(57)【要約】基材（１０）（該基材は、壁（１２）により部分的に限定された少なくとも一個の通路（２０）を備えてなり、該壁は、少なくとも一個の入口（１３）および少なくとも一個の出口（１４）を備えてなり、その際、該または各出口（１４）の断面積の総計が該または各入口（１３）の断面積の総計よりも大きく、それによって、該少なくとも一個の出口（１４）の下流にある一地点における流体の線流速が、該少なくとも一個の入口（１３）に入る流体の線流速よりも小さくなる）、および該基材上に塗布された触媒組成物を備えてなる触媒。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流れ来る流体を受け入れるための基材（１０）と、前記該基材上に塗布された触媒組成物を備えてなる触媒であって、
前記基材が、壁（１２）により部分的に限定された少なくとも一個の通路（２０）を備えてなり、
前記壁が、少なくとも一個の入口（１３）および少なくとも一個の出口（１４）を備えてなり、
前記または各出口（１４）の断面積の総計が前記または各入口（１３）の断面積の総計よりも大きく、それにより、前記少なくとも一個の出口（１４）の下流にある一地点における流体の線流速が、前記少なくとも一個の入口（１３）に入る前記流体の線流速よりも小さくなるものである、触媒。
【請求項２】
前記または各通路の断面積が上流から下流に向かって大きくなる、請求項１に記載の触媒。
【請求項３】
二個以上の通路を備えてなり、少なくとも一個の通路が入口を有し、すべての通路が少なくとも一個の出口を有する、請求項１または２に記載の触媒。
【請求項４】
前記壁が管を備えてなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の触媒。
【請求項５】
前記管が円錐台形である、請求項４に記載の触媒。
【請求項６】
前記通路が少なくとも一個のじゃま板を備えてなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の触媒。
【請求項７】
前記じゃま板が、通路を狭くするか、または通路を制限するものである、請求項６に記載の触媒。
【請求項８】
前記通路を狭くするか、または通路を制限するものがベンチュリ管である、請求項７に記載の触媒。
【請求項９】
前記少なくとも一個のじゃま板が通路中の行き止まりを形成する、請求項６に記載の触媒。
【請求項１０】
流体が前記少なくとも一個の通路から、前記少なくとも一個の通路に入る方向とは別の方向で出られる様に、前記または各出口が位置する様に配置されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の触媒。
【請求項１１】
前記基材が、前記少なくとも一個の出口から出る流体の流路中に触媒を担持する手段を備えてなる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の触媒。
【請求項１２】
前記担持手段が、前記壁の周囲に配置されたスリーブの内側表面を包含する、請求項１１に記載の触媒。
【請求項１３】
前記担持手段が、前記通路に対して前記壁の外側空間中に伸びる少なくとも一個の実質的に横方向の突起を備えてなる、請求項１１または１２に記載の触媒。
【請求項１４】
前記少なくとも一個の突起が前記壁により支持される、請求項１３に記載の触媒。
【請求項１５】
前記担持手段が少なくとも一個のフィンを備えてなる、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の触媒。
【請求項１６】
前記少なくとも一個のフィンが、前記少なくとも一個の通路に対して縦方向でらせん状に伸びる、請求項１５に記載の触媒。
【請求項１７】
前記壁の断面が実質的に円形である、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の触媒。
【請求項１８】
前記基材が少なくとも部分的に金属、好ましくはステンレス鋼から製造される、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の触媒。
【請求項１９】
前記触媒組成物が三元触媒組成物である、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の触媒。
【請求項２０】
前記触媒組成物が、ディーゼル酸化触媒、リーン−ＮＯｘ触媒組成物またはアンモニアによるＮＯｘの選択的接触還元に触媒作用する触媒である、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の触媒。
