JP2822690B2

JP2822690B2 - 内燃機関用排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JP2822690B2
Application number: JP3128985A
Authority: JP
Inventors: 祐福田; 世紀横関
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 1998-11-11
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: JPH04353208A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車などの内燃機関か
ら排出される排気ガス中の炭化水素、一酸化炭素などの
有害物質を分解する浄化手段を高周波エネルギを利用し
て加熱昇温させる装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大気汚染の発生源の一つとして自動車か
ら排出される汚染物質が問題視され、１９６５年初めか
ら徐々に自動車排気ガスの規制が実施されてきた。近
年、世界各国ではこのような大気汚染物質の排出規制が
強化される動きにあり、特に自動車の排気ガスに関する
規制は従来の濃度規制から総量規制へ移行され、規制値
自体も大幅な削減となっている。

【０００３】自動車の中でもガソリン車は排気ガス中に
含まれる炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物の排出規制
の強化が行われる。これら汚染物質の浄化方法として複
合渦流燃焼、希薄燃焼などのエンジン燃焼方式や触媒に
よる後処理方式などがあるが、現在は技術的にも経済的
にも優れている触媒による後処理方式が実用化されてい
る。この後処理方式に用いられる触媒体としては炭化水
素、一酸化炭素を酸化し、無害な炭酸ガス、水蒸気に変
換する酸化触媒（窒素酸化物低減のためＥＧＲなどを併
用することがある）と、空燃比を理論空燃比付近に制御
することにより炭化水素、一酸化炭素の酸化と窒素酸化
物の還元を同時に行い、無害な炭酸ガス、水蒸気、窒素
に変換する三元触媒があり、この三元触媒は主として乗
用車に搭載されている。

【０００４】図６は乗用車に搭載されている従来の排ガ
ス浄化装置を示す。同図において、１はエンジン、２は
排気マニホールド、３は排気管、４は酸素センサ、５は
三元触媒体、６は触媒を収納する容器、７は排気温度セ
ンサ、８はマフラーであり、従来の排ガス浄化装置は三
元触媒体５と容器６から構成され、三元触媒体５は排気
マニホールド２に接続された排気管３の途中に配置され
ている。三元触媒体５は特公昭５２−３３５８号公報に
開示されているように、シリカ、アルミナ、マグネシア
を主成分とするコーディエライトのセラミックハニカム
構造体からなる担体に表面積の大きいアルミナなどの微
粒子からなるコーティング層を設け、このコーティング
層に合金、パラジウム、ロジウムなどの貴金属微粒子を
担持して構成されている。

【０００５】上記構成においてエンジン１が始動すると
燃焼による排気ガスは排気マニホールド２を通り排気管
３の途中に設けられた排気ガス浄化装置に導かれる。こ
の排気ガスは三元触媒体５のハニカム構造を構成する各
々のセルを通過して排気管３より大気に排出される。こ
の時、空燃比は酸素センサ４により理論空燃比付近に制
御され、排気ガス中に含まれる炭化水素、一酸化炭素、
窒素酸化物は三元触媒体５の酸化、還元反応により無害
な炭酸ガス、水蒸気、窒素に変換される。しかし、上記
反応が起こるためには三元触媒体５を触媒として機能す
る温度に昇温させる必要がある。この三元触媒体５は排
気ガスの熱によって加熱されるがコールドスタート時は
触媒として機能する温度に到達するのに約１分かかり、
それまでは有害な排気ガスが大気に排出されることにな
る。

【０００６】上記有害な排気ガスの排出を低減するため
に、三元触媒体５の前面に三元触媒体５より容積の小さ
いメタルハニカム（触媒を担持したもの）を配置し、こ
れを電気ヒータ、バーナなどの加熱手段を用いて急速加
熱し、触媒として機能する温度に到達する時間を短縮す
る方法が検討されているがまだ実用レベルに至っていな
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成において、前述したように触媒体は排気ガスによ
って加熱されるため触媒として機能する温度に到達する
のに約１分かかる。この状況は現在の排気ガス規制をク
リアしているものの、今後さらに強化される排気ガス規
制に対しては上記コールドスタート時の排気ガス中の有
害物質の排出量（特に炭化水素）が問題になり、現状の
排ガス浄化装置でこれをクリアすることは困難であると
いう課題があった。

