定層 ，底材可因組成及/或物理上的構形而變動。舉例來說， 底材可以是開放性底材或可以是緊密性底材；它可以是金 屬板，管子，箔，線，線網，剛性的金屬泡沬體或韌性的 金屬泡沬體等，陶瓷結構體或以上兩種以上結合的形式。 使被噴射的金屬配合底材的金屬並非很重要。 如以上所述的，金屬泡沫體可提供一種本發明所使用 的開放性底材。製作金屬泡沫體的方法爲如上面所討論的 ，美國專利3，1 1 1 ，3 9 6號所揭示的技藝所知，並 且把金屬泡沬體充作觸媒物質之載體使用在上面認同的參 考S A E技術性專利9 7 1 0 3 2 (上面引用的）.及參考 Pestryakov等人的期刊文章（上面引用的）的技藝中已被建 議。金屬泡沬體可以各式各樣的方式來賦予其特性，其中 若干與最初有機基體金屬被配置的性質有關。本技藝中認 同的金屬泡沬體底材的若干特性包括格子大小，密度，自 由容積及比表面積。舉例來說表面積可以是具有與泡沬體 底材相同尺寸的密實底材之表面積的1 5 0 0倍。如 Pestryakov等人所提到的，當作觸媒構件之載體使用的泡沬 體底金屬可擁有平均格子直徑0 . 5至5mm，且自由容 積約8 0至9 8 %，例如被泡沫體底金屬所佔據的容積之 3至1 5%可以構成金屬。底材之孔隙度可以是3至8 0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 24 _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 B7 五、發明說明（22) ppi ，例如3至30ppi或3至lOppi ，或者可 以是1 0至8 0 p p i 。舉例來說，我們已發現孔隙度5 P P i的金屬泡沬體被當作摩托車引擎用觸媒構件中觸媒 物質之支架使用。例證用的1 0至80pp 1場合中，其 他的特性如每平方英吋的格子爲1 0 0至6 4 0 0，且粗 略的網徑可自0.01英吋至0.004英吋之間變動著 。這類泡沬體可擁有開放性格子的網狀結構，係以網狀的 /互連的網先質爲基礎。典型上它們擁有隨孔隙度增加而 增加的表面積自在1 0 p p i左右每立方呎的泡沫體約 700平方米（m2/f t3)至在6 0ppi左右 4 0 0 0m2/f t 3等。其他合適的泡沬體底金屬的表面 積在1 0 P p i左右每立方英呎的金屬泡沬體約2 0 0平 方呎（f t2/f t3)至在800ppi左右約1900 f t 2 / f t 3。這樣的底金屬孔隙度1 1 0 p p i在約 1·6+/-0·2mm的厚度比重爲500g/m2。容 積密度0 · 1至0 · 3 g / c c。泡沬體金屬板可被滾軋 ，製成層狀等而製得任何需要的尺寸之底材。 本發明可用的合適的泡沫體鎳可購買到的是約1 · 6 mm厚的擠壓板。機械方向的抗張強度最少3 k g/ c m2 且橫向爲9%。厚度1·3至2·5mm，比重爲350 至1000g/m2且孔的大小爲60至110PP i °特 定的材料比重爲500g/m2及80ppi 。 本發明使用的合適泡沬體底金屬之密度約6 % °泡沬 體底金屬可由各式各樣金屬，包括鐵，鈦，鉅’鎢惰性金 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 一 25 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·1丨丨丨訂·! !丨I -線

481586 A7 B7 五、發明說明（23) 屬，常見可熔結的金屬（如銅，鎳，青銅等），鋁，鉻等 ，以及以上的混合物及合金，如鋼，不銹鋼，耐鹽酸含基 合金，N i / C r ，鉻鎳鐵合金（鎳/鉻/鐵）及莫湼耳 合金（鎳/銅）而製得。 不銹鋼泡沬體對平板狀底材以及對較昂貴的合金泡沬 體如F e C r合金（Fe C r A 1 )是良好的低花費的選 擇。

Pestryakov等人敘述純金屬泡沫體的比表面積大約 0 . 0 1至0 · lm2/g，但這不足以產生在大多數動力 區中發生的催化過程的活性觸媒。因此推薦以直接積鍍在 表面積2 0至5 0m2/g之7 —氧化鋁之金屬泡沬體上以 提高表面積，雖然他們聲稱低表面積的金屬泡沬體可以在 高溫的外部擴散程序中使用。本發明另教示了在金屬泡沬 體底材上熱噴射（如電弧噴射）以金屬固定層（偏好包含 鎳鋁）。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

爲說明依據本發明而施用的固定層之表面與無固定層 之底金屬之表面相比較之生動的差異，可參考圖1 A至 1D與作爲比較用的圖2A至2D。圖1A至1D是金屬 泡沬體底材以各種放大倍率所拍攝的顯微照像。這些圖片 展現了底材具有三維平滑表面的網狀結構。相較之下，圖 2 A至2 D是在底材上以電弧噴射固定層之後以對照的放 大倍率拍攝的金屬泡沬體底材之顯微照像。圖1 A至1 D 及對照的圖2 A至2 D視覺上的比較說明了如本文所教示 的在底材上電弧噴射固定層所造成的粗糙表面。圖2 E， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） .26- 481586 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（24) 2 F及2 G展現出高溫的鋼板底材1 0 0及其上以電弧噴 射的鎳鋁固定層1 1 〇，分別以5 Ο Ο X，1 · 5 1 k X 及2 · 9 8 k X的倍率照像的部份。從這些圖片明白固定 層1 1 0提供了底材1 0 0上高度不規則的表面。於是固 定層1 1 0有效地提高了表面積，而在其上觸媒物質可以 積鍍在與未被噴射的底材有關之載體上，並且它提供了結 構性的特色如裂縫，深處等，有助於防止觸媒物質從固定 層處散裂。圖2 E至2 G說明了電弧噴射法的相對低溫使 固定層之金屬原料積鍍在底材上，在能讓原料在撞擊到底 材的時候凝結的溫度下而不致維持熔融流進較平滑的構形 中 〇 開放性底材的另一種類可藉由編織的或非編織的金屬 線網而提供。本發明使用的編織金屬線網底材可以由任何 合適的編織品製成，例如平織，斜紋織，平面荷蘭織，斜 紋荷蘭織，鉤針編織等。金屬線網是常見可獲得的編織品 ，它留下了約1 8至7 8%的開放面積，較典型地是留下 約3 0至7 0 %的開放面積。在技藝中知 ''開放面積〃是 網目開放空間總面積的測量。考慮這類材料之網目（每英 吋中的開口數）自2x2至635x635不等。網子可 以是包含鋁，黃銅，青銅，銅，鎳，不銹鋼，鈦等，以及 彼之混合物及合金之金屬線綿織而成。可依據本發明被充 作開放性底材使用之非編織金屬線網可由與編織的網子相 同的材料製成。 本發明另一實施例中，如圖2 Η展示的被打洞的不銹 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） TJ7 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -— — — — — — I— a — — — — — — — —

481586 A7 _ B7____ 五、發明說明（25) 鋼管底材被電弧噴射以鎳銘合金原料在其上積鍍上固定層 ;然後可在固定層上積鍍以觸媒物質。得到的觸媒構件樣 本展示於圖2I 。當把固定層依據本發明用來製作觸媒構 件時，固定層會使觸媒物質優良地黏著在載體上。如此構 成的觸媒構件適合在廢氣處理裝置中使用，例如被安裝於 廢氣氣流（例如廢氣管段的內側）中之可購得的管狀觸媒 構件。可隨意地把管狀觸媒構件安裝於傳統觸媒轉化器的 上游。在所選擇的實例中，非穿孔的管狀底材之內部可以 是被金屬線電弧噴射過且被覆以觸媒物質的。產生的內部 經被覆的管狀觸媒構件可用來代替先前技藝引擎廢氣處理 裝置中傳統非觸媒之管狀部份，例如廢氣管長度。或者可 把流通型觸媒構件安裝在管狀觸媒構件內。 藉電弧噴射使固定層具強黏著力可使獲得的底材受各 式各樣的機械處理而改造底材卻不減少其質量，亦即不涉 及切削，硏磨或另外移除底材。舉例來說，軟性（即韌性 的及/或彈性的）被覆固定層之底材除可被切削，硏磨等 之外還可被彎曲，緊壓，褶疊，滾軋，編織等，即使在被 覆上固定層之後也可以。本文之中所用的及申請專利範圍 中所用的''改造〃代表所有會使底材變形卻不因切削，硏 磨等而減少其質量的方法。因此金屬線電弧噴射的箔片底 材可藉由褶疊或滾軋成平箔片而改造使能提供波浪型箔片 的蜂巢結構。金屬線可藉電弧噴射，而後與其他金屬線編 織加以改造作成網子，該網被作爲觸媒物質的載體使用。 同驾，平面金屬線網底材可以是依據本發明受金屬線電弧 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 28 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -in---- 訂·！ _! 線