【請求項２１】
前記触媒組成物がＮＯｘトラップ組成物である、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の触媒。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか一項に記載の触媒を包含する動力設備。
【請求項２３】
前記触媒を備えてなる排気機構を包含する、請求項２２に記載の動力設備。
【請求項２４】
内燃機関である、請求項２２または２３に記載の動力設備。
【請求項２５】
請求項２２〜２４のいずれか一項に記載の動力設備を包含する輸送手段。
【請求項２６】
オートバイ、モペット、四輪バイク、芝刈り機、トラクターまたはボートである、請求項２５に記載の輸送手段。
【請求項２７】
基材（１０）と、前記該基材（１０）上に塗布された触媒組成物とを備えてなる触媒であって、
前記基材が、流れて来る排ガスを受け入れるための少なくとも一個の通路（２０）を備えてなり、
前記少なくとも一個の通路（２０）が壁（１２）およびじゃま板（１６）により部分的に限定され、
前記壁（１２）が、排ガスを前記少なくとも一個の通路（２０）から排出するための少なくとも一個の開口部（１４）を包含し、それにより、
前記じゃま板（１６）と前記少なくとも一個の開口部（１４）の組合せ効果が、どの様な寸法においても、前記少なくとも一個の開口部（１４）の下流にある一地点における前記排ガスの線流速が、前記少なくとも一個の通路（２０）に入る排ガスの線流速と比較して減少するものである、触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材およびその上に塗布された触媒組成物を備えてなる触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、自動車排ガスを処理するための触媒は、一種以上の高表面積を有するフロー−スルーモノリス基材上に担持することにより、排気通路中に配置する。従来の触媒基材は、セラミックまたは金属から製造する。
【０００３】
現在、セラミック触媒フロー−スルー基材の多くはコージーライトから製造するが、代替材料には、アルファ−アルミナ、ムライト、ジルコニウムムライト、チタン酸バリウム、磁器、酸化トリウム、ステアタイト、酸化マグネシウム、炭化ホウ素または炭化ケイ素が挙げられる。典型的には、セラミック基材はハニカム構造に製造され、その内部では隣接する通路が基材本体の全長に沿って平行に伸びている。ハニカムのセル密度、すなわち平方インチあたりのセル数（ｃｐｓｉ）（平方センチメートルあたりのセル）、およびセラミック基材のセル壁厚は変えることができ、それぞれ意図する用途に合わせて選択することができる。これらパラメータの両方が基材の前面開放面積(open frontal area)に影響し、それが基材上流の排気機構における背圧量に影響する（一般的に、背圧が高い程、エンジンの燃費が増加する）。
【０００４】
例えば、４００ｃｐｓｉ（６２セル／ｃｍ２）のコージーライトセラミックフロー−スルー基材では、セル壁厚さが千分の８インチ（８ミル（０．０２ｃｍ））である基材の前面開放面積は７０．６％であるのに対し、セル壁厚さが４ミル（０．０１ｃｍ）である４００ｃｐｓｉ（６２セル／ｃｍ２）基材では８４．６％である。一般的に、標準的なセル壁厚に対してセル密度を増加すると、前面開放面積が低下する。ディーゼル用途では、セル密度が高いと、基材の上流表面にディーゼル煤の固まりができることがある。しかし、セル壁厚を下げると、基材の耐久性が低下することがある。
【０００５】
金属製の触媒基材は、薄い金属ホイルで製造され、一般的に平らな金属ホイル同士の間に挟まれた波形金属ホイルの層を巻き付けてハニカム構造を形成する。そうして得られる通路の列は、部分的に波形のホイルにより形成されるので、断面が正弦波形である。その様な一構造は米国特許第４，８４９，２７４号明細書に記載されている。
【０００６】
金属触媒基材は、セラミック基材よりも薄い壁を有し、従って単位体積あたりの幾何学的表面積をより高くすることができる。しかし、金属触媒基材は、一般的にセラミック基材ほどの熱的な耐久性がなく、触媒を基材表面に付着させるのが困難である。金属製基材は、フェライト系鉄−クロム−アルミニウム合金、例えばFecralloy（商品名）、またはアルミニウムクラッドステンレス鋼ホイルから製造することができる。
【０００７】