【０００８】また従来の三元触媒体の前面に配置したメ
タルハニカムをバーナで加熱する方法は加熱範囲が狭
く、短時間でメタルハニカム全体を触媒として機能する
温度にすることは困難であるとともに、バーナの加熱手
段からも炭化水素が発生するという課題があった。

【０００９】またバーナの代わりに電気ヒータを用いる
方法は大電力（大電流）を必要とし、駆動電源を自動車
電源から十分に供給することが実用的に困難であるとい
う課題があった。

【００１０】本発明は上記課題を解決するもので、高周
波エネルギによって排気ガス中に含まれる有害物質を分
解する浄化手段を急速加熱し、コールドスタート時の排
気ガス中の有害物質を低減できるとともに、高周波発生
源の駆動電源を自動車電源から十分に供給できる装置を
提供することを目的としたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、内燃機関の排ガスを排出する排気管の途中に
設けられた加熱室と、前記加熱室に給電する高周波エネ
ルギを発生する高周波発信器と、前記加熱室に収納され
前記高周波エネルギの照射により発生する熱によって排
気ガス中に含まれる有害物質を分解する浄化手段を備
え、前記浄化手段はセラミック担体と、前記セラミック
担体に担持された高周波を吸収する亜鉛、銅、マンガ
ン、コバルト、鉄、スズ、チタンの少なくとも１種の酸
化物からなる電波吸収材と、前記セラミック担体に担持
された有害物質の分解を促進する触媒とで構成されてい
る。

【００１２】また本発明は内燃機関の排気ガスを排出す
る排気管の途中に設けられた加熱室と、前記加熱室に給
電する高周波エネルギを発生する高周波発振器と、前記
加熱室に収納され前記高周波エネルギの照射により発生
する熱によって排気ガス中に含まれる有害物質を分解す
る浄化手段と、前記加熱室に酸素を含む気体を供給する
送風手段を備えた構成としている。

【００１３】また本発明は上記構成に加え、排気管の排
気ガスの状態を検知する検知手段と、前記検知手段から
の信号にもとづき前記高周波発振器と前記送風手段の動
作を制御する制御手段を備えた構成としている。

【００１４】また酸素を含む気体を供給する送風手段ま
たは前記高周波発振器と前記送風手段の動作を制御する
制御手段を備えた排ガス浄化装置において、有害物質を
分解する浄化手段はセラミック担体と前記セラミック担
体に担持された高周波を吸収する電波吸収材と、前記セ
ラミック担体に担持された有害物質の分解を促進する触
媒とから構成されている。また電波吸収材は亜鉛、銅、
マンガン、コバルト、鉄、スズ、チタンの少なくとも１
種の酸化物から構成されている。また有害物質の分解を
促進する触媒は白金、ロジウム、パラジウム、ペロブス
カイト型複合酸化物の少なくとも１種から構成されてい
る。またセラミック担体は多数の連通孔を有するハニカ
ム構造体から構成されている。またセラミック担体はア
ルミナ、シリカ、ジルコニアの少なくとも１種のセラミ
ック繊維から構成されている。また前記高周波発振器と
前記送風手段の動作を制御する制御手段を備えた排ガス
浄化装置において、前記検知手段が前記浄化手段を通過
した排気ガスの温度を検知する手段を備えた構成として
いる。

