(57)【要約】燃料を酸化させるための触媒組成物および方法が開示されている。触媒組成物は、例えば、アルミニウム、マグネシウムもしくはセリウムなどのＩＩＩ族、ＩＩＡ族もしくはランタニド元素の１つを有する少なくとも１つの化合物、ならびに、例えば、白金、ロジウムおよびレニウムなどのＩＡ族、ＩＶＡ族、ＶＩ族、ＶＩＩ族、ＶＩＩＩ族、ＩＢ族、ＩＩＢ族およびこれらの組合せから選ばれる少なくとも１つの元素を有する少なくとも１つの化合物を含む。燃料を酸化させる方法は、燃料と触媒混合物を与え；燃料と触媒とを別々に火炎区分に輸送し；燃料と触媒とを混合し；そして燃料を酸化させることを含む。方法および触媒混合物を、いずれの炭化水素系燃料の酸化にも用いてもよい。ＩＩＩ族、ＩＩＡ族もしくはランタニド族元素の使用からの改善された結果には、増大させた出力、減少させた有害放出物およびより円滑な酸化プロセスが含まれる。
2005502802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ族およびＩＩＡ族からなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を有する少なくとも１つの化合物、ならびにＩＡ族、ＩＶＡ族、ＶＩ族、ＶＩＩ族、ＶＩＩＩ族、ＩＢ族、ＩＩＢ族およびこれらの組合せからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を有する少なくとも１つの化合物を含む触媒混合物を与え；
前記触媒混合物を、酸化させる燃料と混合する前に、前記触媒混合物の一部を燃焼用空気と混合し；そして
前記燃料を酸化させることを含む、燃料を酸化させる方法。
【請求項２】
さらに前記触媒混合物を前記燃焼用空気と混合する前に、前記触媒混合物に液体を添加することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記液体が、エチレングリコールおよび水からなる群から選ばれる１つ以上の液体を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記液体が、さらに塩化リチウムを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
さらにガスを前記触媒混合物を通して散布して、前記燃焼用空気と混合するために流動触媒粒子を発生させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
さらに前記散布ガスを前記触媒混合物を通して散布する前に、前記散布ガスをイオン化することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記散布ガスが、空気、ヘリウム、窒素、アルゴンおよびこれらの組合せからなる群から選ばれる、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
ＩＩＩ族元素を有する前記化合物が、AlCl3およびAl(NO3)3からなる群から選ばれる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記触媒混合物が、白金、ロジウム、レニウム、マンガン、鉄、アルミニウム、マグネシウムおよびモリブデンのうち１つ以上を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記燃料を酸化させることが、前記燃料を裸火中で酸化させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記燃料を酸化させることが、前記燃料を密閉火中で酸化させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記燃料を酸化させることが、ガソリンを酸化させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記燃料を酸化させることが、ディーゼル燃料を酸化させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記燃料を酸化させることが、No.２燃料油、原油から精製した燃料油、ディーゼル燃料、ガソリン、圧縮もしくは液化天然ガス、ガソホール、メタン、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン、トルエン、キシレン、オクタン、ベンゼンなどの１つ以上の炭素原子を有する炭化水素、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロパノール、イソブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノールおよびこれらの組合せを有するアルコール混合物、トウモロコシ油などの植物油、鉱油、石炭、石炭ガス、アスファルト蒸気、化学プロセスからの被酸化性蒸気、木材、紙ならびにこれらの組合せからなる群から選ばれる燃料を酸化させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記燃料を酸化させることが、ガソリン燃料エンジンおよびディーゼル燃料エンジンからなる群から選ばれる往復エンジンの燃焼チャンバー内で酸化させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記燃料を酸化させることが、往復エンジンの燃焼チャンバー内で前記燃料を酸化させることを含み、前記燃料が、No.２燃料油、原油から精製した燃料油、ディーゼル燃料、ガソリン、圧縮もしくは液化天然ガス、ガソホール、メタン、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン、トルエン、キシレン、オクタン、ベンゼンなどの１つ以上の炭素原子を有する炭化水素、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロパノール、イソブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノールおよびこれらの組合せを有するアルコール混合物、トウモロコシ油などの植物油、鉱油、石炭、石炭ガス、アスファルト蒸気、化学プロセスからの被酸化性蒸気、木材、紙ならびにこれらの組合せからなる群から選ばれる、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記燃料を酸化させることが、炉、ボイラーおよび焼却炉からなる群から選ばれる装置の火炎区分内で酸化させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記燃料を酸化させることが、さらに焼却炉、ベントガスバーナー、炉、スチームタービンおよびこれらの組合せからなる群から選ばれる装置内で酸化させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記触媒混合物を与えることが、さらに約４．