一般的に、従来の基材では、フロー−スルーモノリス全体を同じ触媒処方物で被覆し、排ガスは処方物全体に実質的に一様な線流速で接触する。三元触媒（ＴＷＣ）組成物は、化学量論的に作動するガソリンエンジンの排ガス中にある炭化水素（ＨＣ）および一酸化炭素（ＣＯ）の、酸化窒素（ＮＯｘ）および酸素（Ｏ２）との反応による酸化に触媒作用し、水（Ｈ２Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ２）を形成し、その反応の結果、該ＮＯｘはＮ２に還元される。従来の方法に関連する問題点は、排ガス中のＮＯｘとＯ２の両方が有効ＨＣ還元体と競合し、Ｏ２との反応がより急速に起こることである。その上、比較的高い排ガス線流速は、ＨＣとＯ２の反応をＮＯｘ／ＨＣ反応よりも優先する。実際、このためにモノリス中に約１インチ（２．５４ｃｍ）ＮＯｘ還元する還元体がほとんど、または全く存在しないことが非常に頻繁に起こる。
【０００８】
同様の問題は、白金系の、例えばアルミナ上白金の、リーン−ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの還元が約２５０℃で起こり、主としてＮ２および少量のＮ２Ｏを形成するディーゼル用途でも生じる。しかし、ＨＣに対するＮＯｘとＯ２間の競合のために、リーン−ＮＯｘ転化は、典型的には最大で約４０％に限られる。
【０００９】
ＮＯｘ還元は、より選択的な触媒を使用することにより改善することができよう。例えば、リーン−ＮＯｘ触媒における白金担持量を下げ、ＨＣ／Ｏ２反応に対する選択性を下げることにより、ＮＯｘ還元に対する選択性を増加することができる。あるいは、下流触媒のＮＯｘ還元に対する選択性が増加する様に、すなわちどの様な還元体が残っていても、ＮＯｘの還元に触媒作用させるために、触媒の性質を上流から下流に変えることができる。モノリス上に二種類以上の異なった触媒を塗布することは困難であり、経費がかかるが、現在商業的に実際に行われている。
【００１０】
別の改良は、触媒上を通る排ガスの線流速を下げることにより達成できよう。これによって、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯおよびＯ２の触媒上の滞留時間が増加し、従って、ＨＣ／ＮＯｘ反応速度が増加し、触媒の有効特異性が改良される。
【００１１】
もう一つの改良は、従来のモノリス構造により与えられる長い縦横比ではなく、多数の比較的短い平行な反応経路を備えてなる基材モノリスを使用し、それによって基材上の流量を下げ、ＨＣとＮＯｘの反応速度を、ＨＣ／Ｏ２反応に対して増加させることであろう。
【００１２】
理論的に、排ガスの線流速を下げる一方法は、上流の排ガス導管の断面積が、基材の前面開放面積よりもはるかに小さい、前面開放面積が大きい基材を使用することである。基材が中に配置されている通路の容積中にガスが膨脹するので、ガスの線流速が減少する。さらに、基材は、従来の基材モノリスと比較して短い縦横比を有することができる。ＮＯｘ還元に対する特異性が高い触媒を使用することができる。しかし、排ガスの線流量を十分に下げるのに十分な、大きな断面積を有する排気通路の区域を設けるのに十分な空間は自動車上にはないので、この方法は非実用的である。
【００１３】
国際特許第ＷＯ０１／２３０８０号明細書は、入口と出口、およびこれらの口の一方と連絡する中央区域を取り囲む、例えばシリンダーまたはコーンとして配置された粒子状触媒を有する、軸／半径方向または半径方向に流れる触媒作用反応器を開示している。
【発明の具体的な説明】
【００１４】
ここで我々は、従来の基材よりも低い線流速で排ガスを担持された触媒と接触させることができる比較的小型の基材を考案したが、この基材は、ＮＯｘ還元に対する特異性が高い触媒との組合せで使用できる。
【００１５】
一態様により、本発明は、流れ来る流体を受け入れるための基材（該基材は、壁により部分的に限定された少なくとも一個の通路を備えてなり、該壁は、少なくとも一個の入口および少なくとも一個の出口を備えてなり、その際、該または各出口の断面積の総計が該または各入口の断面積の総計よりも大きく、それによって、該少なくとも一個の出口の下流にある一地点における流体の線流速が、該少なくとも一個の入口に入る流体の線流速よりも小さくなる）、および該基材上に塗布された触媒組成物を備えてなる触媒を提供する。
【００１６】
本発明は、閉鎖系における物質保存の科学的原理に基づいている。ある通路を通るガスの質量流が、その通路の断面積が変化しても変化しない限り、ガスの温度および圧力、従って、ガスの、その通路に沿った速度は変化する。
【００１７】
代表的な一実施態様では、該または各通路の断面積が上流から下流に向かって大きくなる。
【００１８】
別の代表的な一実施態様では、基材が二個以上の通路を備えてなり、少なくとも一個の通路が入口を有し、すべての通路が少なくとも一個の出口を有する。