【００１５】

【作用】本発明は上記構成によって、ガソリン車のエン
ジンが始動すると同時に高周波エネルギが加熱室に給電
され、前記加熱室に収納されている排気ガス中の有害物
質を分解する浄化手段が加熱される。このとき前記浄化
手段はセラミック担体に、亜鉛、銅、マンガン、コバル
ト、鉄、スズ、チタンの少なくとも１種の酸化物からな
る電波吸収材を担持させているので高周波エネルギを効
率的に吸収して極めて短時間で昇温し、この熱によって
排気ガス中に含まれる有害物質である炭化水素や一酸化
炭素が無害である水蒸気と炭酸ガスに変換され、排気管
から大気に放出される。また前記浄化手段に高周波エネ
ルギを効率的に吸収する電波吸収材を用いることによっ
て高周波エネルギを発生するための消費電力を少なくす
ることができるので高周波発生源の駆動電源を自動車電
源から十分に供給することができる。また前記セラミッ
ク担体に白金、ロジウム、パラジウム、ペロブスカイト
型複合酸化物の少なくとも１種からなる触媒を担持する
ことにより、有害物質を低温で分解することができるの
で浄化性能が一層向上するとともに高周波エネルギの発
生に必要な消費電力をより少なくすることができる。

【００１６】また前記加熱室に酸素を含む気体を供給す
る送風手段を設けた構成にすることによって排気ガス中
の有害物質である炭化水素や一酸化炭素の酸化分解に必
要な酸素を十分に供給することができる。したがって高
周波エネルギにより加熱された前記浄化手段に、前記送
風手段から酸素を含む気体を供給することによって炭化
水素や一酸化炭素の酸化反応の進行を促進させることが
できるのでより高い有害物質の浄化性能を得ることがで
きる。

【００１７】また上述の構成に加え、高周波発振器と前
記送風手段の動作を制御する検知手段と制御手段を設け
た構成にすることによって前記浄化手段が高周波加熱と
有害物質の酸化分解による自己発熱で異常な高温状態が
発生しても前記検知手段がこの状態を検知し、この検知
信号を受信した前記制御手段が前記高周波発振器から照
射される高周波エネルギを制御するか前記送風手段を制
御することにより、上述の異常な高温状態を回避するこ
とができ、前記浄化手段を構成するセラミック担体のク
ラック、溶損の発生や前記セラミック担体に担持してい
る電波吸収材、触媒の飛散を防止することができる。ま
た前記制御手段はエンジンが起動すると同時にマイクロ
波エネルギの給電と酸素を含む気体の送風を制御するこ
とにより、排気ガスの浄化を効率的に行うことができ
る。

【００１８】また浄化手段を構成するセラミック担体に
亜鉛、銅、マンガン、コバルト、鉄、スズ、チタンの少
なくとも１種の酸化物からなる高周波エネルギを効率的
に吸収する電波吸収材を担持することにより、前記浄化
手段を極めて短時間で昇温させることができ、排気ガス
中に含まれる有害物質である炭化水素や一酸化炭素を無
害である水蒸気と炭酸ガスに変換することができる。ま
た浄化手段を構成するセラミック担体に白金、ロジウ
ム、パラジウム、ペロブスカイト型複合酸化物の少なく
とも１種からなる有害物質の分解を促進する触媒を担持
することにより、有害物質の分解反応を低温から起こさ
せることができるので浄化性能が一層向上するとともに
高周波エネルギの発生に必要な消費電力をより少なくす
ることができる。

【００１９】また前記浄化手段の前記セラミック担体を
アルミナ、シリカ、ジルコニアの少なくとも１種のセラ
ミック繊維で構成することにより熱容量を小さくするこ
とができるので前記浄化手段自体の昇温と熱の伝藩を速
くすることができ、有害物質の浄化性能を向上させるこ
とができるとともに、前記浄化手段の温度差を小さくす
ることができるので熱的要因によるクラックの発生を防
止することができる。また高周波発振器と送風手段の動
作を制御する制御手段を備えた排ガス浄化装置におい
て、前記検知手段が前記浄化手段を通過した排気ガスの
温度を検知する手段を備えた構成としているので、前記
浄化手段を通過後の排気温度の変化を監視することがで
き、その温度変化の信号を前記制御手段が受信し、高周
波加熱を制御することによって浄化手段を構成するセラ
ミック担体の熱的損傷を防止することができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。