０未満のｐＨを有する触媒混合物を与えることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記触媒混合物を与えることが、さらに約１．４〜約３．０のｐＨを有する触媒混合物を与えることを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記触媒混合物を与えることが、さらに約１．６〜約２．２のｐＨを有する触媒混合物を与えることを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記触媒混合物が、Pt濃度をH2PtCl6.6H2Oとして少なくとも約０．２８ｍｇ／ｍｌ、Rh濃度をRhCl3として少なくとも約０．０７ｍｇ／ｍｌ、Re濃度を過レニウム酸として少なくとも約０．１ｍｇ／ｍｌ、およびAl濃度をAlCl3として少なくとも約０．０７ｍｇ／ｍｌ含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記触媒混合物が、Pt濃度をH2PtCl6.6H2Oとして少なくとも約０．２８ｍｇ／ｍｌ、Rh濃度をRhCl3として少なくとも約０．０７ｍｇ／ｍｌ、Re濃度を過レニウム酸として少なくとも約０．１ｍｇ／ｍｌ、およびMg濃度をMgCl2として少なくとも約０．０７ｍｇ／ｍｌ含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記触媒混合物が、さらに界面活性剤を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記液体が、さらに界面活性剤を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項２６】
前記触媒の一部を前記燃焼用空気と混合することが、前記触媒粒子を前記火炎区分への燃焼用空気取入れ口に輸送し、前記触媒を前記空気取入れ口内で前記燃焼用空気と混合することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記混合物中のPt対Rh比が約１５：１〜約４：１であり、前記混合物中のPt対Re比が約１５：１〜約２：１であり、前記混合物中のPt対Al比が約１５：１〜約２：１である、請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記混合物中のPt対Rh比が約８．６：１であり、前記混合物中のPt対Re比が約６：１であり、前記混合物中のPt対Al比が約８．６：１である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
ＩＩＩ族、ＩＩＡ族およびランタニド族からなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を有する少なくとも１つの化合物；および
ＩＡ族、ＩＶＡ族、ＶＩ族、ＶＩＩ族、ＶＩＩＩ族、ＩＢ族、ＩＩＢ族およびこれらの組合せからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を有する少なくとも１つの化合物を含む、燃料酸化のための流動触媒粒子発生に用いる触媒混合物。
【請求項３０】
前記触媒混合物が、Pt濃度をH2PtCl6.6H2Oとして少なくとも約０．２８ｍｇ／ｍｌ、Rh濃度をRhCl3として少なくとも約０．０７ｍｇ／ｍｌ、Re濃度を過レニウム酸として少なくとも約０．１ｍｇ／ｍｌ、およびAl濃度をAlCl3として少なくとも約０．０７ｍｇ／ｍｌ含む、請求項２９に記載の触媒混合物。
【請求項３１】
前記触媒混合物が、Pt濃度をH2PtCl6.6H2Oとして少なくとも約０．２８ｍｇ／ｍｌ、Rh濃度をRhCl3として少なくとも約０．０７ｍｇ／ｍｌ、Re濃度を過レニウム酸として少なくとも約０．１ｍｇ／ｍｌ、およびMg濃度をMgCl2として少なくとも約０．０７ｍｇ／ｍｌ含む、請求項２９に記載の触媒混合物。
【請求項３２】
前記触媒混合物がさらに水性酸を含み、水性酸中の前記触媒混合物が約４．０未満のｐＨを有する、請求項２９に記載の触媒混合物。
【請求項３３】
前記水性酸が、水性塩酸である、請求項３２に記載の触媒混合物。
【請求項３４】
水性酸中の前記触媒混合物が、約１．４〜約３．０のｐＨを有する、請求項２９に記載の触媒混合物。
【請求項３５】
水性酸中の前記触媒混合物が、約１．６〜約２．２のｐＨを有する、請求項２９に記載の触媒混合物。
【請求項３６】
さらに実質的に同じ部数のエチレングリコールおよび水を含む液体を含む、請求項２９に記載の触媒混合物。
【請求項３７】
さらにLiCl、NaClおよびHClのうち１つ以上を含む、請求項３５に記載の触媒混合物。
【請求項３８】
前記触媒混合物が、さらにエチレングリコール、プロピレングリコール、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、シリコーン油およびこれらの組合せからなる群から選ばれる表面活性剤を含む、請求項２９に記載の触媒混合物。
【請求項３９】
前記混合物中のPt対Rh比が約１５：１〜約４：１であり、前記混合物中のPt対Re比が約１５：１〜約２：１であり、前記混合物中のPt対Al比が約１５：１〜約２：１である、請求項２９に記載の触媒混合物。
【請求項４０】
前記混合物中のPt対Rh比が約８．６：１であり、前記混合物中のPt対Re比が約６：１であり、前記混合物中のPt対Al比が約８．６：１である、請求項３９に記載の触媒混合物。
【請求項４１】
燃料を酸化させる火炎区分；
ＩＩＩ族およびＩＩＡ族からなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を有する少なくとも１つの化合物；ならびにＩＡ族、ＩＶＡ族、ＶＩ族、ＶＩＩ族、ＶＩＩＩ族、ＩＢ族、ＩＩ族およびこれらの組合せからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を有する少なくとも１つの化合物を含む触媒混合物を有する触媒チャンバー；および
前記触媒チャンバーから触媒粒子を前記火炎区分に輸送するような形態を有する触媒輸送手段を含む、燃料酸化システム。
【請求項４２】
前記火炎区分が、裸火のそれである、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
前記火炎区分が、密閉火のそれである、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４４】
前記システムが、ガソリンおよびディーゼル燃料からなる群から選ばれる燃料を酸化させるような形態を有する、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４５】