【００１９】
構築し易くするために、代表的な一実施態様では、基材の壁は管を備えてなるが、無論、この管は縦方向で真っ直ぐである必要はなく、管の断面が円形である必要もない。実際、少なくとも一個の平らな側面、例えば六角形の断面、を有する管は、管の剛性を向上させることができる。しかし、円形の断面を使用するのが便利である。例えば、管は形状が円錐台形でよい。
【００２０】
もう一つの代表的な実施態様では、通路が少なくとも一個のじゃま板を備えてなるが、このじゃま板は、通路を狭くするか、または通路を制限するもの、例えばベンチュリ管、または通路中の行き止まりを備えてなるものでよい。
【００２１】
さらに別の代表的な実施態様では、流体が少なくとも一個の通路から、少なくとも一個の通路に入る方向とは別の方向で出られる様に、該または各出口が位置する様に、基材が配置される。
【００２２】
本発明は多くの利点を提供する。利点の一つは、少なくとも一個の通路からの出口の下流にある一地点におけるガスの線流速が小さくなるので、低線流速でより効率的に触媒作用される特定の反応、例えばＴＷＣまたはディーゼルリーン−ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの還元、が促進される。
【００２３】
もう一つの利点は、従来基材モノリスと比較して、基材を横切る圧力低下が比較的低いことである。一般的に、圧力低下はエンジン出力に、従って性能に影響し得る。エンジンの調整により、圧力低下が増加することの、性能に対する影響を少なくすることができるが、圧力低下が非常に少ない基材モノリスを使用することにより、これらの困難が軽減または回避される。
【００２４】
少なくとも一個の通路を部分的に限定する壁の内側表面は触媒を担持することができ、本発明により有益性を得られるが、本発明の代表的な一実施態様では、基材は、少なくとも一個の出口から出る排ガスの流路中に触媒を担持する手段も備えてなる。
【００２５】
代表的な一実施態様では、担持手段は、壁の周囲に配置されたスリーブの内側表面を包含することができる。しかし、触媒を担持するための表面積をより大幅に増加するために、担持手段が、壁の周囲空間中に実質的に横に伸びる少なくとも一個の突起を包含するのが好ましい。横方向突起は、スリーブの内側表面により、壁により、あるいは両方により支持することができる。別の代表的な一実施態様では、該または各横方向突起は、フィンを備えてなる。
【００２６】
少なくとも一個の横方向突起、例えば少なくとも一個のフィン、を包含する実施態様の利点の一つは、該または各横方向突起が吸熱源として作用し、基材から熱を消散させることができるので、担持された触媒の温度を制御できることである。つまり、触媒は排ガスを、例えば炭化水素の燃焼後注入または強度の加速により引き起こされる高温「スパイク」を包含する、より広い温度寛容度で、より効率的に処理することができる。
【００２７】
この配置のもう一つの利点は、該または各横方向突起が排気機構中の騒音を消すことができるので、排気機構全体に必要な騒音緩和のための材料が少なくて済むことである。
【００２８】
上記の利点は、基材の小型設計と共に、空間および／または重量が非常に重視されるオートバイ、モペット、四輪バイク(quad bike)、芝刈り機、トラクターまたはボートに特に適している。
【００２９】
向きに関して、横方向の突起は少なくとも一個の通路に対してより縦方向に、あるいは少なくとも一個の通路に対してより横方向に、すなわち通路を横切って伸びることができる。横方向突起が単一のフィンである場合、そのフィンは、少なくとも一個の通路に対して縦方向でらせん状に伸びることができる。代表的な実施態様では、横方向突起は、壁により支持された単一のフィンであり、らせんの向きは主として横方向である、すなわちらせん上の傾斜は比較的小さい。
【００３０】
無論、横方向突起が、管の外壁および管の周囲に配置されたスリーブの両方により支持されたフィンである実施態様では、排ガスが基材から外に出られる様な配置にすべきである。これは、例えば、少なくとも一個の出口をスリーブ中に設けることにより、あるいは突起が少なくとも下流末端で開く様に、上記のらせん状配置を横方向突起に取り入れることにより、達成できる。この最後の代表的な実施態様では、らせんは、通路壁を取り囲むさらなる通路を限定し、そのさらなる通路の内側表面上に担持される触媒上を通る排ガスの滞留時間を増加することができる。
【００３１】