【００２１】図１において、９は内燃機関の排気ガスを
排出する排気管、１０は排気管９の途中に設けられた加
熱室、１１は加熱室１０内に収納され排気ガスが通過す
る間に排気ガス中に含まれる有害物質である炭化水素や
一酸化炭素を分解する浄化手段であり、浄化手段１１は
セラミック担体と前記セラミック担体に担持された高周
波を吸収する亜鉛、銅、マンガン、コバルト、鉄、ス
ズ、チタンの少なくとも１種の酸化物からなる電波吸収
材と白金、ロジウム、パラジウム、ペロブスカイト型複
合酸化物の少なくとも１種からなる触媒とで構成されて
いる。１２は加熱室１０内に浄化手段１１を支持するた
めの支持部材であり、この支持部材１２は浄化手段１１
の外周と加熱室１０の内壁との間の断熱機能も兼ねてい
る。１３は加熱室１０に給電する高周波エネルギを発生
させる高周波発振器、１４は高周波発振器１３を冷却す
る冷却手段、１５は高周波発振器１３から発生した高周
波を加熱室１０に伝送する導波管である。１６、１７は
加熱室１０を限定する高周波遮蔽手段であり、多数のパ
ンチング孔を有する金属板あるいは多数の貫通孔を有す
る金属のハニカム構造体から構成される。

【００２２】エンジンから排出された排気ガスは図１中
矢印で示した方向から排気管９を流れ、浄化手段１１に
流入する。流入した排気ガスに含まれる炭化水素や一酸
化炭素の有害物質は浄化手段１１で浄化され、浄化され
た排気ガスは排気管９より大気に排出される。

【００２３】図２は本発明の排気ガス浄化装置に用いら
れる浄化手段１１の外観を示すものである。浄化手段１
１の担体としては図２に示すようにセラミックの隔壁よ
り形成される多数の連通孔を有するハニカム構造体が適
用される。このハニカム構造体からなるセラミック担体
はアルミナ、シリカ、ジルコニアの少なくとも１種のセ
ラミック繊維からなる多孔質シートのコルゲート加工
や、アルミナ、シリカ、マグネシアを主成分とするコー
ディエライトのセラミック粉末の押し出し成形による加
工によって造られる。そして上述のハニカム構造体から
なるセラミック担体に高周波を吸収する電波吸収材や排
気ガス中の有害物質を低温で分解する触媒が担持されて
いる。

【００２４】図３は前記電波吸収材や触媒を担持した状
態を示す浄化手段１１の一部断面図である。同図（ａ）
はハニカム構造体からなる担体がセラミック繊維から構
成される場合であり、１８はアルミナ、シリカ、ジルコ
ニアの少なくとも１種からなるセラミック繊維、１９は
亜鉛、銅、マンガン、コバルト、鉄、スズ、チタンの少
なくとも１種の酸化物からなる電波吸収材、２０は白
金、ロジウム、パラジウム、ペロブスカイト型複合酸化
物の少なくとも１種からなる触媒を示している。セラミ
ック繊維１８から構成されるシートは多孔質であるので
電波吸収材１９、触媒２０は前記シートの表面だけでな
く、内部にも担持された状態になる。一方同図（ｂ）は
ハニカム構造体からなる担体がセラミック粉末から構成
される場合であり、２１は前記粉末の焼結体からなるセ
ラミック隔壁を示している。このセラミック隔壁２１は
緻密であるので電波吸収材１９、触媒２０のほとんどは
セラミック隔壁２１の表面に担持された状態になる。