前記システムが、No.２燃料油、原油から精製した燃料油、ディーゼル燃料、ガソリン、圧縮もしくは液化天然ガス、ガソホール、メタン、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン、トルエン、キシレン、オクタン、ベンゼンなどの１つ以上の炭素原子を有する炭化水素、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロパノール、イソブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノールおよびこれらの組合せを有するアルコール混合物、トウモロコシ油などの植物油、鉱油、石炭、石炭ガス、アスファルト蒸気、化学プロセスからの被酸化性蒸気、木材、紙ならびにこれらの組合せからなる群から選ばれる燃料を酸化させるような形態を有する、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４６】
前記火炎区分が、ガソリン燃料エンジンおよびディーゼル燃料エンジンからなる群から選ばれる往復エンジンの燃焼チャンバーである、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４７】
前記火炎区分が、No.２燃料油、原油から精製した燃料油、ディーゼル燃料、ガソリン、圧縮もしくは液化天然ガス、ガソホール、メタン、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン、トルエン、キシレン、オクタン、ベンゼンなどの１つ以上の炭素原子を有する炭化水素、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロパノール、イソブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノールおよびこれらの組合せを有するアルコール混合物、トウモロコシ油などの植物油、鉱油、石炭、石炭ガス、アスファルト蒸気、化学プロセスからの被酸化性蒸気、木材、紙ならびにこれらの組合せからなる群から選ばれる燃料を酸化させるような形態を有する往復エンジンの燃焼チャンバーである、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４８】
前記燃料を酸化させることが、炉、ボイラーおよび焼却炉からなる群から選ばれる装置の火炎区分内で酸化させることを含む、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４９】
ガスを、少なくとも１つの白金化合物およびアルミニウムとマグネシウムのうち少なくとも１つを含む少なくとも１つの化合物を含む触媒混合物を通して散布し；
燃料を添加する前に触媒混合物粒子を燃焼用空気と混合し；そして
触媒含有燃焼用空気の存在下燃料を酸化させることを含む、燃料を酸化させる方法。
【請求項５０】
前記散布ガスが、ヘリウム、アルゴン、窒素、空気およびこれらの組合せからなる群から選ばれる、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
さらに前記散布ガスを前記触媒混合物を通して散布する前に、前記散布ガスをイオン化することを含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５２】
さらに前記粒子を負圧下火炎区分に輸送することを含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５３】
さらに前記ガスを触媒混合物を通して散布する前に、約４．０未満のｐＨを有する触媒混合物を設置することを含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５４】
さらに前記ガスを触媒混合物を通して散布する前に、約１．４〜約３．０のｐＨを有する触媒混合物を設置することを含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５５】
約０．２４ｍｇ／ｍｌのH2PtCl6.6H2O；
約０．２８ｍｇ／ｍｌのRhCl3；
約０．４ｍｇ／ｍｌのHReO4；および
約０．２８ｍｇ／ｍｌ〜約０．５６ｍｇ／ｍｌのAlCl3およびMgCl2のうち少なくとも１つを含む、燃料酸化用触媒混合物。
【請求項５６】
前記混合物中のPt対Rh比が約１５：１〜約４：１であり、前記混合物中のPt対Re比が約１５：１〜約２：１であり、前記混合物中のPt対AlもしくはMg比が約１５：１〜約２：１である、請求項５５に記載の触媒混合物。
【請求項５７】
前記混合物中のPt対Rh比が約８．６：１であり、前記混合物中のPt対Re比が約６：１であり、前記混合物中のPt対AlもしくはMg比が約８．６：１である、請求項５６に記載の触媒混合物。
【請求項５８】
前記触媒混合物の全容量が、約６５０ｍｌである、請求項５５に記載の触媒混合物。
【請求項５９】
前記混合物が、さらにHCl、NaClおよびLiClのうち１つ以上を含む、請求項５５に記載の触媒混合物。
【請求項６０】
前記混合物が、重量でおよそ５４００ｐｐｍのLiClを含む、請求項５９に記載の触媒混合物。
【請求項６１】
さらに塩酸を含む、請求項４９に記載の触媒混合物。
【請求項６２】
前記触媒混合物が、約４．０未満のｐＨを有する、請求項４９に記載の触媒混合物。
【請求項６３】
前記触媒混合物が、約１．２〜約４．０のｐＨを有する、請求項４９に記載の触媒混合物。
【請求項６４】
前記触媒混合物が、約１．４〜約３．０のｐＨを有する、請求項４９に記載の触媒混合物。
【請求項６５】
前記触媒混合物が、約１．６〜約２．２のｐＨを有する、請求項４９に記載の触媒混合物。
【請求項６６】
前記触媒混合物が、さらにエチレングリコール、プロピレングリコール、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、シリコーン油およびこれらの組合せからなる群から選ばれる表面活性剤を含む、請求項４９に記載の触媒混合物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本出願は、「多官能価液体触媒」と題する２００１年３月２日に出願された米国仮特許出願シリアル第60/273,283号、ならびに「混合物を酸化させるための触媒組成物および方法」と題する２００２年２月９日に出願された米国仮特許出願シリアル第60/355,773号に関する。これらの関連出願の開示は、その内容すべてが本明細書に取り込まれる。
【０００２】
発明の背景
１．技術分野
本発明は、一般に触媒酸化のための組成物および方法に関し、さらに具体的には燃料酸化のための触媒混合物および触媒を搬送する方法に関する。
【０００３】
２．背景技術