当業者には明らかな様に、他の形状を有する横方向突起も使用でき、例えば横方向突起は壁またはスリーブにより支持された複数の個別ディスクでもよいし、あるいは該または各横方向突起は、長円形、正方形、または三角形の形状を有することもできる。同様に、少なくとも一個の横方向突起は、壁またはスリーブの表面に対してある角度を有することができる、すなわち横方向突起は、例えば壁またはスリーブの上流表面に対して、すなわち排ガス流の方向に対して急角度をなすことができる。
【００３２】
基材、すなわち少なくとも一個の通路を形成する壁になった本体、および／または、存在する場合には、担持手段、例えばスリーブおよび／または少なくとも一個の横方向突起、は好ましくは金属、例えばステンレス鋼またはフェライト系鉄−クロム−アルミニウム合金、から形成する。しかし、基材の一つ以上の部分を非金属性材料、例えばセラミック、から製造することもできる。例えば、スリーブをセラミックから製造することができる。該または各横方向突起は、標準的な工学的方法、例えば溶接、により、少なくとも一個の通路の外壁に、またはスリーブ表面に固定することができる。
【００３３】
一実施態様では、基材をセラミック、例えば一個以上の入口がブロック（封じ込め）されているが、出口はすべて開いているフロースルーモノリス、から形成することができる。セラミックは流体が透過し得るので、ガスが通路の壁を横切って他の通路に入ることができ、これによって入口の下流に圧力低下をもたらす。基材の、入口からすぐ下流の部分に、細孔を目詰まりさせるウォッシュコートで被覆し、ガスが下流の通路の透過し得る部分と接触する時に圧力低下現象を強化することができる。
【００３４】
別の配置では、通路への少なくとも一個の入口末端がブロックされているが、その通路への出口末端は開いている金属製フロースルーモノリスで同様の効果を得ることができる。開いた入口を有し、ブロックされた入口末端を有する通路に隣接する少なくとも一個の通路の壁は、少なくとも一個の穴を有し、ブロックされた入口の下流の通路と流体連絡することができる。
【００３５】
本発明の代表的な一実施態様は、流れて来る排ガスを受け入れるための少なくとも一個の通路を備えてなり、該少なくとも一個の通路が壁およびじゃま板により部分的に限定され、壁が、排ガスを該少なくとも一個の通路から排出するための少なくとも一個の開口部を包含し、その際、じゃま板と少なくとも一個の開口部の組合せ効果により、どの様な寸法においても、少なくとも一個の開口部の下流にある一地点における排ガスの線流速が、少なくとも一個の通路に入る排ガスの線流速と比較して小さくなる、触媒基材として定義することができる。
【００３６】
基材上に塗布される触媒の性質は重要ではなく、意図する用途により異なる。触媒をディーゼルエンジンの排気機構で使用する場合、触媒組成物はディーゼル酸化触媒組成物またはリーン−ＮＯｘ触媒組成物でよい。ガソリン用途には、触媒組成物は、好ましいオートバイ用途における様なＴＷＣ処方物でよい。オートバイ用途向けの好ましい触媒組成物に関しては、我々の国際特許第ＷＯ９９／４２２０２号明細書を参照する。
【００３７】
あるいは、触媒組成物は、ＮＯｘトラップ、リホーマ、例えば有機化合物から、または水−ガスシフトに触媒作用させることにより水素を発生させるための触媒、またはアンモニアを使用するＮＯｘの選択的接触還元に触媒作用させるための触媒組成物でよい。しかし、当業者には明らかな様に、触媒は、固定式または推進力用に設計された、および／または代替燃料、例えば液体石油ガス、天然ガス、ならびにより一般的なディーゼルまたはガソリン燃料で運転できる動力設備と関連して使用することができる。動力設備が燃料電池である場合、基材は、リホーメート中でＣＯを酸化するための触媒組成物を担持することができる。例えば選択的に電気およびガソリンで作動し得るハイブリッドエンジンとの関連で基材を使用することも意図している。
【００３８】
本発明の別の態様により、本発明の触媒を包含する動力設備を提供する。例えば、触媒は、動力設備用の排気機構、または動力設備用の燃料、例えばガス、入口と組み合わせることができる。動力設備は例えば内燃機関でよい。
【００３９】
別の態様により、本発明は本発明の動力設備を包含する輸送手段を提供する。代表的な輸送手段は、オートバイ、モペット、四輪バイク、芝刈り機、トラクターまたはボートである。
【００４０】
本発明をより深く理解するために、添付の図面を参照しながら、本発明の代表的な実施態様を説明する。
【００４１】
図１は、本発明の基材の円錐台形管の実施態様を示すが、この管はステンレス鋼から製造することができる。触媒組成物は、管の内側表面上に塗布する。
【００４２】