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 ----- B7 五、發明說明（26) 噴射的’然後可以被纏繞成圓筒狀構造（見圖2 j )來改 造’或者可以被改造成可隨意與其他底材結合作成載體之 波紋板，或可以單獨的形式被使用。同樣地，上面有固定 層之金屬泡沬體可藉緊壓改變其形狀及/或如本文所討論 的密度而加以改造。這樣的改造可以在泡沬體底金屬上面 被鍍上觸媒物質之前或之後實施。本發明可以製作載體及 /或觸媒構件，彼可輕易被模製成一部份適合當作觸媒構 件之容器之廢氣處理裝置之內的，例如特別設計以收集觸 媒構件的罐子，或被模製成另一部份的裝置，例如排廢氣 的歧管，廢氣流通管，高質傳面積導管等。舉例來說，依 據本發明所描述的噴射被覆法製作的平面觸媒金屬線網補 片可藉由滾軋成纏繞的構造被改造而安裝在排廢氣管內。 或者底材可以是有彈性的，並且可以是（插入包容性結構 中）未彎曲的或是自改造的力量中釋放至能耐包容性結構 內部表面的程度而能配合結構的。 在積鍍上固定層後被_5文造的底材之實例見圖3 A，它 展現出被金屬線電弧噴射積鍍上固定層110之底金屬 1 0 0。然後經噴射的底材1 1 1被波紋化且靠著第二層 經隨意噴射的底材112(見圖3B)放置。進一步把兩 層底材如圖3 C所示般纏繞在一起以作爲待積鍍上觸媒物 質的載體1 1 4。利用這樣的載體製作出觸媒構件的方法 展示於圖3D，由平面底金屬箔片1 0 0通過波紋區 2 1 0開始製作波紋箔片底材1 〇 〇 a。把波紋箔片底材 1 0 0 a通過電弧噴射區2 1 2 (包含兩個電弧噴射裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） · 29 - ----------— 丨 --------訂---------線； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 481586 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（27) 212a ，212b ，一個用於噴射底材l〇〇a的每一 面）。每個裝置包含一對起電的金屬原料線2 1 2d及 2 1 2 e (包含鎳鋁合金或其他金屬）以及使因通過電極 線間的電荷而形成的熔融金屬原子化的噴射槍2 1 2 c。 噴射槍把熔融的金屬原料噴射到底材上。平面底材 1 〇 〇 /具有在電弧噴射區2 1 2 /被電弧噴射到兩面的 固定層。波紋狀經電弧噴射之底材1 1 1在步驟2 1 4中 被佈置在平面電弧噴射底材1 1 2上面，並且把兩樣底材 加以纒繞（改造），然後在步驟2 1 6被鞏固在一起以一 般爲技藝中所熟知的方法製作金蜂巢載體。在被覆區 2 1 8處，把載體2 1 6 a浸於包含觸媒物質漿料之藥浴 218a之中。在步驟220中，使用空氣刀220a吹 掉載體上過剩的觸媒物質。在固定步驟2 2 2中，把經被 覆的載體置於爐子2 2 2 a中，當中載體被乾燥及隨意地 椴燒而除去漿料中的液體部份，以及使觸媒物質黏著於載 體上而製作出包含在電弧噴射載體底材上面積鍍上觸媒物 質之觸媒構件。觸媒構件可藉由被安裝在容器或罐子中而 倂入廢氣處理裝置中，以使置入引擎廢氣中。 合宜的金屬蜂巢載體可依據使用具有相對側邊之波紋 狀箔片條及與側邊成斜角方向之波紋的方法而製得。把箔 片條依照與側邊成垂直的線條加以折疊而得中心體，該中 心體在相對的末端可流通流體且擁有以波紋條板形式褶疊 的平行外側所形成的外圍形狀。把所製得的中心體插入襯 套管施壓而使中心體外圍的褶疊與襯套管緊密接觸，而且 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -30 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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481586 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（28) 中心體外圍與襯套管連接。製作這樣載體及因此而製得之 載體的方法詳述於美.國專利申請案第0 8 / 728，641號，1996年10月10曰建檔，其所 揭示的倂入本文作爲參考。換個簡要的方式說，合宜的蜂 巢載體中心體可由波紋與條板邊緣成斜角的波紋狀薄片板 條構成。這樣的薄片條之實例展示於圖3 E及3 F，並且 一般被標示成110。 所述的薄片條1 1 0開始是未指定的長度或連續的長 度，並且擁有相對的邊緣1 1 2及1 1 4構成薄片條寬度 W (介於1吋與9吋之間），而取決於所構成的中心體的 大小。薄片條1 1 0是''斜波紋的〃，也就是說波紋 1 1 6在邊緣1 1 2及1 1 4之間的線型路徑上延伸，並 且與邊緣傾斜成斜角/5。理想上斜角Θ對所有波紋皆相同 ，而且偏好4 °至1 5 ° 。儘管所有波紋的斜角0都會落 在合宜的範圍內，實際上個別波紋的斜角會隨其他波紋而 有不同。 圖3 F中，薄片條1 1 〇側面的展示是展現出代表的 形狀放大的尺寸及波紋1 1 6相關的尺寸。如圖所示，每 個波紋1 1 6高度h且間距1 。構成薄片條1 χ 〇的薄片 厚度以t表示。 在有些應用中，波紋偏好高度h爲約〇 . 〇 1吋至 0 · 1 5吋，且間距1約0 · 0 2吋至0 · 2 5吋。波紋 的高及間距決定了格子的密度，即轉化器中單位截面積的 格子數目，依據式（1 ) ·· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 31 !| 訂----I--I-線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

481586 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（29) (1) c = cos/3/hl ' 典型來說，格子密度c是每平方英吋的格子數（ c p s i )，而在一'些應用中可以自約50 c p s i至 lOOOcpsi不等。 薄片條1 1 0可由 '、鐵酸鹽基〃不銹鋼（如Aggen的 美國專利4，4 14，02 3號所描述的）製成’。可用的 鐵酸鹽基不銹鋼合金包含2 0%鉻，5%鋁及0 · 00 2 %至0 · 0 5%最少一1種自姉’鍾’銳’i乙與譜之中選出 的稀土金屬，或兩種以上這樣的稀土金屬的混合物’平衡 鐵及作爲雜質的不踪鋼。鐵酸鹽基不绣鋼可自Alleghency Ludlum Steel Co.之品牌 '、Alfa IV 〃購得。 另外的可使用能購得之不銹鋼金屬合金是Haynes 214 合金。這個合金與其他可用的含鎳合金如Herchenroeder等 人之美國專利4，671，931號所描述的。這些合金 的特徵在於高抗氧化性及高耐高溫性。特例包含7 5 %鎳 ，1 6 %鉻，4 · 5 %鋁，3 %鐵，隨意的示踪份量一種 以上的稀土金屬（除釔之外），0 · 0 5 %碳’及作爲雜 質的鋼。另外合宜的合金是Haynes 230合金，它包含2 2 %鉻，1 4 %鎢，2 %鉬，0 · 1 0 %碳，示踪份量的鑭 ，平衡鎳。 鐵酸鹽基不銹鋼及Haynes合金214及230 (都算 是不銹鋼）是高耐高溫性的，抗氧化性（或抗蝕性）的金 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） :32: (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) --------tT- — 線

481586 A7 ___ B7 五、發明說明（3〇) 屬合金的實例，該金屬合金可用於製作本發明薄片條及中 心體板條元件，以及彼之多格狀的蜂巢轉化器底材。合適 的金屬合金必須是可以承受A高"溫的，例如在延長期間 的 900°C 至 1200°C(1652 °F 至 2012T)。 其他耐高溫耐氧化的金屬合金已爲人所知且也可被使 用。對大部份的應用而言（特別是汽車應用的場合），這 些合金被充作 ''薄〃金屬或箔片使用，亦即厚度大約 0 . 0 0 1吋至0 · 0 0 5吋，而以大約0 . 0 0 1 5吋 至0.0037吋爲宜。 依據本發明之觀點，斜波紋薄片位於與其邊緣成垂直 的線上而得具有被波紋片中平行的外側薄片構成的形狀包 圍的中心體。實際上薄片以褶狀逆排列在所選擇的區間區 隔的薄片線條上而產生中心體所需的外圍形狀。薄片之間 條板過度接近段提供了中心體兩端間流體流通途徑。 在圖3 E中，代表性平行褶疊線被標示以1 1 8， 119，120，121與122。這些褶疊線也展現出 被漸增的區間所隔開，自圖3 E的右側至左側而形成具有 圓形外圍之中心底材2 5的部份（如圖3 G所示）。僅管 圖3 E中薄片線條的間距不精確且不是唯一的代表’但已 知薄片1 1 〇波紋的高度h褶疊的板條產生如圖3 G展示 的圓形外圍可輕易地使用已知的算術及控制措疊的裝置之 電腦而實施。措疊操作的結果’薄片1 1 〇相鄰的弦狀塊 段在中心外圍1 2 6處的外側褶疊對1 2 8之間延伸。同 理，相鄰的薄片塊段波紋1 1 6以非巢狀的關係與彼此交 ΐ紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格’x297公爱）~-33^ <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • --------訂---------線