【００２５】次に本発明の排気ガス浄化装置における排
気ガス中に含まれる有害物質の基本的な浄化プロセスに
ついて説明する。

【００２６】ガソリン車エンジンが起動されると制御部
（図示せず）からの指令により高周波発振器１３が高周
波を発生させる。この高周波は導波管１５を伝送して浄
化手段１１を収納している加熱室１０に給電される。浄
化手段１１を構成している電波吸収材１９が給電された
高周波エネルギを吸収し、熱エネルギに変換するので浄
化手段１１はこの変換された熱エネルギによって極めて
短時間で温度上昇する。一方、エンジンから排出された
一酸化炭素や炭化水素などの有害物質を含む排気ガスは
排気管９を通り浄化手段１１に流入する。このとき浄化
手段１１は高周波によって温度上昇しているので前述の
一酸化炭素や炭化水素は排気ガス中に含まれる酸素と反
応して無害である水蒸気と炭酸ガスに分解され、マフラ
を通過して排気管９より浄化された排気ガスが大気に排
出される。

【００２７】浄化手段１１を構成するセラミック担体に
高周波の吸収能力の高い電波吸収材１９を担持すること
により、上述した浄化手段１１の加熱手段として高周波
方式を適用する場合は電気ヒータ方式で同じ温度上昇を
得る場合に比べ、約半分の消費電力とすることが可能で
あり、高周波発生源の駆動電源を自動車電源から十分に
供給することができる。

【００２８】高周波の吸収能力の高い電波吸収材１９と
しては特に亜鉛、銅、マンガン、コバルト、鉄、スズ、
チタンの少なくとも１種の酸化物からなるものが挙げら
れる。電波吸収材１９が高周波を吸収し熱変換する機構
は明確でないが次のように考察できる。電波吸収材１９
は金属と酸素の化合状態が化学量論的にバランスしてい
ないものであり、化合物の電子または陽子が欠乏状態
か、飽和状態になることによって高周波による電磁界の
波の周期に応じて前記電子または陽子のキャリアがその
化合物中において反復移動を繰り返し、その運動によっ
て熱が発生する。高周波の代表であるマイクロ波は使用
されている周波数が２４５０ＭHzであり、その周期は２
４５０×１０⁶となり非常に大きな発熱量を得ることが
できる。

【００２９】図３（ａ）に示す約２００ccのセラミック
繊維１８のハニカム構造体からなるセラミック担体に電
波吸収材１９として酸化亜鉛を担持し、図１に示した排
気ガス浄化装置の構成で高周波給電の消費電力を約１ｋ
Ｗとした場合、高周波給電３０秒後の温度は約６００℃
であった。また、酸化亜鉛の代わりに銅、マンガン、コ
バルトの酸化物の混合物を用いた場合、約５５０℃であ
った。また上記構成及び条件で排気ガスのモデルガスと
してプロピレンガスの８００ppm 濃度を用い、炭化水素
分析計でその浄化性能を評価したところ高周波給電後の
１分間において約５０％の浄化率を得た。なお上述のそ
の他の電波吸収材を用いた場合も上記とほぼ同様な昇温
特性と浄化性能が得られた。

【００３０】またセラミック繊維１８のハニカム構造体
からなる担体に、電波吸収材１９と触媒２０を担持する
ことにより浄化性能を向上させることができる。触媒２
０としては白金、パラジウム、ロジウム、ペロブスカイ
ト型複合酸化物が挙げられ、これらの少なくとも１種が
ハニカム構造体からなる担体に担持される。触媒２０と
してパラジウムを担持し、上述と同様な条件で浄化性能
を評価したところ、約７０％の浄化率が得られた。なお
上記その他の触媒についてもほぼ同様な浄化性能が得ら
れた。また理論空燃比近辺でエンジンが運転される場合
は排気ガス中の酸素濃度が極めて低いので、触媒２０と
しては白金とロジウムまたはパラジウムとロジウムの三
元触媒組成とすることが好ましい。この触媒組成にする
ことによって、排気ガス中の窒素酸化物と炭化水素、一
酸化炭素による酸化還元反応を起こすことができ、酸素
不足の排気ガス雰囲気下でも前記有害物質を浄化するこ
とができる。