白金、ロジウムおよびレニウム化合物を含む触媒混合物を通して空気を泡立たせる、あるいは散布することは、白金、ロジウムおよびレニウム化合物を、例えば、自動車エンジンの燃焼チャンバーに搬送してエンジンから汚染を減少させるために用いられてきた。酸化プロセスにおける触媒の使用および操作は、一般に酸化プロセスの効率を増大させるために、かつ特別な場合には、汚染を減少させるために、当業界では既知である。さらに大きな効率および汚染減少が必要とされている。
【０００４】
さらに、触媒混合物中の分散粒子は、熱もしくは触媒混合物中の有機添加物との複合体化により凝集することがわかった。凝集粒子は非凝集粒子よりも重いので、凝集粒子を少なくとも一部空気の流れにより触媒混合物から搬送することはさらに難しいから、分散粒子の凝集を防ぐ必要がある。
【０００５】
したがって、触媒混合物において分散粒子の凝集を防ぎ、汚染放出物を減少させ、かつ燃料酸化により発生する出力を増大させる、燃料を酸化させるための触媒組成物および方法に対する需要がある。
【０００６】
発明の開示
本発明は、酸化プロセスの火炎区分に添加される触媒混合物の使用を通して燃料を酸化させる方法に関する。本発明の組成物および方法は、燃料酸化の効率を増大させる方法を与え、結果として減少させた有害放出物、より大きな馬力およびより安定した燃焼をもたらし、そのことはエンジンに摩耗および引裂の減少をもたらす傾向がある。本発明の実施態様は、触媒混合物を通してガスを散布し、触媒粒子を含む結果として得られたガスを火炎区分に輸送して酸化プロセスの化学に影響を及ぼすことにより、火炎区分内で触媒含有環境を発生させる。触媒粒子を直接火炎区分に注入してもよいし、あるいは火炎区分への空気取入れ口を通すなど、火炎区分に間接的に注入するかあるいは引き込んでもよい。イオン化散布ガスは結果をさらに向上させ得る。
【０００７】
触媒混合物の実施態様は、ＩＡ族、ＩＩＩＡ族、ＶＩＡ族、ＶＡ族、ＶＩ族、ＶＩＩ族、ＶＩＩＩ族、ＩＶＡ族、ＩＢ族、ＩＩＢ族およびこれらの組合せからなる群から選ばれる元素を有する少なくとも１つの化合物、ならびに水などのマトリックス中に混合されたアルミニウム、マグネシウムもしくはセリウムなどのＩＩＩ族、ＩＩＡ族およびランタニド族からなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を有する少なくとも１つの化合物を含む。さらに、触媒混合物は、収着剤、凍結防止剤および界面活性剤の１つ以上を含んでもよい。触媒混合物のｐＨが触媒の凝集を防ぐために決定的であることがわかった。凝集は、触媒粒子の量を減少させる。この触媒粒子は、空気流中で火炎区分まで運ばれるかもしれないし、触媒混合物の一部を懸濁状態から落下させるかもしれない。
【０００８】
エンジン燃焼チャンバー内で本発明の実施態様の触媒粒子を用いるディーゼルエンジンで実施されたテストは、触媒粒子なしで操作された同じディーゼルエンジンよりも、同じ燃料を用いてより多い出力を発生させ、振動がより少なく、かつより少ない有害放出物を生成することがわかった。触媒粒子の添加により得た利点の多くは、触媒粒子がもはや火炎区分に搬送されなくなった後でさえも続く。本発明の実施態様は、限定はされないが、ボイラー、炉、タービンエンジン、往復エンジン、焼却炉、裸火（open flame）および炭化水素燃料が酸化される他のプロセスの分野における酸化プロセスを含むいずれの酸化プロセスにも適用できる。
【０００９】
発明の実施態様の詳細な説明
本発明は、触媒粒子を火炎区分中の燃料と結合することにより、燃料の触媒酸化のための方法および組成物を開示する。本明細書で用いたとき、火炎区分とは、燃料の酸化が起こる領域およびその領域のすぐ周囲の領域を意味し、かつ含む。例えば、往復エンジンおよび多くの他の燃焼プロセスについては、火炎区分は、燃焼チャンバー内の領域である。火炎が短い爆発におけるよりも長い時間燃焼する焼却炉、炉もしくはボイラーについては、火炎区分は、火炎内および火炎を直接囲む領域であり、その化学環境は酸化プロセスに影響を及ぼす。触媒粒子を、触媒粒子が火炎区分へのガス流に運ばれるように、触媒混合物を通して空気などのガス流を散布することにより火炎区分に搬送してもよい。
【００１０】
本発明の実施態様を、裸火もしくは密閉火（enclosed flame）酸化用途の火炎区分のいずれで用いてもよい。裸火酸化は、ガスの膨張が熱、加熱、焼却および／または物質を軟化、混合、燃焼および／または溶融するために用いられる酸化である。裸火酸化用途の例には、限定はされないが、炉および焼却炉が含まれ得る。密閉火酸化は、ガスの膨張がエンジン中のピストンを動かすなどの作業に直接用いられる酸化である。密閉火酸化用途の例には、限定はされないが、タービンおよび往復エンジンが含まれ得る。本発明は、すべての酸化プロセスに有用である。
【００１１】
本発明の実施態様によれば、図１は、触媒混合物２２を散布するための触媒チャンバー１５の正面断面図を図示する。触媒チャンバーは、触媒チャンバー１５への空気入口１４に操作的に連結された散布チューブを含む。代替的に、散布チューブは、空気入口１４に連結されたホースでもあり得る。酸化プロセスで使用するために混合物を通してガスを「散布」もしくは「泡立たせる」ことには、混合物中の分散粒子が非蒸発的もしくは機械的／物理的に流動化され、かつガス流により酸化火炎区分に運ばれるように、ガス流を混合物を通過させることを包含する。「流動床」とは、元来、静止状態の粉末が流動性になるなど流動性を発現させるように、ガスを粉末化固体を通過させることに従来適用されている用語である。本発明に関連して、液体触媒混合物２２を通してガスを非蒸発的もしくは機械的に散布することは、別の方法では、液体触媒混合物２２の表面でバブル２４がはじけることにより、粒子が液体触媒混合物２２の上のガス流に置かれたとき流動性もしくは流動化されるように、非揮発性の固体触媒粒子を液体混合物２２から除去する。この流動状態において、触媒粒子は、ガス流により火炎区分に運ばれ得る。
【００１２】
作動中は、空気は、散布チューブ１２を通って矢印２６の方向で触媒チャンバー１５に進み、触媒混合物２２を通過するバブル２４をもたらす。触媒チャンバー１５への出口１７は、操作的に移送ライン２３に連結する。２つの移送ライン２３が図１の実施態様に示されるが、たった１つもしくは２つより多くを用いてもよい。散布ガスを、移送ライン２３の開口部２１に真空を適用することにより、矢印２６の方向に移動させてもよい。代替的に、散布ガスを、加圧下散布チューブ１２の入口１１に散布ガスを供給することにより、矢印２６の方向に移動させてもよい。散布チューブ１２から放出される１秒ごとのバブル数を数えることに基づくバブル率を、移送ライン２３の開口部２１に適用される真空を調整することにより、散布チューブ１２で供給される圧力を調整することにより、あるいは移送ライン２３に適宜の制流もしくはレストリクターを組み込むことにより制御してもよい。本発明の実施態様において、バブル率は１秒につき約２〜約１５バブルでもよい。散布ガスは、空気、窒素、アルゴン、ヘリウムおよびこれらの組合せでもよいが、他のガスを用いてもよい。