図２は、本発明で使用するウォール−フローセラミックモノリス系基材の実施態様を示すが、その際、平面図で、目詰まりした入口と開いた入口の配置がチェッカー盤の様に見える様に、通路の上流入口が交互にブロックされている。モノリス通路の下流出口はすべてブロックされていない。別の配置では、通路の上流が、入口のすぐ下流で細孔を目詰まりさせるウォッシュコートで被覆されている。
【００４３】
図３は、図２に示す実施態様と類似の原理に基づく別の基材を示すが、その際、金属製のフロースルーモノリスが交互にブロックされた入口を有し、入口末端で開いている隣接する通路の壁が複数の穴を有し、入口末端が開いている通路と入口末端がブロックされている通路の間で流体連絡させている。
【００４４】
図３に示す基材の変形では、開いた通路１が、複数の出口３を包含する壁２を有する管である。中央の管２の周りに、スリーブ４が同心円状に配置されている。管の下流末端はじゃま板５によりブロックされ、実質的に横方向の突起６が縦方向でらせん状に伸び、管壁７の外側とスリーブ８の内側表面との間に支持されている。通路に入る流体、例えばガス、は、出口から押し出され、らせん状に配置された横方向突起により部分的に限定された通路を通過する時に渦状に回転する。この配置により、通路を部分的に限定する横方向突起上に塗布された触媒と接触するガスの滞留時間が増加する。
【００４５】
図５に示す配置は、実質的に複数の、平行に配置された円錐台形状の管である。
【００４６】
ここで図６に関して、基材１０は、円形断面を有し、複数の出口１４を包含する管１２を備えてなる。管１２は、穴を開けたステンレス鋼の板から製造され、管形状に溶接されている。管１２の一端には、ステンレス鋼材料から形成された仕切の形態にあるじゃま板１６がある。管１２の外側表面には、やはりステンレス鋼製のフィン１８が溶接されている。フィン１８は、管１２の外側表面に溶接された複数のディスクの一つでもよいが、図５に示す実施態様では、フィン１８は、管１２の外側表面にらせん状に溶接されたステンレス鋼製の連続細片である。
【００４７】
ＴＷＣ組成物を包含するウォッシュコートを、基材上、例えば通路２０の内壁上、ただし最も好ましくは該または各フィン１８の上に塗布することができる。次いで、触媒組成物を含む基材のウォッシュコートを適切な温度でか焼する。ＴＷＣ組成物、およびウォッシュコートおよび被覆された基材の製造方法は、当業者には良く知られており、ここではこれ以上説明しない。
【００４８】
実際には、触媒組成物で被覆された基材は、内燃機関の排気通路、例えばオートバイの排気機構、の中に、流れる排ガス（太い矢印で示す）が管１２の一端を通して通路２０に受け入れられる様に配置される。流れる排ガスは、他端で管１２から出るのをじゃま板１６により阻止されるので、排ガス（小さな矢印で示す）は複数の出口１４を経由して管から外に出る。通路２０のの下流地点におけるガスの線流速は、通路２０に入る排ガスの線流速に対して低下する。これには、該または各フィン１８上に担持された触媒組成物により触媒作用を受ける反応は、線流速が高い場合よりも低い場合に、より高い速度で起こるので、反応が促進されるという利点がある。
【００４９】
図７に示す実施態様は、図１に示す実施態様の変形であり、ここでは図式的に断面図で示す。実質的に、この実施態様は図１の円錐台形の管を備えてなり、円錐形部分が管の中に配置されており、円錐台形管の内側表面とコーンの外側表面との間の隙間が実質的に一様になる様に配置されている。
【００５０】
下記の例は、説明のためにのみ記載する。
【００５１】
公開されているデータを使用し、理論的モデルにより、幾何学的表面および図６に示す基材（以下「基材」）を通るガス流の空間速度を計算した。これを、オートバイ排気に一般的に使用されている型の金属製反応器（以下「反応器」）を通る流れに対して計算した値と比較した。
【００５２】
２種類のモノリスの詳細を好きの表に示す。
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【００５３】
基材の寸法は、特定の流量における背圧が反応器の背圧と等しくなる様に選択した。背圧は、運転性能に影響するので、オートバイ触媒の設計に特に重要なパラメータである。
【００５４】
表から、基材は、反応器の幾何学的表面積のほとんど２倍の幾何学的表面積を有することが分かる。また、モノリスを通る有効ガス流の尺度である基材の空間速度は、従来の反応器の空間速度の半分である。これらの両ファクターにより、ガス分子とモノリス表面の間の接触時間が長くなり、触媒作用させた時の転化活性が増加する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、本発明の円錐台形管を示す。
【図２】図２は、本発明で使用するウォール−フローセラミックモノリスの基材を示す。