【００３１】またハニカム構造のセラミック担体は図３
（ａ）、（ｂ）のいずれでもよいが、図３（ａ）に示し
たセラミック繊維１８から構成される担体の方が熱容量
を小さくできる（単位体積当たりの重量が小さい）の
で、温度上昇と担体全体への熱の伝藩を速くすることが
でき、より優れた昇温特性及び浄化性能を得ることがで
きる。また熱の伝藩が速いことから前記担体の温度差を
少なくすることができるので熱歪みが原因で起こるクラ
ックの発生を防止することができる。

【００３２】なお、本発明の排気ガス浄化装置はガソリ
ン車のコールドスタート時の排気ガスの浄化を目的とす
るものであるので通常の走行状態では従来の三元触媒体
と併用することにより一層の排気ガスの浄化性能を実現
することができる。このとき三元触媒体は本発明の排気
ガス浄化装置の前後どちらに配置してもよい。

【００３３】図４は本発明の他の実施例における内燃機
関用排気ガス浄化装置の構成を示す。同図において、図
１と同一部材及び同一機能部材は同一番号で示してい
る。図１と異なる点は排気ガス浄化装置に酸素を含む気
体を供給する送風手段を設けた構成としていることであ
る。２２は加熱室１０に酸素を含む気体を供給する送風
手段であり、この送風手段２２は送風機あるいはポンプ
が適用され、前記気体は導風管２３を通り加熱室１０に
導かれる。また導風管２３の途中には前記気体の送風を
制御するバルブ２４が設けられている。このバルブ２４
は本発明の排気ガス浄化装置を使用しない場合はエンジ
ンからの排気ガスが送風手段２２へ流入しないように閉
鎖されている。

【００３４】排気ガス中の有害物質である炭化水素や一
酸化炭素を分解し、水蒸気と炭酸ガスに変換するために
は酸素が必要となる。しかし、理論空燃比近辺でエンジ
ンが運転される場合は排気ガス中の酸素濃度は極めて低
い状態にあり、上記反応がスムーズに行われない問題が
発生する。本発明では図４に示すように、送風手段２２
から加熱室１０に前記有害物質の酸化分解に必要な酸素
を含む気体を供給することによって上記反応をスムーズ
に起こさせることができる。これによって排気ガス中に
含まれる炭化水素や一酸化炭素などの有害物質の浄化性
能を向上させることができる。なお送風手段２２から供
給する酸素が上記反応に必要な量よりも多くなると排気
ガス中の窒素酸化物の濃度が増加する傾向になる。した
がって供給する酸素の量は上記反応をスムーズに起こさ
せるのに必要な量に制御することが好ましい。

【００３５】送風手段２２を設けた装置構成でセラミッ
ク繊維１８のハニカム構造体からなる担体に電波吸収材
１９として酸化亜鉛、触媒２０としたパラジウムを担持
した浄化手段１１を用い上述と同様な条件で浄化性能を
評価したところ、約８５％の浄化率が得られた。

【００３６】図５は本発明の他の実施例における内燃機
関用排気ガス浄化装置の構成を示す。同図において、図
１及び図４と同一部材及び同一機能部材は同一番号で示
している。図１及び図４と異なる点は排気ガス浄化装置
に高周波発振器１３と送風手段２２の動作を制御する検
知手段と制御手段を設けた構成としていることである。
２５は浄化手段１１を収納した加熱室１０の排気ガス後
流側の排気管９に設けられた検知手段であり、この検知
手段２５は排気温度を検知する温度センサが適用され
る。２６は高周波発振器１３と送風手段２２を制御する
制御手段、２７は駆動電源である。制御手段２６は検知
手段２５の信号の受信と、この信号を判断して高周波発
振器１３あるいは送風手段２２の動作を制御するように
構成されている。