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 ____ B7 五、發明說明（31) 聯而得中心底材1 2 5末端之間流體的流通網路。 波紋狀交聯建構出相鄰薄片塊段之間的接觸點，並且 足以提供與所處之弦垂直的個別薄片塊段或薄片層的支架 。中心體1 2 5中每塊薄片塊段或薄片層之間接觸點的數 目代表貢獻使用其之完整的蜂巢載體底材中中心體1 2 5 的強度及耐久性之參數。偏好一塊或一層中的每個波紋與 相鄰層的波紋交聯最少6個接觸點，較合宜的是8個接觸 名占。接觸點數N p決定於薄片1 1 〇的寬度W，斜紋的角 度/5及波紋的間距1 ，依據式（2 ): (2)Np = 2Ws i η β / \ 俟中心體被褶疊且組合成圖3 G所示的波紋後，利用 繩子綑綁或以橡膠帶或其他連結其外圍的線來暫時鞏固。 淸理中心體、1 2 5之外圍1 2 6 (特別是外側褶疊1 2 8 )以展現各外側褶疊1 2 8的乾淨的金屬表面。施加於薄 片1 1 0的所有的被覆物質藉淸理而最少自外側褶疊 1 2 8處去除。淸理可藉由中心體1 2 5的外圍表面的噴 砂處理，使用高速壓縮空氣流運送氧化鋁顆粒而完成。也 可以使用碳化矽砂。可使用其他淸理法除去經褶疊的中心 體1 2 5的外圍上的被覆及其他外來物質。舉例來說，中 心底材外圍可利用廣爲人知的工具予以亂磨或磨擦，如銼 刀，磨石，線輪等。在未被覆前藉由遮蔽褶疊線條而提供 褶疊處潔淨的金屬表面。 俟如前述般組裝及淨化之後，把經褶疊的中心底材插 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） · 34 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -·1111111 ·11111111

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 _ ___ B7 經濟部i曰慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（32) 入襯套管而使中心底材外圍的褶疊與襯套管內部接觸（偏 f 好在施壓的狀態下），並且中心底材的外圍與襯套管連接 〇 在所舉的實例及圖3 Η中所描繪的，把中心底材 1 2 5軸向地插入圓筒型襯套管1 3 0補足中心底材 1 2 5的外型。襯套管1 3 0之內部表面1 3 2 ，且是由 厚度約0·03吋至0·08吋，以0.04吋至 〇·06吋爲宜的不銹鋼製成爲宜。在未插入之前，把襯 套管130之內部表面132被覆以厚度0·002英吋 的銅焊合金（如AMDRY Alloy 770 )。或者如圖3 Η所示 的，把中心底材1 2 5包裏以銅焊箔片1 3 4作爲提供中 心底材1 2 5之外圍1 2 6與襯套管1 3 0之內部表面 1 3 2之間的銅焊合金層的方式。 重要的是中心底材1 2 5之外圍1 2 6處的外側褶疊 1 2 8有充份的數目與襯套管1 3 0之內部表面1 3 2接 觸以確保褶疊1 2 8與襯套之內部表面1 3 2牢固相連。 這種接觸藉由施壓中心底材1 2 5使減少直徑約1至3 % 而達成。施壓而伴隨的中心底材1 2 5直徑減少之理由可 從圖3 I與3 J之明示而察知。 如圖3 I所示，被標示成1 1 0 a與1 1 0 b之波紋 薄片鄰近的層或塊段以褶疊線條1 2 8 a，1 2 8 b與 1 2 8 c與指定的外圍1 2 6相連接。由於以現有的褶疊 設備製得的薄片1 1 0褶疊上不完全的緣故，褶疊1 2 8 無法精確地佈置於中心底材1 2 5預定的外圍1 2 6上。 (請先閱讀背面之注意事項再填駕ϊ) • * ϋ ϋ an mmmmm I «1 ϋ _ ϋ ϋ ϋ ·ϋ mmaw —Hi · •線

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 35 : " 481586 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（33) 如圖3 I所示褶疊1 2 8 a位於預定的外圍1 2 6的外側 ，褶疊1 2 8 b位於預定的外圍1 2 6的外側，而褶疊 1 2 8 c則位於預定外圍1 2 6以內。如圖3 J所示，在 把中心底材1 2 5插入襯套1 3 0及使中心底材1 2 5受 壓而靠著銅焊合金1 3 4所在的內部表面1 3 3之後，褶 疊1 2 8 a及1 2 8 b受壓而緊張或變形使得三個褶疊牢 固地與銅焊合金1 3 4接觸。據瞭解圖31與3 J所示僅 就解說及實施的目的，中心底材外圍個別的褶疊1 2 8會 隨機地與預定外圍脫離或者補足襯套管1 3 0的內部表面 13 2° 合宜的把中心底材1 2 5插入襯套管1 3 0的方式展 示於圖3K中。如圖所示，把襯套管1 3 0裝在座1 3 6 上且使其上端與具向下收縮至內徑等於襯套管1 3 0內徑 之圓錐形內表面之環狀錐形模1 3 8相合。使用撞擊機 1 4 0施力使中心底材1 2 5穿過錐形模1 3 8之錐形內 表面1 3 9而使中心底材受壓進入襯套管1 2 5而減小中 心底材外圍1 2 6的直徑約1至3 %。 從圖3 K所示可瞭解中心底材1 2 5之外圍被煅造成 可插入襯套管1 3 0，之後保持與襯套管內表面1 3 2緊 密接觸。或者可把中心底材1 2 5不壓迫地插入襯套管 1 3 0 (如圖3 F所示）。然後利用如圖3 L所示的模子 1 3 8 a煅造襯套管的外部而減小襯套管1 3 0之外圍。 俟利用此法將襯套管1 3 0外徑減小後’放置中心底材使 之與襯套管1 3 0緊密接觸。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------tr-丨 線

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐）.36- 481586 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（34) 又或者達到壓縮裝入中心底材外圍1 2 6靠在襯套管 1 3 0的內部就要把中心底材1 2 5在襯套管擴大時及在 焊接或銅鋅合金焊接使其緊閉之前插入。本實例展現於圖 3 Μ與3 N。俟把中心底材1 2 5插入如圖3 Μ所示開口 之襯套管1 3 0 a後，把有開口襯套管以放射狀施壓靠在 中心底材1 2 5延著長度而緊貼。然後利用銅焊或煅接使 先前的開口縫連合保固住被緊壓的中心底材1 2 5。 把中心底材插入襯套管中使中心底材外圍緊壓的負載 及襯套管內表面互相緊靠（如圖3 L，3M與3 N所描述 )，提供設備以便把中心底材1 2 5外圍1 2 6以機械方 式與襯套管1 3 0內部連合。舉例來說，襯套管1 3 0內 部表面1 3 2可藉由各種形式及形狀的表面不規則物使其 粗糙，如輝紋，螺紋，倒鉤，脫蓋覆物等，因此在把襯套 管緊壓靠著被插入的中心底材時，以機械方式使中心底材 留在襯套管1 3 0內。這樣的機械性保留可以與銅焊相結 合，並且在某些場合中可以用來代替銅焊。因此本文使用 ''結合〃表示中心底材外圍與襯套管連接並且希望包含機 械性連接與黏合連接，以及兩者的結合。 要把中心底材外圍的褶疊1 2 8與襯套管1 3 0內表 面1 3 2焊接在一起，偏好把中心底材及襯套管緊壓的組 合放進容器中。排掉空氣並將容器回充以非氧化性氣體（ 偏好鈍氣如氬）。也可使用不回充氣體之真空只要殘留的 氣氛不具氧化能力。也可使用內有感應線圈繞著襯套管而 線圈與襯套管之間的間距大約1 / 8至1 / 4英吋之容器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -37 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·丨丨丨丨丨訂-------線

481586 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（35) °在感應線圈被施加能量時，藉局部化加熱效應加熱襯套 管及薄片的外側褶疊，使中心底材外圍及襯套管間的銅焊 用金屬熔化。中心底材外側褶疊上面沒有被覆故與襯套管 內部表面焊接良好。 前述的方法提供具金屬襯套的蜂巢載體底材，中心底 材相對兩端的長度及波紋條褶疊所形成的外圍，與中心底 材外圍吻合的襯套內部表面與外圍上所有的褶疊相接觸， 及中心底材外圍與襯套內部表面之間的搭接。 圖3 P與3 Q所述的實例中，圓形截面的中心底材 1 2 5以緊壓方式鞏固在襯套管1 3 0內部，也藉由搭接 1 3 4 (偏好由銅焊材料製成）鞏固在中心底材1 2 5與 襯套管1 3 0內部之間。如圖3 Q所示，襯套管的長度稍 大於中心底材1 2 5使得中心底材末端塞進襯套管1 3 0 的末端° 因爲藉由所選擇的沿著連續波紋條的褶疊間距而製得 中心之方法所提供的設備的緣故，可達到圖3 P與3 Q所 示的環狀圓筒構造以外的構造。因此在圖3 R中，所示的 是多角形（較特別是六角形）的中心底材1 2 5末端構造 。在圖3 S中展示橢圓形的末端構造，其中波紋薄片層橫 越橢圓的短軸而延伸。圖3 S中所示的橢圓末端構造的變 體於圖3T中敘示。因此在圖3T中，中心底材1 2 5 c 末端構造是長橢圓形或 ''跑道形〃。最後在圖3 U中，中 心底材1 2 5具有長方形的末端構造。在圖3 P — 3 U中 展示的各實例中，蜂巢載體底材之外部構造是直立平行六 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -38 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 B7 五、發明說明（36) 面體，也就是說中心底材外圍表面係由彼此平行的直線所 構成，也平行於中心底材之中心軸。 如本文所教示的積鍍在底材上的固定層可提供過度柔 軟或韌性的底金屬若干剛性，它可提供觸媒物質可積鍍的 粗糙表面，而且可以使底金屬的表面密封而保護底金屬在 使用期間表面不會氧化。如上所述，觸媒物質緊緊地黏住 本發明所提供之底金屬的能力也容許所需的觸媒構件作結 構上的修改而配合安裝有觸媒構件之廢氣處理裝置的罐子 或其他物件所具有的物理上的逼迫，而不會使觸媒物質顯 著地流失。 適用於依據本發明而製得之載體底材上之觸媒物質可 藉把任何觸媒活性成份（例如一種以上的鈾族金屬化合物 或絡合物）之化合物及/或絡合物散佈在相對惰性的整塊 支架物質上面而製得。如本發明所用的 ''鉑族金屬化合物 〃之 '' 化合物〃表示觸媒活性成份（或 ''觸媒成份〃）之 任何化合物，絡合物等在煆燒時或在使用觸媒時分解或另 外轉變成別的觸媒活性形態，它經常（但不必）是氧化物 。一種以上的觸媒成份的化合物或絡合物可以會潤濕或浸 透支架物質的任何液體加以溶解或使其懸浮其中，該液體 不會與觸媒物質其他的成份起逆反應並且能夠藉由加熱及 /或真空應用使其揮發或分解而自觸媒中去除。一般而言 ，從經濟與環境兩方面的觀點來看，偏好可溶性化合物或 絡化物之水溶液。舉例來說，合適的水溶性鉑族金屬化合 物是氯鉑酸，溶於胺之氫氧化鉑，三氯化铑，硝酸铑，氯 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） •39-