【００１３】
代替的に、散布ガスは、例えば、空気、窒素、アルゴン、ヘリウムおよびこれらの組合せから選ばれる正もしくは負のイオン化ガスでもよい。イオン化散布ガスを、カリフォルニア州91408ヴァンヌイスのAll Electronics Corp. から入手可能なイオン化装置のように、イオン化装置からのイオンに曝露することにより生成してもよい。イオン化散布ガスを、前述のように、散布チューブ１２および触媒混合物２２を通して移送ライン２３に送ってもよい。この理論に縛るつもりはないが、散布ガス中の荷電イオンは、正もしくは負荷電イオンの自然な引力に基づいて触媒混合物２２中の荷電イオンを引きつけると信じられている。荷電散布ガスおよび荷電触媒イオンの自然な引力は、電気的に中性の散布ガスによる触媒イオン除去に比べて、イオン化散布ガスによる触媒混合物２２からの触媒イオン除去効率を増大させ得る。イオン化散布ガスでの散布により、触媒混合物２２からの触媒イオン除去効率は増大され得る。イオン化散布ガスの使用は、また本発明のプロセスに用いられ、かつ本発明の利点に必要とされる触媒の量に減少をもたらし得る。イオン化散布ガスの使用は、電気的に中性の散布ガスで触媒混合物２２から除去される触媒イオン量に比べて、酸化プロセスの火炎区分に搬送される触媒イオン量に増大をもたらし得る。
【００１４】
本発明の実施態様について、散布プロセスに用いられる触媒混合物は、水などのマトリックス中にＩＩＩ族もしくはＩＩＡ族元素を少なくとも１つ含む少なくとも１つの触媒化合物を含む。水は、好ましくは汚染物ができる限り少ない純粋なものである。蒸留水を用いてもよい。本発明の１つの特定の実施態様において、触媒混合物は、アルミニウム含有触媒化合物を含む。用いてもよいアルミニウム触媒化合物の非制限例は、AlO3である。本発明のべつの特定の実施態様において、触媒混合物は、マグネシウム含有触媒化合物を含む。用いてもよいマグネシウム触媒化合物の非制限例は、MgCl2である。
【００１５】
さらに、触媒混合物は、ＩＡ族、ＩＩＩＡ族、ＶＩＡ族、ＶＡ族、ＶＩ族、ＶＩＩ族、ＶＩＩＩ族、ＩＶＡ族、ＩＢ族、ＩＩＢ族およびこれらの組合せからの元素を１つ以上含む１つ以上の他の触媒化合物を含んでもよい。例えば、限定なしで、触媒化合物は、白金(Pt)化合物、ロジウム(Rh)化合物、レニウム(Re)化合物、リチウム(Li)化合物、カリウム(K)化合物、ナトリウム(Na)化合物、鉄(Fe)化合物、モリブデン(Mo)化合物、マンガン(Mn)化合物、銅(Cu)化合物、金(Au)化合物もしくは銀(Ag)化合物でもよい。白金を含む実施態様において、白金化合物は、塩化白金酸(H2PtCl6.6H2O)などの白金の水溶性形でもよい。ロジウムを含む実施態様において、ロジウム化合物は、塩化ロジウム(RhCl3)などのRhの水溶性形でもよい。レニウムを含む実施態様において、レニウム化合物は、過レニウム酸(HReO4)などのレニウムの水溶性形でもよい。代替的に、レニウム化合物を、メタペルレネート（metaperrhenates）、レニウムカルボニルハライドおよびHReO4の塩を含む群から選んでもよい。鉄を含む実施態様において、鉄化合物はフェロセンでもよい。
【００１６】
本発明の特定の実施態様において、ＩＩＩ族元素としてアルミニウム、ならびにＶＩＩＩ族元素として白金、ロジウムおよびレニウムを含む触媒混合物が用いられる。混合物中のこれらの触媒について、触媒混合物中のH2PtCl6.6H2Oとしての白金濃度は少なくとも約０．６ｍｇ／ｍｌでもよく、触媒混合物中のRhCl3としてのロジウム濃度は少なくとも約０．０７ｍｇ／ｍｌでもよく、触媒混合物中のHReO4（過レニウム酸）としてのレニウム濃度は少なくとも約０．１ｍｇ／ｍｌでもよく、かつ触媒混合物中のAlCl3としてのアルミニウム濃度は少なくとも約０．０７ｍｇ／ｍｌでもよい。別の特定の実施態様において、ＩＩＢ族としてのマグネシウムは、触媒混合物中のアルミニウムの代わりに用いられ、触媒混合物中のMgCl2としてのマグネシウム濃度は少なくとも約０．０７ｍｇ／ｍｌでもよい。本発明のいくつかの実施態様において、触媒混合物がアルミニウムとマグネシウムの両方を含むように、アルミニウムのほんの一部をマグネシウムと交換することが企図される。
【００１７】
種々の触媒成分のそれぞれの特定の割合は、本発明の種々の利点達成において触媒粒子がいかによく働くかに関連する。本発明の特定の実施態様において、白金対ロジウム比は約８．６：１であり、白金対レニウム比は約６：１であり、白金対アルミニウム比は約８．６：１である。マグネシウムをアルミニウムの代わりに用いる実施態様において、白金対マグネシウム比は約８．６：１である。にもかかわらず、他の触媒成分のそれぞれ対白金比はこの特定の実施態様に用いられるものよりはるかに高くても低くてもよいと信じられている。例えば、白金対レニウム比および白金対アルミニウムもしくはマグネシウム比は、それぞれ３０：１〜１：１、より特別には１５：１〜２：１の範囲であり得、白金対ロジウム比は、３０：１〜４：１、より特別には１５：１〜４：１の範囲であり得ると信じられている。実際の最高および最低作用範囲は、まだ十分に研究されていない。
【００１８】
本発明の実施態様において、白金および１つの他の成分（すなわち、ロジウム、レニウム、あるいはマグネシウムもしくはアルミニウム）だけの使用が同様にある恩恵を酸化プロセスに与えるということも理解されたい。白金なしの触媒システムを作動させることですら、触媒なしの酸化プロセスよりもいくらかの改善を示す。
【００１９】
上で触媒混合物内の化合物の一部として記載されたＩＩＩ族元素、特にアルミニウムは、触媒混合物の収着剤として働き得ると理論づけられている。触媒混合物中の適切な収着剤は、触媒成分を収着剤に吸着もしくは吸収させ得る。このことは、触媒が他の元素と結合することを防ぐことにより、触媒を散布ガス流に移送する手助けをし得る。このことは、また触媒成分の凝集を減少させる手助けをし得る。凝集減少および触媒成分の相互結合防止は、両方とも望ましいが、それはより多くの触媒粒子が火炎区分に到達し、それにより触媒効率を増大させるからである。代替的に、あるいはそれに加えて、ＩＩＩ族元素、例えば、アルミニウム、もしくはＩＩＡ族元素、例えば、マグネシウムは、火炎区分内で促進剤として働いて燃料をより低温でより長時間酸化させることを可能にすると理論づけられている。この第二理論の一部として、ＩＩＩ族もしくはＩＩＡ族元素、特にアルミニウムを、火炎区分に入れることは火炎区分内でより導電性である環境を造り、酸化がより急速に起こることを可能にすると信じられる。燃料の酸化が速ければ、それだけ多くの燃料が燃焼して、結果としてより少ない放出物、より多くの出力およびより低い燃焼温度をもたらす。この機能を働かせると、ＩＩＩ族もしくはＩＩＡ族元素は、酸化プロセスの促進剤として働くであろう。触媒混合物に添加されたＩＩＩ族元素であれＩＩＡ族元素であれ、特に、アルミニウムもしくはマグネシウムが収着剤、促進剤として働くか、あるいは他の機能を果たすと、触媒混合物中のＩＩＩ族もしくはＩＩＡ族元素の包含が酸化プロセスに有意な利点を与えることがテスト結果から明らかである。