【００３７】上述の炭化水素や一酸化炭素の酸化分解反
応は燃焼反応であるので自己発熱を伴う。エンジンから
排出される排気ガス中の炭化水素や一酸化炭素の濃度が
高くなると上記分解反応による自己発熱量も大きくな
り、これに浄化手段１１の高周波の吸収による発熱が加
わると必要以上の高温状態になることがある。この高温
状態は浄化手段１１を構成するハニカム構造体からなる
セラミック担体にクラックや溶損を発生させたり、担持
している電波吸収材１９や触媒２０を飛散させる可能性
がある。本発明では上記構成に示すように、加熱室１０
の排気ガス後流側の排気管９に設けた温度センサなどの
検知手段２５が排気温度をモニタし、制御手段２６がそ
の温度情報を受信するようになっている。そして制御手
段２６が排気ガス温度、もしくは温度勾配の変化から高
温状態に突入すると判断した場合、高周波発振器１３の
マイクロ波エネルギあるいは送風手段２２の気体供給量
を制御し、浄化手段１１が高温状態へ突入するのを回避
させることができる。これによって上述の浄化手段１１
を構成するハニカム構造体からなるセラミック担体のク
ラック、溶損の発生や担持している電波吸収材１９や触
媒２０の蒸発による飛散を防止することができ、初期の
排気ガスの浄化性能を永続させることができる。なお、
酸素を含む気体の供給量の制御は導風管２３の途中に設
けているバルブ２４でも行うことができる。

【００３８】また制御手段２６はエンジンの起動と同時
に高周波発振器１３と送風手段２２が動作するように制
御するので排気ガスの浄化を効率的に行うことができ
る。

【００３９】なお高周波発振器１３と送風手段２２の動
作はエンジンが動いている間継続する必要はなく、エン
ジンの排気ガスにより浄化手段１１が排気ガス中の有害
物質を分解できる温度に上昇し、その温度が保持できる
ようになれば、動作を停止させたりそのパワーを低下さ
せたりすることができる。

【００４０】また排気ガスの浄化性能をより向上させる
ために他の加熱手段を配置して酸素を含む気体を加熱し
て加熱室１０に供給してもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の内燃機関用
排気ガス浄化装置によれば、以下の効果が得られる。（１）本発明における浄化手段は高周波を効率的に吸収
する電波吸収材を用いているので極めて短時間で排気ガ
ス中に含まれる有害物質である炭化水素や一酸化炭素を
分解する温度に昇温させることができ、酸化分解反応に
よって無害である水蒸気と炭酸ガスに変換することがで
きる。したがって自動車エンジンのコールドスタート時
における排気ガス中に含まれる有害物質を浄化すること
ができ、大気への有害物質の排出を防止することができ
る。（２）また前記浄化手段に高周波を効率的に吸収する電
波吸収材を用いることによって高周波エネルギを発生す
るための消費電力を少なくすることができるので高周波
発生源の駆動電源を自動車電源から十分に供給すること
ができ、かつ繰り返し動作させることができる。（３）またセラミック担体に高周波を吸収する亜鉛、
銅、マンガン、コバルト、鉄、スズ、チタンの少なくと
も１種の酸化物からなる電波吸収材を担持することによ
り、電波吸収体として炭化ケイ素などの物質を担持させ
た場合とは異なり、加熱により電波吸収体の加熱特性の
劣化を生じることなく、浄化手段を高周波で加熱し、排
気ガスに含まれる有害物質を分解浄化できる。（４）また前記浄化手段に有害物質を低温で分解する触
媒を用いることにより、有害物質である炭化水素や一酸
化炭素の分解反応を低温で起こさせることができるので
浄化性能が一層向上するとともに高周波エネルギの発生
に必要な消費電力をより少なくすることができる。（５）また前記浄化手段を構成するハニカム構造体とし
てセラミック繊維からなる担体を用いることによって熱
容量を小さくすることができるので前記浄化手段自体の
昇温速度と熱の伝達が速くなり、前記有害物質の浄化性
能を一層向上させることができるとともに、前記浄化手
段の温度差を少なくすることができるので熱的要因によ
るクラックの発生を防止することができる。さらに前記
セラミック繊維は多孔質であるので、電波吸収材、触媒
は前記セラミック担体の表面だけでなく内部にも担持さ
れた状態になり、浄化性能を格段に向上させることがで
きる。（６）酸素を含む気体を供給する送風手段を設けること
によって排気ガス中の有害物質である炭化水素や一酸化
炭素の酸化分解に必要な酸素を前記浄化手段に供給する
ことができる。その結果、炭化水素や一酸化炭素の酸化
反応の進行を促進させることができるのでより高い有害
物質の浄化性能を得ることができる。（７）排気ガスの状態を検知する検知手段からの信号に
もとづき前記高周波発振器と前記送風手段の動作を制御
する制御手段を設けることによって前記浄化手段が高周
波加熱と有害物質の酸化分解による自己発熱で異常な高
温状態が発生しても、前記検知手段がこの状態を検知
し、この検知信号を受信した前記制御手段が前記高周波
発振器の高周波エネルギを制御するか、前記送風手段を
制御することにより上述の異常な高温状態を回避するこ
とができる。その結果、前記浄化手段を構成するセラミ
ックのハニカム構造体からなる担体のクラック、溶損の
発生や前記担体に担持している電波吸収材、触媒の蒸発
による飛散を防止することができ、初期の浄化性能を永
続させることができる。（８）また前記制御手段はエンジンが起動すると同時に
高周波発振器と酸素を含む気体の送風手段を制御するこ
とにより、排気ガスの浄化を効率的に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における内燃機関用排気ガス
浄化装置の構成図