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481586 A7 _B7___ 五、發明說明（37) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 化六胺铑，硝酸鈀或氯化鈀等。把含有化合物之液體浸透 觸媒整個支架顆粒的孔中，並把經浸透的物質乾燥偏好以 锻燒除去液體而使鉑基金屬黏住支架物。在若干場合中， 直到觸媒被使用而受到高溫廢氣才可能完全去除液體（可 以晶析的水般存在）。在煅燒階段或至少在觸媒使用的初 _期，這類化合物被轉變成鉑族金屬或其化合物之觸媒^性 形態。我們可採取類似的方法把其他成份倂入觸媒物蓂中 。或者可略去惰性載體物質且觸媒物質本質上可由經傳統 方法直接在被噴射的載體底材上積鍍的觸媒成份所構成。

經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 ly/ 觸媒成份合適的載體物質包括氧化鋁.，二氧化矽，二 氧化鈦，二氧化矽-氧化鋁，氨基矽酸鹽，鋁鉻氧化物， 鋁鉻氧化物等。偏好使用這些物質的高表面積形式。舉例 來說，偏好在α -氧化鋁上覆以r -氧化鋁。已知利用安 定劑浸漬高表面積載體物質令其安定。舉例來說，藉由利 用鈽化合物的溶液漬漬r -氧化鋁後加以煅燒去除溶劑並 把鈽化合物轉化成氧化鈽而使r -氧化鋁安定而抗熱降解 。舉例來說安定劑的份量可佔載體物質重量的5 %。典型 上使用的觸媒物質是微米級的顆粒（例如直徑1 0至2 0 微米），因此可以製成漿料而被覆在載體構件上。 小型引擎觸媒構件上使用的典型觸媒物質包含分佈在 氧化鋁上的鉑，鈀及鍺，也包含鈸，緦，鑭，鋇與鍩之氧 化物。若干合適的觸媒被描述於美國專利申請案0 8/ 761，544，1996年12月6日建檔，該申請案 所揭示的被倂入本文作爲參考。該案所描述的實例中，觸 本紙張尺度適用中國圈家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）-4〇 481586 A7 B7___ 五、發明說明（38) 媒物質包含初級耐火成份及最少一種初級鉑族成份（偏好 初級鈀成份），或最少一種鈀以外的初級鉑族成份，偏好 在第一層中與鉑族金屬成份緊密接觸的氧貯存性成份。氧 貯存性成份（'' 〇 s c 〃 ）有效地吸收在燃料貧乏引擎運 轉期間過剩的氧並且在富含燃料引擎運轉期間放出氧，因 而改善了因富含燃料運轉模式與貧乏燃料（即氧氣過剩） 運轉模式之間引擎運轉變化而造成的廢氣流氧/烴在化學 計量上的偏差。已知把整塊三氧化二鈽當作氧貯存性成份 使用，但也可使用其他稀土族氧化物。此外，如上所示， 可以把共成型的稀土族氧化物-氧化鉻當作氧貯存性成份 使用。共成型的稀土族氧化物一氧化鉻可藉由任何合適的 方法（如共沈澱作用，共膠凝作用等）而製得。製作共成 型的三氧化二姉-氧化锆物質的合適方法被敘述於Luccini， E.， Mariani， S.與 Sbaizero，〇· （1989) 、' Preparation of

Zirconia Cerium Carbonate in Water With Urea 〃 Int. J. of Materials and Product Technology, Vol. 4，no.2, pp. 1 67-175 的文章中，它所揭示的被倂入本文作爲參考。如文章第 1 6 9頁開始所揭示的，把按促進Z r〇2 — 1 〇 m ο 1 % C e〇2之最終產物的比例的二氯化氧鉻與硝酸鈽之稀蒸餾 水溶液（0 · 1 Μ )同作爲緩衝劑以控制p Η的硝酸銨一 起製備。將溶液煮沸配以定速攪拌2小時，並且以任何階 段不超過6·5的pH値使沈澱完全。 可使用製備共成型的稀土族氧化物-氧化鉻的任何合 適的方法，只要產生的產物有稀土族氧化物而實質偏佈於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公ίέ ) :41 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 一 B7 五、發明說明（39) 最終產物的整個氧化锆底材，且不僅在氧化鉻顆粒的表面 上或在表面層內藉以留下內無稀土族氧化物散佈其中的氧 化锆底質的實質中心。因此共沈澱的錐及鈽（或其他的稀 土族金屬）鹽可包括氯化物，硫酸鹽，硝酸鹽，醋酸鹽等 。俟洗滌後共沈澱物受噴射乾燥或冷凍乾燥而去除水份， 然後在5 0 0 °C的空氣中受煅燒而生成共成型的稀土族氧 化物一氧化鉻載體。前述的申請案第0 8/ 7 6 1 ，5 4 4號之觸媒物質也可包括初級鉻成份，最少 一種的初級鹼土金屬成份及最少一種的自鑭系金屬成份及 鈸金屬成份之中選出的稀土族金屬成份。觸媒物質也可包 含最少一種的鹼土金屬成份與最少一種的稀土成份及隨意 的最少一種合宜的自鉑，铑，釕及銥之中選出的增加的鉑 族金屬成份與合宜的自鉑及铑及彼之混合物之中選出的增 加的第一層鉑族金屬成份。 專利案第08/76 1，544所述之特定觸媒物質 包含約0 . 3至3 . 0份（例如單位體積的克數）的最少 一種的鈀成份；0至2 . 0份的最少一種的初級鈾及/或 初級铑成份；約1 0 0至2，0 0 0份的初級載體；約 5 0至1 0 0 0份的第一層全部初級氧貯存性成份； 0 · 0 (偏好約0 · 1 )至1 0份的最少一種的初級驗土 族金屬成份；0 · 0 (偏好約0 · 1 )至3 0 0份的初級 鉻成份；以及0 · 0 (偏好約0 · 1 )至2 0 0份的最少 一種的自三氧化二鈽金屬成份，鑭金屬成份及鈸金屬成份 之中選出的初級稀土金屬成份。其他合適的觸媒物質被描 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------_訂---------線

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） · 42 - 481586 A7 B7 五、發明說明（4〇) 述於美國專利第5 ，5 9 7，7 7 1號，所揭示的被倂入 本文作爲參考。 本發明使用的特定觸媒物質可包含43 · 2wt %的 表面積達每克1 5 0平方米（m2/g )且孔洞容積每克 0.46 2立方公分（（：〇/忌）之7—氧化鋁； 41·5wt%的表面積相等而孔洞容積〇·989cc /g之第二7—氧化鋁；0·03wt%的氧化銨； 0 · 6wt%的氧化鑭；2 · 9wt%的三氧化二鈽（可 溶的漿料形式）；3 · 2 w t %的氧化鋇；〇 · 3 w t % 的氧化緦；2 · 9 w t %的氧化锆與5 · 1 w t %的回收 再利用的觸媒組成物。耐熔的氧化物的粒徑約爲1 2微米 。較大孔洞容積的氧化鋁的使用是要幫助提高頂層孔隙度 及要幫助外部表面不會中毒。 其他觸媒物質（摩托車引擎偏好使用的）包含散佈在 含有氧化鋁，共成型的三氧化二鈽-氧化鍩，氧化鋇與氧 化銷之耐熔的氧化物載體成份上面的鉑族金屬成份（包含 鉑與铑）且可以下面的方式製備。 首先把铑散佈於氧化鋁載體成份上面，該氧化鋁載體 是結合等量的低表面積中小型孔洞表面積1 4 8 - 1 6 8 m2/g且孔洞容積約0 · 6g/c c之氧化鋁與高表面積 大型孔洞表面積1 5 0至1 7 0 m 2/ g且孔洞容積1 c c / g ± 0 . 0 4 c c / g之氧化鋁而製得總重爲 1818·34克。把氧化鋁載體成份浸於含11·8克 硝酸铑之硝酸铑溶液。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -43 · 481586 A7 _______ B7 五、發明說明（41) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 把鉑散佈於含有氧化鋁與共成型的三氧化二鈽-氧化 銷之載體成份上，該載體成份是結合等量的V G L氧化銘 與共成型的三氧化二鈽-氧化鉻而製得總重爲 3732·38克。把載體成份浸於含55·38克的氫 氧化銷fee之氣氧化舶肢水丨谷液。觸媒物質獎料藉由結合 1 8 2 9克的浸以铑之氧化鋁（乾基）與3 7 8 8克的浸 以鉑的氧化鋁與三氧化二鈽-氧化鉻，加以含1 %醋酸之 水4 7 0 0克，含1 5 3克的醋酸銷與2 3 0克的醋酸鋇 之醋酸鉻溶液而製得。以球磨機把這些成份混合及硏磨成 有9 0 %的顆粒直徑在8微米以下的粒徑分佈。漿料含有 約0 · 3 % 〇ctanolTM界面活性劑。因而得到P t ： R h 比爲5 : 1且鈾佔觸媒物質約1 3 · 5 w t % (乾基）。 據瞭解共成型的三氧化二鈽-氧化銷有氧貯存性成份的功 能。