【００２０】
任意に、図１の触媒チャンバー１５に示される触媒混合物２２などの触媒混合物の実施態様は、さらに詳しく後述するように、１つ以上の収着剤、１つ以上の凍結防止剤、１つ以上のｐＨ調整剤／緩衝剤および１つ以上の表面活性剤などの他の成分を含んでもよい。
【００２１】
本発明の実施態様における触媒混合物に添加してもよい収着剤化合物の例には、アルミニウム（Al）などのＩＩＩ族元素もしくはセリウム（Ce）などのランタニド族元素を含む収着剤化合物が含まれる。本発明の特別な実施態様において、セリウムなどのランタニド族元素をＩＩＩ族元素の代わりに触媒混合物に添加してもよいと信じられる。そのような触媒混合物の１つの特別な例は、限定なしで、少なくとも白金、ロジウム、レニウムおよびセリウムを触媒として含む触媒混合物を含んでもよい。ＩＩＩ族もしくはランタニド族収着剤を、限定なしで、収着剤前駆体材料が触媒混合物中で水と反応したとき収着剤粒子を生成するAlCl3、Al(NO3)3、CeCl3もしくはCe(NO3)3などの前駆体材料として触媒混合物に添加してもよい。AlCl3、Al(NO3)3、CeCl3もしくはCe(NO3)3などの収着剤前駆体材料は特に有用であるが、それは、それらが触媒混合物中に微細分割されかつ易分散された収着剤材料を生成する傾向があるからである。収着剤材料は、例えば、AlCl3もしくはAl(NO3)3が水と反応したときに生成するアルミナ(Al2O3)を含んでもよい。収着剤材料は、またCeCl3もしくはCe(NO3)3が水と反応したときに生成するセリア(CeO2もしくはCe2O3)を含んでもよい。触媒混合物が収着剤材料を含むとき、触媒化合物は、前述のように収着剤材料に吸着もしくは吸収され得る。本発明の特別な実施態様において、収着剤は、アルミナおよびセリアの両方を含んでもよい。
【００２２】
本発明の実施態様において触媒混合物に添加してもよい凍結防止剤の例には、エチレングリコール、プロピレングリコール、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、イソプロピアルコール、イソブチルアルコールおよびこれらの組合せなどのアルコールを含む凍結防止剤が含まれ得る。
【００２３】
本発明の実施態様において触媒混合物に添加してもよい表面活性剤の例には、エチレングリコール、他のグリコール、シリコーン油、洗浄剤およびこれらの組合せが含まれ得る。界面活性剤は、バブルが触媒混合物の表面を破壊したときに生じる触媒チャンバーにおける触媒混合物の泡立ちを減少させる。このことは、触媒粒子が触媒混合物の表面上の雰囲気により容易に移送され、かつガス流により運び去られることを可能とする。
【００２４】
触媒化合物、収着剤、凍結防止剤および／または表面活性剤を含む、本発明の実施態様の触媒混合物組成物のｐＨは、粒子の凝集が実質的に回避されるようなものであるべきである。凝集粒子は望ましくないが、それは、凝集粒子は非凝集粒子よりも重いので、少なくとも一部は空気の流れにより触媒混合物から搬送することがより難しいからである。本発明の実施態様の触媒混合物の組成物について、約４．０未満のｐＨが、凝集粒子の生成防止におけるその効能のために望ましい。約４．０のｐＨよりも上では、触媒成分は、触媒チャンバー内で凝集することが示された。本発明の特定の実施態様において、約１．４〜約３．０の範囲内のｐＨが用いられる。本発明のより特定の実施態様において、約１．６〜約２．２のｐＨが用いられる。触媒混合物のｐＨを、適切な量の酸および／または塩基を添加することにより調整してもよい。触媒混合物のｐＨを、またトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタンおよびクエン酸モノハイドレイト緩衝剤などの適宜の緩衝剤を用いて調整してもよい。凝集を妨げるのに有用であることが既知の他の化合物の例は、塩化リチウム(LiCl)、塩化ナトリウム(NaCl)およびHClである。
【００２５】
図２は、触媒粒子を酸化プロセスの火炎区分１９へ輸送するための触媒送出システム４０を図示する。火炎区分１９は、密閉火区分でも裸火区分でもよい。触媒チャンバー１５内で触媒混合物から散布された触媒粒子は、触媒輸送手段２１によりにより火炎区分１９に輸送される。触媒輸送手段２１は、火炎区分１９への空気取入れ口に連結されたチューブのように簡単なものでよいし、あるいは下記のもの１つ以上を含んで、火炎区分１９への触媒粒子の流れを導き、調整し、監視し、制御してもよい：ポンプ、インジェクター、レストリクター、オリフィスコントローラー、調整器および他の構成部品。
【００２６】
触媒粒子は、輸送ライン２７を通してガス流を散布することにより、触媒チャンバー１５から火炎区分１９に輸送される。代替的に、触媒混合物もしくは触媒粒子を、直接ライン２７に注入して、火炎区分１９への散布ガスにより一掃してもよい。代替的に、燃焼用空気および／または不活性ガス供給ライン２７を移送ライン２３に操作的に取り付けて、散布ガスもしくは直接注入させた触媒混合物を火炎区分１９に押し流してもよい。燃焼用空気を、例えば、強制空気誘導により与えてもよい。
【００２７】
炉の裸火用途に関する酸化プロセスにおける本発明使用の特別の実施態様において、それにおいては火炎は熱交換器の下に置かれて火炎からの熱をボイラーなどの熱貯蔵デバイスに移送するのだが、触媒粒子は火炎区分１９に送出され、かつ燃焼用空気と混合されて燃料を酸化させるために火炎区分の化学環境に影響を及ぼす。焼却炉の裸火用途に関する酸化プロセスにおける本発明使用の特別の実施態様において、それにおいては被酸化性廃棄物が燃焼するのだが、触媒粒子は焼却炉の火炎区分１９に送出されて火炎区分内で化学環境に影響を及ぼす。
【００２８】