【図３】図３は、図２に示す基材と類似の原理に基づく別の基材を示す。
【図４】図４は、図３に示す基材の変形である。
【図５】図５は、複数の円錐台形管を平行に配置した基材である。
【図６】図６は、本発明で使用する触媒基材を図式的に示す断面図である。
【図７】図７は、本発明で使用する触媒基材を図式的に示す断面図である。
【国際公開パンフレット】
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2005506189.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成16年1月5日(2004.1.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流れ来る流体を受け入れるための触媒であって、
基材上に塗布された触媒組成物を含んでなり、
前記基材が、壁により部分的に限定され、かつ、上流部でブロックされているが下流部でブロックされていない複数の第一の通路と、壁により部分的に限定され、かつ、下流部でブロックされているが上流部でブロックされていない複数の第二の通路とにより定めれられるハニカム配列を備えてなり、
第一通路と第二通路とが交互になっており、
第一通路と第二通路とを分離する壁が複数の穴を備えてなり、それらの間に流体連絡を付与するものである、触媒。
【請求項２】
前記基材がセラミックウォールフローモノリスであり、前記穴が細孔を目詰まりさせるウォッシュコートで限定される、請求項１に記載の触媒。
【請求項３】
前記基材が金属である、請求項１に記載の触媒。
【請求項４】
流れ来る流体を受け入れるための触媒であって、
金属基材の上に被覆された触媒組成物を備えてなり、
前記基材が、スリーブ（４）内に同心円状に配置された壁により部分的に限定された管と、壁（７）の外表面とスリーブ（８）の内表面との間で、かつ、前記管の縦方向に延びてなる少なくとも一つのフィン（６）とを備えてなり、
前記配列が存在することにより、流体を、前記管内側から壁（７）の外表面と、スリーブ（８）の内表面と、および少なくとも一つのフィン（６）とにより限定された空間に流れ来ることを可能とする、触媒。
【請求項５】
前記少なくとも一つのフィンが、壁（２）の外表面に支持されてなる、請求項４に記載の触媒。
【請求項６】
前記または各通路が少なくとも一個のじゃま板（５）を備えてなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の触媒。
【請求項７】
前記じゃま板が、通路を狭くするか、または通路を制限するものである、請求項６に記載の触媒。
【請求項８】
前記通路を狭くするか、または通路を制限するものがベンチュリ管である、請求項７に記載の触媒。
【請求項９】
前記少なくとも一個のじゃま板が通路中の行き止まりを形成する、請求項６に記載の触媒。
【請求項１０】
前記壁の断面が実質的に円形である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の触媒。
【請求項１１】
前記触媒組成物が三元触媒組成物である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の触媒。
【請求項１２】
前記触媒組成物が、ディーゼル酸化触媒、リーン−ＮＯｘ触媒組成物またはアンモニアによるＮＯｘの選択的接触還元に触媒作用する触媒である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の触媒。
【請求項１３】
前記触媒組成物がＮＯｘトラップ組成物である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の触媒。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の触媒を備えてなる排気機構を包含する、動力設備。
【請求項１５】
内燃機関である、請求項１４に記載の動力設備。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の動力設備を包含する輸送手段。
【請求項１７】
オートバイ、モペット、四輪バイク、芝刈り機、トラクターまたはボートである、請求項１６に記載の輸送手段。
【国際調査報告】
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2005506189.tif 000023
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