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 已知有各式各樣的把觸媒物質積鍍在載體底材上的方 法’而且大部份可配合依據本發明而製備的載體來使用。 這些方法包括（舉例）把觸媒物質以液體溶液處置成漿料 且把載體浸入漿料使漿料潤濕載體底材（如圖3 D所示） ，或把漿料噴灑在載體上等。或者把觸媒物質以溶劑溶解 ’再把溶劑潤濕載體底材之表面，而後除去溶劑而留下觸 媒物質（或基底質）在載體底材上面。除去溶劑的程序需 要加熱載體及/或以真空處理被潤濕的載體藉蒸發而除去 溶劑。另一個把觸媒物質積鍍在載體上的方法是把粉末狀 的載體以靜電積鍍法使其黏附在底材上。本法適合製作用 -44- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 481586 A7 __ B7 五、發明說明（42) 於液相化學反應的觸媒構件。把觸媒成份用在載體上的方 法包含固定層應用的製法，因而與美國專利申請案 5，204，302號（上面所述）把同一電漿噴射法將 襯底用於觸媒的方法作區別。本法可以被說成在底材上電 弧噴射上固定層，而於停止電弧噴射後在底材上積鍍上觸 媒物質。也可以使用爲人所知的其他方法，包括化學蒸鍍 法。 本發明一方面提供包含不同底材密度區的泡沫體底金 屬，因而在特定的單位體積內提供不同的表面積上積鍍觸 媒物質，也就是比表面積的意思。比表面積均一的泡沬體 底金屬在這裏被稱爲 ''單一密度泡沬體底材〃，而具不同 比表面積區的底材在這裏被稱爲v'多重密度泡沫體底金屬 〃。爲人所知的技藝單一密度泡沬體底材的比表面積可藉 合適的選擇泡沬體底金屬之有機底質而決定。然而泡沬體 底金屬可以是柔軟性的並可以在製成後被壓緊。依據本發 明之電弧噴射可使被覆固定層的泡沬體被壓縮，並且甚至 在施用觸媒成份之後也可被壓縮。 先前技藝未認同在具不同比表面積區的開放性底材上 積鍍觸媒物質的方法會在不’同的比表面積區積鍍上不同的 有效塡裝的觸媒物質。舉例來說，多重密度的泡沬體底材 可構成整體的結構，例如藉由只壓縮一部份的單一密度泡 沬體底材，或可藉在上面佈置兩種以上的擁有相同觸媒物 質之個別單一密度而比表面積不同之金屬泡沬體構造且在 同一裝置中非常接近彼此（即彼此有力的相鄰關係）而加 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -45 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -·1111111 ^ ·11111111

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 B7 五、發明說明（43) {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 以組合，以便迫使流過底材的氣體會進入另一底材。舉例 來說，觸媒轉化器同一罐中可包含兩種以上以彼此有力相 鄰關係放置之不同密度的單一密度泡沬體觸媒構件。具依 據本發明之不同比表面積之底材觸媒構件相鄰的放置可同 泡沬體底金屬以外的底材實施。就實例而言，本發明之觀 點可利用包含波紋狀薄片及/或網子，及/或其結合物之 載體底材。 依據本發明製得之觸媒構件可以各式各樣的應用被使 用，其中流體流經觸媒構件而與內部的觸媒物質接觸。這 類觸媒構件的重要用途是作爲流體中成份之觸媒處理所用 的流通型觸媒構件，例如引擎廢氣，包括但不限於從內燃 機，例如電子點火型汽油引擎（如摩托車引擎，設施引擎 等）及壓縮點火型柴油引擎等排出的廢氣。這類廢氣可包 含未經燃燒的烴類，一氧化碳（C 0 )，氮的氧化物（

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Ν Ο X )，可溶性油分餾物（S〇F )，烟灰等的一種以上 ，它被觸媒物質轉化爲無害物質。舉例來說，本發明可在 用來去除柴油烟灰之可溶性油分餾物之廢氣循環（E G R )潤滑油觸媒的場合實施。其他的應用包含汽車箱內空氣 觸媒濾淨器，可再用的家庭式加熱用空氣濾淨器，觸媒式 火燄制動室與市內觸媒式水濾淨器所用之觸媒濾淨器。 在上述大部份的應用場合中，以有助益的考慮到提供 具高表面積之載體，即使開放性底材以提高流體與觸媒構 件之間的接觸。對流體相反應而言，合適的載體一般具有 眾多從載體的一面流至另一面延伸的流體通路。在常用於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -46 - 481586 Α7 Γ Β7 五、發明說明（44) 氣相反應且爲、蜂巢形〃的傳統載體構造中，載體入口面 至出口面的通路一般大體上是直的（但非必要），而且是 藉由上面被覆以觸媒物質的壁面加以定形，使得氣體流經 通路時與觸媒物質接觸。載體構件之流通路徑可以是薄壁 所構成的溝道，它可以是任何合適的截面形狀與尺寸，諸 如梯形，長方形，正方形，正弦曲線，六角形，橢圓形， 或圓形。這類構造可含有每平方英吋截面約6 0至7 0 0 個以上的氣體入口（、、穴格〃 ）（c p s i )，較偏好 200至400 cps i 。這樣的蜂巢形載體可由底金屬 以各種方式（例如在金屬平板上置波紋狀金屬板並把兩張 板子用心軸捲在一起）所構成。或者它們可由合適的耐火 物質製成，如堇青石，堇青石- α -氧化鋁，四氯化三矽 ，鉻富鋁紅柱石，鋰輝石，氧化鋁-二氧化矽鎂氧礦，矽 酸锆，矽線石，矽酸鎂，氧化锆，透鋰長石，α氧化鋁與 矽酸鋁。這類材料典型上被擠壓成蜂巢狀構造，然後經煅 燒而生成由平滑的內部穴格壁與平滑的外表面或、、外皮〃 所定出的通路。 可使用本發明金屬線電弧噴射法把固定層施用於由蜂 巢型陶瓷載體內氣體流通的通路之平滑內表面以及其前表 面以提供優良的表面，在其上積鍍觸媒物質且提高流經觸 媒構件之氣體亂流因而提高觸媒的活性。除此之外，可把 固定層積鍍在底材之平滑外表面以如本文所述的在罐子內 裝上底材。其他同樣廣爲人知的流通型載體，例如多孔金 屬泡沬體，金屬線網等其氣體流通途徑可以是非線型，不 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線

經濟部替慧財產局員工消費合作社印製 -47- 481586 A7 B7 五、發明說明（45) 規則或網狀的。在許多實例中，載體之入口面與出口面乃 指流體進入或離開載體分別經過的表面。流通型觸媒構件 典型上被裝在罐子般的底材中以引領流體流過載體。 在被積鍍在蜂巢型或其他流通型載體，特別是以開放 性底材爲主的載體的時候，觸媒物質各種觸媒成份的份量 經常以單位體積的克數爲主而存在，例如鉑族金屬成份的 g / f t 3及總體觸媒構件g / i η 3，而供應不同載體中 不同氣體流通的構造。在引擎廢氣處理中適合使用的觸媒 構件可包含鉑一铑重量比5 : 1之鉑族金屬成份底材（ 2 5 . 5 g / f t 3 )，儘管這些細節可依據設計及性能需 要而考慮加以改變。完成的觸媒構件可被裝在有出口及入 口的金屬罐中，該金屬罐有助於把觸媒構件裝在引擎廢氣 管中。 本發明觸媒構件很適合用於小型引擎（特別是二衝程 與四衝程引擎）的廢氣處理，因爲觸媒物質對底材有優良 的黏附性，以及適合處理柴油引擎的廢氣。帶有小型引擎 的廢氣處理裝置受汽車或其他大型引擎之觸媒轉化器經驗 明顯不同的條件影響。這是因爲以小型引擎爲動力的設備 比以大型引擎爲動力的設備要小，例如小型引擎的典型用 途是驅動細篩割草機，而大型引擎則是驅動汽車。小型引 擎也被用於車輛（如摩托車，摩托腳踏車，摩托雪車，噴 射滑雪機，動力艇引擎等），以及作爲鏈鋸，吹雪草葉機 ，纖維割草機，細篩刃，庭園牽引機，發電機等的引擎。 這類小型設備較不能吸收及擴散引擎所造成的震動，而且 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -48 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 _ B7 五、發明說明（46) 它們在設計上對觸媒轉化器的放置較少有彈性。因爲觸媒 轉化器緊密地接近小型引擎的緣故，觸媒構件會受到激烈 的震動。此外，雖然小台的引擎可快速使廢棄冷卻，但小 型引擎的特徵在於引擎的負載增減時高溫的變化。於是用 來處理小型引擎廢氣之觸媒構件典型上受到比汽車觸媒轉 化器還大的熱變化及震動，且這些條件導致觸媒構件自先 前技藝的觸媒構件剝落。據信此問題會加大摩托車廢氣處 理設備，因爲我們相信摩托車引擎每個週期中燃料燃燒產 生爆炸而使震波穿過廢氣。除了其他小型引擎常見的熱與 震動之外震波施加週期性應力在觸媒構件上，而提高觸媒 物質對底材強黏性的需求，而使得觸媒構件成爲本發明特 別有利的產物。 ~ 依據本發明把觸媒構件倂入如細篩割草機，摩托車， 發電機，碎屑吹風機等設備中而製得經改良的設備。 由於優良耐久性的緣故，依據本發明之觸媒構件可用 於以不適合許多先前技藝觸媒構件的方式處理大型引擎之 廢氣。舉例來說，由於傳統的觸媒構件被好好地配裝在所 謂的底板下位置的引擎下游，在該處廢氣溫度與引擎震動 被減少了，依據本發明之觸媒構件有利於在車輛引擎緊密 連接的位置上使用。緊密連接的位置比底板下方的位置還 接近引擎，而且典型上是在引擎的隔開而非底板的下方。 緊密連接的位置可以是距廢氣歧管數吋以內或是在歧管旁 邊。本發明容許在先前技藝觸媒構件所不會被放置的接近 引擎的位置，該位置因引擎產生的激熱及震動會造成觸媒 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -49 · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ-------- 訂---------線