類似の説明を、例えば、限定なしで、ロータリーエンジン、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、タービンエンジン、天然ガスおよび他の代わりの燃料エンジンなど内燃エンジンの火炎区分１９を包含する本発明の実施態様、あるいは燃料を用いる炉、焼却炉、ボイラーおよび他の裸火用途など他の用途に用いてもよい。本発明の実施態様の触媒混合物からの触媒粒子の火炎区分１９への散布、もしくは触媒混合物の火炎区分１９への直接注入は、減少した一酸化炭素、減少した炭素粒子、およびNOx（式中、ｘは１もしくは２である）の形で、酸化プロセスと典型的に関連する空気汚染を低下させるということが決定された。本発明は、またSOx（式中、ｘは２もしくは３である）などの酸化硫黄放出物を減少させると信じられる。フェロセンなどの追加の触媒を添加してもよく、SOx放出物を特に減少させることが既知である。本発明の実施態様の触媒混合物を用いてもよい燃料の非制限例は、No. 2燃料油、原油から精製した燃料油、ディーゼル燃料、ガソリン、圧縮もしくは液化天然ガス、ガソホール、メタン、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン、トルエン、キシレン、オクタン、ベンゼンなどの１つ以上の炭素原子を有する炭化水素、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロパノール、イソブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ペプタノール、オクタノールを有するアルコール混合物、トウモロコシ油などの植物油、鉱油、石炭、石炭ガス、アスファルト蒸気、化学プロセスからの被酸化性蒸気、木材、紙ならびにこれらの組合せである。
【００２９】
図３は、燃料を酸化させる方法３０を図示する。燃料を、酸化させる燃料および本発明の触媒混合物を与え（工程３２）、触媒粒子を燃焼用空気と混合し（工程３４）、触媒含有空気を燃料と混合し（工程３６）、燃料を酸化させる（工程３８）ことにより、酸化させる。先で議論したように、触媒を、火炎区分への燃焼用空気取入れ口への散布ガス流により、触媒混合物から火炎区分に輸送させてもよいし（工程３４）、火炎区分への燃焼用空気取入れ口に直接注入してもよいし、あるいは火炎区分に直接注入してもよい。燃料を、限定なしで、直接注入を含む当業界で既知で、かつ用いられている方法により火炎区分に輸送してもよい。種々の触媒粒子を、別の散布プロセスもしくは注入により、燃焼用空気中に交互に別々に入れてもよい。
【００３０】
燃料タンク中で燃料と混合するための触媒は、燃料添加物とも呼ばれるが、時間が立つと燃料から沈降して、燃料タンクの底に集まる傾向がある。さらに、触媒が燃焼用空気と混合される前に燃料と混合されると、触媒粒子は燃料に付着する。液体燃料については、燃料が気化（従来「微粒化」とも呼ばれる）した後ですら、もし液体燃料と触媒が予備混合されているなら、燃料は、触媒粒子の全部ではないにしてもほとんどを燃焼用空気を触媒することから防護する。本発明の触媒混合物を、燃料添加物と混同してはならない。燃料を添加する前に流動触媒粒子を燃焼用空気と混合することにより、触媒粒子は酸化プロセスのために燃焼用空気を触媒することができる。燃焼用空気を燃料と混合する前に触媒することにより、触媒は励起され、かくて、液体燃料と予備混合されたときよりも活性である。したがって、触媒は、さらに燃焼用空気中で酸素の分離を促進する。火炎区分の環境内の触媒含有燃焼用空気は、したがって、触媒が単に液体形の燃料と混合されたときよりも十分に燃料の酸化を強める燃焼前に、触媒される。触媒粒子がついで酸化のために燃料と混合するとき、触媒粒子はまた燃料を触媒する。液体燃料に直接混入された触媒は、仮にあるとしても、燃料の酸化前に火炎区分環境を触媒する機会は極めて少ない。
【００３１】
先に説明したように、燃焼用空気を燃料と混合する前にＩＩＩ族もしくはＩＩＡ族元素、特にアルミニウムもしくはマグネシウムを、燃焼用空気と混合することは、酸化のためにより伝導力のある環境を造ると信じられる。さらに、酸化の間により伝導力のある環境を有することは、燃料の酸化がより早急に起こることを可能ならしめるが、それは、酸化プロセスと関連する電子がより早急に移動するからであると信じられる。しかし、現実の燃焼時間は、より完全に燃料を酸化させることで増大させ得る。例えば、ディーゼル往復エンジンなどの多くの酸化プロセスにおいて、燃料のいくらかは、燃焼チャンバー中で完全には酸化されない。このことは、ディーゼルエンジンからより多くの有害放出物をもたらす。酸化プロセスを促進、もしくはその時間を延長することにより、燃料のより多くが燃焼し、有害放出物が減少する。
【００３２】
実施例１
図３を参照し、ガソリン燃料を、本明細書に開示される方法および組成物により酸化させてもよい。本実施例は、少なくとも４００時間作動する１時間につき５ガロンの燃料消費率を有する、それによりおよそ２０００ガロン（６０５６ｋｇ）の燃料を消費するガソリン燃料エンジンに関する。典型的な車は、およそ５ガロン／時消費する。エンジンに、図１に示されるような触媒送出システムを与える。この実施例のための５ガロン／時の燃料率の特定の触媒混合物は、以下のとおりである：
１リットルの水に添加したもの：
２．４ｇ（２．４ｍｇ／ｍｌ）H2PtCl6.6H2O（塩化白金酸）
０．４ｇ（０．４ｍｇ／ｍｌ）HReO4（過レニウム酸）
０．２８ｇ（０．２８ｍｇ／ｍｌ）RhCl3
０．２８ｇ（０．２８ｍｇ／ｍｌ）AlCl3
送出システムの触媒チャンバー１５にこの触媒混合物を３６ｍｌ、およびエチレングリコールと水を同部数含む基剤液体を十分な量、ならびに重量で５４００ｐｐｍのLiClを装填し（集合的に、「結合触媒混合物」）、触媒チャンバー中全量６５０ｍｌの結合触媒混合物とする。結合触媒混合物のｐＨを、塩酸稀薄溶液を水に滴下させることにより１．６〜２．４の範囲に調整した。
【００３３】
およそ５ガロン／時の燃焼消費率で、６５０ｍｌの結合触媒混合物中３６ｍｌの触媒混合物を、少なくとも４００時間、１秒につき約４〜６バブルのバブル率で散布させて、なお有効であり得る。触媒粒子を含む本実施例の散布空気を、ガソリンエンジンの燃焼チャンバーの空気取入れ口に入れる。
【００３４】
結合触媒混合物中の触媒混合物の濃度を、６５０ｍｌの結合触媒混合物がそれぞれ５ガロン／時の燃料消費におよそ３６ｍｌの触媒混合物を含むように、高燃料消費率を有するエンジン用に調整してもよい。したがって、触媒混合物を、基剤液体から別に製造、販売および配給して、車所有者など最終使用者の必要に応じて触媒チャンバー中の基剤液体に添加してもよい。テスト結果は、６５０ｍｌの結合触媒混合物中におよそ１６０ｍｌよりも多くの触媒混合物が存在するとき、それ以上の触媒を添加する利点は減少することを示す。およそ２２．５ガロン／時よりも多くの燃料を消費するエンジンの場合、十分な効果のためには１つより多い液体触媒ディスペンサーが必要かもしれない。テスト結果は、またそれ以上のアルミニウムを触媒混合物に添加すること、０．５６ｍｇ／ｍｌにまで倍増することは、それ以下のアルミニウムよりも良好な性能結果を与えることを示す。にもかかわらず、比較的少量のアルミニウムを有する触媒混合物を用いるエンジンにおいてすら、アルミニウムなしより良好な性能であった。
【００３５】
前述の結合触媒混合物を用いるエンジンは、NOx、炭化水素および一酸化炭素放出物において５０％よりも高い減少をもたらすことがわかった。直接テストされなかったが、SOx放出物も効率増大により減少したと信じられる。
【００３６】