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 __ B7 五、發明說明（47) 構件的物理性質衰退，例如觸媒物質的剝落。於是依據本 發明之觸媒構件的放置處較明顯是被觸媒物質之高溫耐久 性限制所指定而不是被觸媒構件的整體所限制。觸媒物質 自先前技藝的觸媒構件剝落係因金屬載體在壓力下可褶曲 或彎曲而惡化。於是本發明特別有利於這些應用，因爲電 弧噴射固定層在底金屬上的結果使觸媒物質與載體之間有 優良的黏附力。 如上所述，可用金屬線電弧噴射金屬原料在各式各樣 的底金屬上積鍍固定層。於是可在引擎的各種元件及/或 有關的廢氣處理裝置的各種元件上製作固定層。舉例來說 ，可將固定層積鍍在廢氣金屬歧管的內部以支撐其中的觸 媒物質。或者活塞頂可被金屬線電弧噴射被覆上可積鍍觸 媒物質的固定層。引擎及/或表面暴露於引擎廢氣的相關 廢氣處理裝置的任何其他的元件可經使用固定層及在固定 層上鍍上觸媒物質之處理而得觸媒構件。 本發明又另一觀點有關使用熱噴射使兩底材相黏。舉 例來說金屬線電弧噴射法可直接用於上面佈有多孔網或金 屬板底材（打洞者爲宜）之陶瓷底材，而固定層將兩底材 黏在一起。因此裝上金屬片的底材固定安裝片可牢牢地附 著在陶瓷觸媒構件上而把觸媒構件裝在金屬罐中作爲使用 昂貴的陶瓷纖維織物安裝墊的選擇。使用包圍陶瓷觸媒構 件之金屬安裝底材有利於金屬安裝構件而熱膨脹係數較陶 瓷單片或典型的陶瓷纖維織物安裝墊更接近周圍的金屬罐 的熱膨脹係數。金屬罐中陶瓷觸媒構件安裝片中使用膨脹 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） · 5〇 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線

481586 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明說明（48) 的陶瓷纖維織品以改良罐子與觸媒構件熱膨脹的差異，但 是這類織品價格昂貴且在正常運作條件下易退化。金屬安 裝底材較耐用便宜且較把觸媒構件固定在罐子用的陶瓷纖 維織品更合適，因爲可提供安裝片使觸媒構件可被鉚釘， 鎔接，焊接等固定於金屬罐上。即使有繼續使用陶瓷纖維 織安裝片的需要，以本發明電弧噴射法鍍上的固定層之粗 糙表面可有助於被用於在陶瓷觸媒構件的平滑外部上鍍上 粗糙黏著的牢固區，使觸媒構件更牢固地裝在周圍的陶瓷 纖維織品。 連接在廢氣流通途徑之包含依據本發明之觸媒構件的 廢氣處理裝置展示於圖4A與4 B。裝置1 〇位於消音器 1 1內，包含裝在如箭頭1 3所指的來自小型引擎之廢氣 出口（未展示）之收集廢氣流之廢氣管12的末端之罐子 1 5。罐子1 5是內含觸媒構件1 4之蚌殼型罐子。罐子 1 5內周的觸媒構件1 4是作爲安裝片的陶瓷纖維織品層 1 6。圖5較詳細地展示觸媒構件1 4，可看出觸媒構件 1 4包含經擠壓的陶瓷蜂巢型底材，造成了眾多在入口面 1 4 a與出口面1 4 b之間縱向延伸的氣流途徑4 6。觸 媒構件1 4擁有平滑的外表皮1 4 c。觸媒構件1 4經依 據本發明之金屬線電弧噴射而在外表皮1 4 c上鍍上固定 區1 4 d。固定區1 4 d強力黏附在陶瓷單片上且提供改 良過牢牢地與陶瓷纖維織品1 6接觸的區域。此外陶瓷單 片自入口面1 4 a與出口面1 4b中至少一面被噴射而在 氣體流通路徑內側積鍍上固定層以提高氣體流通路徑內部 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • !丨_ ί 訂·！丨丨丨丨線

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 51 - 481586 A7 B7 五、發明說明（49) 的表面積，而其上面可鍍上觸媒物質而製得在觸媒物質與 載體之間有強黏著力的載體。此外，由於觸媒構件之入口 面與出口面受鍍在上面的固定層粗糙化的緣故（如氣體流 通路徑）的緣故，這些表面全都可瓦解流過觸媒構件的線 型氣流而提高廢氣成份與觸媒物質間的接觸，藉以提高觸 媒構件的效力。外圍陶瓷纖維織品1 6是任選的金屬線網 1、8。陶瓷纖維織品1 6與金屬線網1 8被包裏在觸媒構 件1 4的側面並且被褶疊於觸媒構件1 4之末端1 4 a ， 1 4b。任選的環狀末端環2 0與2 2被銲於罐子1 5上 以便在觸媒構件1 4之末端1 4 a與1 4 b上施加軸向的 壓力並有助於把觸媒構件1 4牢固於罐子1 5中。在可選 擇的實例中，可把罐子1 5製成如罐子全部的末端環。裝 置1 0進一步包含任選的空氣入口 3 6 a ，透過它任選的 空氣泵浦3 8可注入空氣或其他含氧的氣體經由空氣注射 線4 0 a進入廢氣流中。消音器1 1提供廢氣管3 2出口 。在可選擇的實例中，觸媒構件1 4可包含蜂巢狀底金屬 ，泡沬狀底金屬，金屬線網底材，或任何合適的流通型底 材。 在運作的場合中，廢氣流過廢氣管1 2而進入裝置 1 0的罐子1 5中。氣體流過觸媒構件1 4而進入消音器 1 1之第一室2 4。就氣體流過觸媒構件1 4而言，其中 的觸媒物質刺激了廢氣中部份的烴類及一氧化碳使其轉化 成無害物質，例如二氧化碳和水。然後氣體流過導管2 6 進入第二室2 8，而後進入第三室3 0。氣體自消音器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -52 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # 訂---------線

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 _ B7 五、發明說明（5〇) 1 1被排至管子3 2。因此裝置1 〇界定出管子1 2通過 觸媒構件1 4至管子3 2的流通路徑。 如上所述，觸媒構件1 4可由任何一種以上的上述底 金屬製成例如波紋狀，經捲繞的金屬板，金屬箔，金屬線 網’金屬泡沬體等。在圖6所示的特例中，觸媒構件 1 4 /包含利用同一方法在密度不同的金屬泡沬體部份 1 4 e及1 4 ί積鍍的觸媒物質。結果在區域1 4 e中觸 媒物質的裝塡與在區域1 4 f中的不同。如上所示，區域 1 4 e與1 4 f可各包含單一密度的泡沬體底材，彼此之 間的密度不同。結果以相似的方法積鍍在上面的觸媒成份 的裝塡似乎不同。因把兩區域置於罐子中彼此緊密接近的 緣故，廢氣從一區流到另一區。或者觸媒構件1 4 >可包 含原有的單一密度泡沬體底材，它被壓縮於區域1 4 e與 1 4 f之一而形成不同的密度區。罐子1 5引導廢氣先進 入區域14e的入口面，然後進入區域I4f ，而從區域 1 4 f的出口面出來，後從罐子的出口 1 5 b出來，如箭 頭所指示的。如上所述，本發明包含其中其他結構帶有上 面有觸媒物質之固定層的實例。舉例來說，金屬管1 2的 內部可被電弧噴射而積鍍上固定層並且如本發明實例般有 觸媒物質積鍍在上面。 實施本發明的合宜模式展示於圖6 B，其中觸媒構件 1 4 g包含受電弧噴射而上面積鍍有觸媒物質的泡沫體底 金屬，它被裝在金屬安裝套1 5 >中。安裝套1 5 —是漸 細的構造，例如圓錐台在兩端開口且從寬的一端1 5 a 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） .53- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ-------- 訂---------線

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（51) 收縮至窄的一端1 5 b /。特例中錐形套可作成錐角約5 度左右的。泡沫體底金屬可以傳統的鑄造方法在套中製成 ，其中套的一端暫時被密封而成杯狀。然後套子被充塡以 金屬粉及可消耗的，可除去的物質之顆粒之混合物。將套 子與套內金屬粉-可去除的顆粒混合物熔結。金屬粉形成 可去除之顆粒被燒掉後的多孔狀底質。因此產生的泡沬體 底金屬被熔結於套中。然後底材可具有固定層且在上面鍍 有觸媒物質。或者除套子以外製得之泡沬體底金屬經機械 力量被插入套子中，在未被覆以觸媒物質及（任選但合宜 的）被熱噴射以固定層之前。當把泡沫體底金屬置於安裝 套內的時候，在該位置可受熔結，焊接或其他鞏固的方法 處理。偏好裝上漸細的觸媒構件以便廢氣自大的一端進入 通過而從窄的一端流出，如圖6 B中流動箭頭（未被編號 )的方向所示的。如果底金屬與套子間的黏力在使用期間 消失的話，法蘭1 5 c >會抑止在廢氣流過時觸媒構件 1 4 g自套子1 5 /被吹出的情況。 套子1 5 /及其中的觸媒構件1 4 g可以傳統方式被 裝在氣體處理裝置中。或者圓錐套1 5 /可被裝在安裝板 1 1 5中利於把觸媒構件安置於廢氣導管中。 在可選擇的實例中，泡沫體底金屬可被製於或被裝於 過渡套中，過渡套具有定出幾何上橫切面構造的入口及$ 出不同於彼此間明確的過渡狀態之幾何上橫切面構造$ $ 口。最少有部份的出口其半徑或直徑小於對應的入α 2 # 徑或直徑，因此在套子的兩個部位之間界定出肩部° ®材* 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） .％ _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) %--------tr----- 線

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 _-_-_ B7 五、發明說明（52) 位於入口部位且其構造靠近肩部，使底材不致隨氣流通過 令底材與入口部位間的黏性失去而脫離入口。入口及出口 可能形狀相符而大小不同，例如具有二者所界定之大入口 之圓筒與小出口之圓筒間的環狀肩部之圓筒。或者如圖 6 C與6 D所示’入口與出口的幾何構造不同。圖6 <：與 6D展示過渡套1 5〃包含正方形管狀入口 1 5 a 〃與圓 形管狀出口 15 c〃 ，而出口的內徑與入口的內邊長相同 。在出口與入口之間的有四個肩部15d〃 ，在該處入口 1 5 a 〃的對角半徑大於出口 1 5 c 〃的對應半徑。具一 般正方形橫切面構造的底材可被製成待接受的正方形入口 1 5 a 〃且靠著肩部1 5 d〃 。建立過渡套以便入口與出 口可與在氣體處理裝置中氣體流通的導管的對應形狀的末 端相連。 在其他實例中，依據本發明之經被覆的底材可用作噴 射引擎處理用觸媒之載體及/或可用作噴射引擎廢氣觸媒 上游使用之毒物陷阱的支架以減少引擎廢氣中使觸媒活性 快速退化（即''中毒〃）的物種。 兩輪式庭園拖拉機4 0包括內有小型引擎與傳動組件 42來驅動圖7A所示的一對輪子43之外罩41。把手 4 4向拖拉機後方伸出用以引導拖拉機，合適的操縱裝置 4 5被裝在把手的可接受的位置上以便控制引擎及/或傳 動。兩輪式拖車4 8被以可分離且可旋轉的方式連接在拖 拉車4 0的後面而提供操作者可乘坐及控制拖拉車4 0的 座位。如圖所示，引擎與傳動構件4 2被裝備以消音器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -55- ------ --訂·--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) %

481586 A7 ________________ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（53) 5 〇 ’而引擎廢氣經由管式觸媒構件5 2而流過。各式的 工具可被連接於拖拉機或拖車如技藝中所知者。 圖7 B展示經改良的摩托車，它包含小型引擎5 6， 而所排廢氣流過廢氣系統5 8。引擎5 6被裝在機身骨架 6 0上，受後輪6 2與前輪6 4所支撐。前輪6 4以可旋 轉的方式被裝在機身骨架6 0上且與把手6 6連接而可由 坐在機身6 0上的搭乘者操控。廢氣系統區段5 8包含依 據本發明被裝在廢氣裝置的流通路徑的管式觸媒構件6 0 〇 圖7 C展示裝在機身支架7 0上的小型設備引擎6 8 。引擎6 8自燃油箱7 2抽引燃料並從空氣濾淨器7 4抽 引空氣。引擎68的廢氣通過廢氣系統76 (包含裝在引 擎出口及消音器80之間的廢氣管78)。廢氣管78裝 了 一種以上的觸媒構件，每種觸媒構件包含流通型底材（ 例如盤繞的金屬線網），其上有電弧噴射所鍍上的固定層 而在固定層上依據本發明而積鍍上觸媒物質。所示的實例 中，設備引擎6 8經由傳動單元8 2與發電機8 4連接， 發電機8 4透過傳統出線座8 6供應電力。然而通於此藝 的人士可了解設備引擎6 8同樣可適合驅動其他的設備， 如泵浦，壓縮機，原木分離機等都可依據本發明而建構經 改良的設備。 小型設備引擎提供另一個依據本發明而使用經被覆的 底材的環境及模式，而且可被當作上面具有或不具有觸媒 物質之火燄制動室使用。小型引擎本身火燄制動室的使用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ~56 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) %--------訂！---- 線

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五、發明說明（54) 爲技藝中所知且已被敘述，例如審理中的常見被指定的美 國專利申請案08/682，247，建檔於1 996年 7月7日，倂入本文作爲參考。 貫施例1 六個鋼線網底材與1 Ο 0 c p s i金屬蜂巢體各被金 屬線電弧噴射將鎳鋁合金線當作固定層原料。鎳鋁合金線 直徑爲1/1 6吋（1 · 5 9mm)。熔融的鎳銘合金以 1 1 1 b s/h r及7 Op s i的氣壓被噴射在距6英吋 的底材上鍍上固定層。噴射法在1 〇 〇 c P s i單片上成 功在單片內部的氣體流通路徑鍍上固定層。 金屬線網底材之一受大約1 0 0 °C至1 0 0 0 °C左右 溫度週期的空氣處理1 5個小時。俟溫度週期之後，測試 網子並與參考品作比較而兩樣本之表面之間並沒有差異。 第二個金屬線網底材受Bunsen燒爐每週期約6秒的火燄加 熱以自室溫至9 3 0°C左右的溫度週期循環3個小時。再 次與參考品作比較並無發現固定層表面的異樣。把觸媒物 質施於每件樣本上而在所有的場合中發現有極佳的黏性。 實施例2 如下把三種不同的觸媒構件製成適合小型引擎之廢氣 處理裝置中使用的管式構造且有依據本發明之管式觸媒構 件的功能。首先以金屬線電弧噴射把鎳鋁合金如實施例1 所述地鍍在鋼網上而在底材上鍍上固定層。然後在鋼網底 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱) -57 : "" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ--------訂---------線

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 Α7 ______ Β7 五、發明說明（55) 材上被覆含1至3wt%的鉑一铑（重量比5 : 1)作爲 主要觸媒成份且每平方英吋底材有〇·31克的份量之觸 媒物質。然後把網子捲成管狀（直徑約1 · 7 5吋，長度 約7 · 2 5吋）且沿著縫合處在三個點上以平頭釘焊接將 它鞏固在一起。本管子每一側的表面積約6 9平方英吋而 總表面積1 3 8平方英吋。 其次，如實施例1所述的把緋魚骨形薄片以金屬線電 弧噴射（以錬銘合金爲原料）而在上面鑛上固定層。然後 把經噴射的薄片底材被覆以同上述的〇 · 1 6 7 g/ i η2 的沖積被覆負載之觸媒物質。把薄片切成寬6吋長2 3吋 ’且每一側的表面積約1 3 8平方英吋。把薄片捲成管子 ，外徑2吋長Θ吋。 把每件實施例1經電弧噴射的網子底材被覆以上文提 到的觸媒物質。底材具開口且爲多孔性因而難以定量表面 積。 把每件前述的觸媒構件裝在長7 · 7 5吋內徑 2 · 3 7 5吋的廢氣管中而製得管式觸媒構件。把每件管 式觸媒構件與5 0 c c二衝程引擎（具二段空氣注射（ 1 0 1/m i η )入廢氣）之廢氣相連接。藉把廢氣在引 擎以各式各樣的運轉條件或模式運轉之觸媒構件上游點取 樣2次及在管式觸媒構件下游點取樣2次的方法測試各種 管式觸媒構件的效力。對各項試驗而言，引擎係以指定的 運轉模式運轉3分鐘。把上游樣本與下游樣本的數據加以 平均並利用平均値計算出管式觸媒構件中個別觸媒構件的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -58 - <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) *------- 訂-|丨_-----線

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A7 __B7_ 五、發明說明（56 ) 轉化率。利用空白試管來測試而得基準比較品。 每件管式觸媒構件展現在4 5 0 °C左右的溫度烴類顯 著的轉化率。包含實施例1之六件金屬線網底材之管式觸 媒構件擁有最佳的低溫（2 0 0至3 2 5 t )活性。 在以本發明之特例來詳細描述本發明的時候，我們明 白在硏讀並了解前文之際普遍精於此藝之人士對本發明所 描述的實例可作出極多的修改，而本發明包括在本發明附 註的申請範圍內這類的修改。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • I!訂-!_!丨 — -線