本発明の触媒混合物の使用により火炎区分環境の化学を変えることは、相互作用の化学ならびに種々の燃料および触媒元素の酸化に影響を及ぼし得、かつ燃料の酸化温度を変えすらし得る。他の研究者による研究は、白金で燃焼チャンバーをめっきすることが有害放出物を減少させ、かつ燃焼ガスのサイクロン温度をおよそ３３０℃からおよそ２２０℃に低下させたことを示す。燃焼ガスの低下サイクロン温度は、燃焼プロセスの燃焼時間をさらに延長すると信じられる。
【００３７】
実施例２
下記の特定のテストを、水、２．４ｍｇ／ｍｌのH2PtCl6.6H2O、０．４ｍｇ／ｍｌのHReO4、０．２８ｍｇ／ｍｌのRhCl3および０．２８ｍｇ／ｍｌのAlCl3の混合物１４４ｍｌ、およびエチレングリコールと水を同部数含む液体、ならびに重量で５４００ｐｐｍのLiClを含む結合触媒混合物を用いて、触媒チャンバー中全量６５０ｍｌの結合触媒混合物で単一Catepillar Model No. 3408 Series Diesel Engine上で実施した。実施例１に記載のものと同じ散布プロセスを用いて、触媒粒子を燃焼チャンバーに運んだ。特に断りがない限り、エンジンは、８５％荷重下で運転した。実施例１に与えられた記載の下で、１４４ｍｌの触媒混合物は、約２０ガロン／時の燃料消費に十分である。８５％荷重下で、Catepillarエンジンは、通常およそ２３ガロン／時消費する。かくて、触媒混合物は、これらのテストでは乏しい働きだった。検討されたテストは、適宜の検量装置に実施される標準化工業テストであり、当業者には明らかである。
【００３８】
馬力
水ブレーキエンジン力量計を用いて、エンジンの馬力（Ｈｐ）を、燃焼チャンバーへの触媒添加なしで測定し、約４４７Ｈｐであるとわかった。触媒を触媒混合物から燃焼チャンバーへ散布したとき、エンジンの馬力は５２０Ｈｐであるとわかった。このことは、エンジン燃焼チャンバーへの触媒添加なしで同条件下同エンジンを作動させることに比べて、本発明の触媒混合物の使用により馬力（Ｈｐ）に１６．３％の増大を示す。
【００３９】
有害放出物
種々の標準有害放出物検出器を用いて、触媒を触媒混合物からエンジン燃焼チャンバーへ散布したとき、エンジン燃焼チャンバーへの触媒添加散布なしで同条件下で作動させた同エンジンに比べて、不透明度で７９％の減少、一酸化炭素で６０％の減少およびエンジンからの排気中の炭化水素で６６％の減少が生じたことがわかった。
【００４０】
散布触媒混合物の使用は、触媒粒子がエンジン及び排気装置の金属表面に引きつけられて、例えば、燃焼チャンバーの内壁上に、一時的な薄い触媒コーティングを形成させると信じられる。このことは、触媒が活発に送出されているとき以上に触媒の利益を拡大することに貢献し得る。したがって、触媒の送出は、より少ない量の触媒組成物を用いながら、同じ利益でエンジン作動の間周期的にオンにしたりオフにしたりできると信じられる。
【００４１】
捩り振動
CSI 2120A Machine Analyzer の電子誘導ピックアップ（回転速度計センサー）を用いて捩り振動を測定した。
【００４２】
表１は、触媒を触媒混合物からエンジンに散布しなかったときのエンジンの捩り振動、および触媒をエンジンに散布したときのエンジンの捩り振動を示す。表１において、「総合（G-DG）」は測定間の度における相違であり、“RMS”は全測定の相対的平均変化度の二乗平均であり、「荷重」はエンジンを１００％荷重で作動させたことを示し、“RPM”は毎分の回転数であり、かつ“RPS”は毎秒の回転数である。表１に示すように、同条件下であるが燃焼チャンバー内で本発明の触媒を用いたときには、総合（G-DG)およびRMSは減少し、RPSは全回転により増大した。
【００４３】
【表１】
2005502802.tif 000003
【００４４】
表２は、触媒粒子を燃焼用空気取入れ口の流れに添加したときのエンジンの振動の調和に関するエンジンの捩り振動における変化を示す。
【００４５】
【表２】
2005502802.tif 000004
【００４６】
より少ない振動かつより速いエンジンで、燃料酸化のエネルギーのより多くが、振動としてよりも出力としてエンジンに戻る。エンジンの捩れもしくは動的トルクにおける減少は、エンジンがより平滑に作動しており、かつロッド軸受および主軸受に歪がより少なく、結果としてより長いエンジン寿命をもたらすことを意味する。
【００４７】
超音波エネルギー
エンジンの超音波エネルギーを、CSI 2120A Machine Analyzer の特定の加速度計を用いて測定した。
【００４８】
表３は、触媒を触媒混合物からエンジンに散布しなかったときのエンジンの超音波エネルギー、および触媒をエンジンに散布したときのエンジンの超音波エネルギーを示す。表３において、“RMS”は超音波形の二乗平均であり、「荷重」はエンジンを１００％荷重で作動させたことを示し、“RPM”は毎分の回転数であり、かつ“RPS”は毎秒の回転数であり、PK(+)およびPK(‐)は、それぞれ標準ユニットにおける振動の正ピークおよび負ピークを示し、かつ“CrestF”は平均とピーク値間の比率である。
【００４９】
【表３】
2005502802.tif 000005
【００５０】
往復エンジンの超音波エネルギーは、エンジンの出力と平滑性の尺度である。超音波エネルギーが増大しているとき、このことは、燃料燃焼がより強力かつより一様であることのしるしである。より強力とは、出力インパルスがより強いかより長いことを意味し得る。したがって、テストは、燃焼用空気中無触媒に比べて、燃焼用空気内に触媒を用いることによりエンジンの超音波エネルギーにおけるおよそ３．３ｄＢもしくは８．１３％の増大（シリンダー１、３、５および７について平均して）を示す。
【００５１】
本明細書に記載した前記実施態様および実施例は、本発明およびその実用的適用をもっともよく説明するために、かつそれにより当業者が本発明を行いおよび使用できるようにするために提示されたものである。しかし、当業者は、前記説明および実施例が説明および例としてのみ提示されたことを理解するであろう。記載された説明は、徹底的なものであることを意図していないし、本発明を開示されたとおりの形に限定することを意図していない。当業者には明らかな多くの改変および変法が、添付の特許請求の範囲により定義される本発明の範囲内に包含されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施態様により、本発明の触媒を燃焼チャンバーに搬送する装置の例を図示する。
【図２】触媒粒子を含むガス流を生成する触媒チャンバー、触媒輸送手段および火炎区分を有するシステムの実施態様を図示する。
【図３】燃料を酸化させる方法を図示する。
【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2005502802.tif 000099
【国際調査報告】
2005502802.tif 000100
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