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Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 附件一 A: (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第88 1 07074號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國90年12月修正 1 ·觸媒構件，它包含： 上面有被電弧噴射所積鍍的固定層之載體底材；以及 有觸媒物質積鍍在載體底材上。 2 ·如申g靑專利圍弟1項之觸媒構件，其中藉由電 弧噴射把選自下列的金屬原料積鍍成固定層：鎳，鎳/銘 ’鎳/鉻，鎳/鉻/鋁/釔，鈷/鉻，鈷/鉻/鋁/釔， 銘/鎳/鉻/銘/纟乙，鐵/銘，鐵/鉻，鐵/鉻/銘，鐵 /銘/銘/紀’鐵/鎮/銘’鐵/鏡/銘，3QQ號不銹 鋼，4 0 0號不銹鋼，以及以上兩種以上之混合物。 3 .如申請專利範圍第2項之觸、媒構件，其中固定層· 包含鎳及鋁。 4 ·如申請專利範圍第3項之觸媒構件，其中鋁佔了 固定層中鎳與鋁加合的重量之3至10%左右。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 ·如申請專利範圍第3項之觸媒構件，其中鋁佔了 固定層中鎳與鋁加合的重量之4至6%左右。 6 ·如申請專利範圍第1項之觸媒構件，其中觸媒物 質被鍍在固定層上，並且包含散佈著一種以上的觸媒金屬 成份之耐熔的金屬氧化物支架。 7 ·如申請專利範圍第1項之觸媒構件，它包含自底 金屬與陶瓷底材之中選出的底材。 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210X297公嫠） 481586 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 8 ·廢氣處理裝置，它包含與內燃機廢氣流通路徑連 接的如申請專利範圍第1項，第3項或第4項之觸媒構件 〇 9 ·如申請專利範圍第8項之裝置，其中底金屬包含 _胃內部表面，而內燃機廢氣在排出之前會通過該表面。 1 0 .如申請專利範圍第8項之裝置，其中載體底材 包含底金屬。 1 1 ·如申請專利範圍第8項之裝置，其中載體底材 包含陶瓷底材。 1 2 ·觸媒構件，它包含： 含有開放性底材且上面被熱噴射上固定層之載體；以 及載體上所佈置的觸媒物質。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之觸媒構件，其中載 體包含自泡沬體底金屬與蜂巢體單片、底材之中選出的底材‘ 〇 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之觸媒構件，其中底 材包含泡沬體底金屬。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項之觸媒構件，其中泡 沬體底金屬每吋（直線）具有約3至3 0個洞（、、p p i 1 6 ·如申§靑專利fe圍第1 4項之觸媒構件其中泡 沬體底金屬約3至1 0 p p 1 。 1 7 ·如申I靑專利範圍第1 4項之觸媒構件，其中.泡 沬體底金屬約10至80ppi。 本紙3L尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   、τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 8 .如申請專利範圍第1 4項之觸媒構件，其中泡 '沬體底金屬的密度約先質金屬密度的6 %。 1 9 ·觸媒構件，它包含： 包含最少兩種使流體從這一區流至另一區而佈置的不 同底材密度的區域之載體底材；以及 佈置在最少兩種不同表面積密度之底材區上的觸媒物 質。 2 0 ·如申請專利範圍第1 9項之觸媒構件，其中最 少兩種不同底材密度之底材區上面具有不同效力的觸媒物 質負載。 2 1 ·如申請專利範圍第1 9項或第2 0項之觸媒構 件’其中最少兩種的底材區包含自金屬泡沬體，金屬線網 與波紋薄片蜂巢體之中選出之底材的區域。 .2 2 _製作觸媒構件之方法，它每含： 藉電弧噴射把金屬原料鍍在底材上而在底材上裝備以 金屬固定層，以及 在底材上積鍍上觸媒物質。 2 3 ·如申請專利範圍第2 2項之方法，它包含藉由 電弧噴射以外的方法而積鍍上觸媒物質。 2 4 .如申請專利範圍第2 3頊之方法，其中積鍍上 觸媒物質包含在金屬固定層上被覆觸媒物質，該觸媒物質 包含上面散佈著一種以上的觸媒成份之耐熔的金屬氧化物 支架。 2 5 .如申請專利範圍第2 2項之方法，它包含把熔 本紙張尺度逍用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） .3 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) B裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 481586 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 融的金屬原料予以電弧噴射，所用的溫度係能使熔融的金 屬在打在底材的表面之際凝結成不規則的表面構形。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 6 ·如申請專利範圍第2 5項之方法，它包含以最 高不超過1 0，0 0 0 °F左右的電弧溫度噴射熔融的金屬 0 2 7 .製作觸媒構件之方法，包括： 電弧噴射金屬原料到最少一種的底材上而製得被覆最 少一種固定層之底材； 在被覆以最少一種固定層之底材上積鍍上面散佈著一 種以上的觸媒活性成份之整塊耐熔的金屬氧化物所構成的 觸媒物質而製得最少一種經觸媒化的底材；以及 把最少一種經觸媒化的底材摻入有形狀的底質中而得 入口與出口，並且在出口與入口間建構並佈置最少一種的 經觸媒化的底材而得入口與出口間眾多的流體流通路徑。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 8 ·如申請專利範圍第2 2 - 2 7項之中任何一項 的方法，其中固定層係藉由電弧噴射選自下列的金屬原料 而製得··鎳，鎳/鉻/鋁/釔，鈷/鉻/鋁/釔，鐵/鉻 /鋁/釔，鈷/鎳/鉻/鋁/釔，鐵/鎮/鉻，鐵/鉻/ 鋁，鎳/鉻，鎳/鋁，300號不銹鋼，400號不銹鋼 ，鐵/鋁與鈷/鉻，以及以上兩種以上的混合物。 2 9 .如申請專利範圍第2 8項之方法，其中鋁佔固 定層中鎳與鋁加合的重量之3至10%左右。 3 〇 ·如申請專利範圍第2 8項之方法，其中鋁佔固 定層中鎳與鋁加合的重量之4至6%左右。 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） · 4 · 481586 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3 1 .如申請專利範圍第2 2項至第2 7項之中任何 一項的方法，其中底材包含以鐵酸鹽爲主的不銹鋼。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 2 ·如申請專利範圍第3 1項之方法，其中金屬原 料係選自：鎳，鎳/鉻/鋁/釔，鈷/鉻/鋁/釔，鐵/ 鉻/鋁/釔，鈷/鎳/鉻/鋁/釔，鐵/鎳/鉻，鐵/鉻 /鋁’鎳/鉻，鎳/鋁，300號不銹鋼，400號不銹 鋼，鐵/鋁與鈷/鉻，以及以上兩種以上的混合物。 3 3 .如申請專利範圍第3 2項之方法，其中鋁佔固 定層中鎳與鋁加合的重量之3至1 〇 %左右。 34. 廢氣處理裝置，它包含： 經觸媒化之底材，它包含有眾多流體流通之路徑且上 面有電弧噴射所鍍的固定層之底金屬，以及佈置在固定層 上的觸媒物質，該觸媒物質包含整塊上面散佈著一種以上 的觸媒活性金屬成份之耐熔的金屬氧化物；以及 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 具有入口及出口且裝有經觸媒化之底金屬之罐子，該 經觸媒化之底金屬被佈置於入口與出口之間，藉以迫使流 過罐子入口與出口之間的流體最少有部份循著流體流通路 徑流動而與經觸媒化之底金屬接觸。 35. 如申請專利範圍第34項之廢氣處理裝置，其 中經觸媒化之底金屬被建構並佈置在罐子內，藉以迫使流 過罐子入口與出口之間的流體全部循著流體流通路徑流動 而與經觸媒化之底金屬接觸。 3 6 .處理引擎廢氣之方法，包含使廢氣流入而與如 申請專利範圍第1項或第1 9項之觸媒構件接觸。 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公嫠) 481586 A8 B8 C8 __—_ D8 六、申請專利範圍 3 7 .在含有引擎及廢氣處理裝置之摩托車的場合中 ’改良包含了廢氣處理裝置中含有依據申請專利範圍第1 一 6項，第1 9或2 0項之中任何一項之觸媒構件。 3 8 ·設備引擎，它包含含有依據申請專利範圍第1 一 6項，第1 8或1 9項之中任何一項之觸媒構件之廢氣 裝置。 3 9 ·在含有引擎及廢氣處理裝置之細篩割草機的場 合中’改良包含了引擎中含有如申請專利範圍第3 8項之 設備引擎。 · 40 ·製作適合安裝容器之觸媒構件的方法，包含： 在柔軟底材上鍍上固定層而得經固定層被覆之底材； 在底材上鍍上觸媒物質；以及 把最少有鍍上固定層之底材改造成能夠配合容器。 4 1 ·如申請專利範圍第4 0項、之方法，其中積鍍固· 定層包含把金屬原料熱噴射到底材上。 4 2 ·如申請專利範圍第4 0項之方法，其中積鍍固 定層包含把金屬原料電弧噴射到底材上。 4 3 ·如申請專利範圍第4 0項，4 1項或4 2項之 方法，它包含改造被鍍上觸媒物質之底材。 4 4 ·如申請專利範圍第4 0項，4 1項或4 2項之 方法，它進一步包含把觸媒構件裝在容器內。 4 5 ·如申請專利範圍第4 0項之方法，其中積鑛@ 定層包含把金屬原料電漿噴射到底材上。 本紙張尺度逍用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製