【図２】本発明の一実施例における浄化手段の外観図

【図３】本発明の一実施例における浄化手段の一部断面
図

【図４】本発明の他の実施例における内燃機関用排気ガ
ス浄化装置の構成図

【図５】本発明の他の実施例における内燃機関用排気ガ
ス浄化装置の構成図

【図６】従来の排ガス浄化装置の構成図

【符号の説明】

９排気管１０加熱室１１浄化手段１２保持部材１３高周波発振器１４冷却手段１５導波管１６，１７高周波遮蔽手段１８セラミック繊維１９電波吸収材２０触媒２１セラミック隔壁２２送風手段２３導風管２４バルブ２５検知手段２６制御手段２７駆動電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01N 3/20 F01N 3/10 F01N 3/28 301 F01N 3/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排ガスを排出する排気管の途中
に設けられた加熱室と、前記加熱室に給電する高周波エ
ネルギを発生する高周波発信器と、前記加熱室に収納さ
れ前記高周波エネルギの照射により発生する熱によって
排気ガス中に含まれる有害物質を分解する浄化手段を備
え、前記浄化手段はセラミック担体と、前記セラミック
担体に担持された高周波を吸収する亜鉛、銅、マンガ
ン、コバルト、鉄、スズ、チタンの少なくとも１種の酸
化物からなる電波吸収材と、前記セラミック担体に担持
された有害物質の分解を促進する触媒とで構成された内
燃機関用排気ガス装置。
【請求項２】内燃機関の排気ガスを排出する排気管の途
中に設けられた加熱室と、前記加熱室に給電する高周波
エネルギを発生する高周波発振器と、前記加熱室に収納
され前記高周波エネルギの照射により発生する熱によっ
て排気ガス中に含まれる有害物質を分解する浄化手段
と、前記加熱室に酸素を含む気体を供給する送風手段と
を備えた内燃機関用排気ガス浄化装置。
【請求項３】排気管の排気ガスの状態を検知する検知手
段と、前記検知手段からの信号にもとづき前記高周波発
振器と前記送風手段の動作を制御する制御手段を備えた
請求項２記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
【請求項４】浄化手段がセラミック担体と、前記セラミ
ック担体に担持された高周波を吸収する電波吸収材と、
前記セラミック担体に担持された有害物質の分解を促進
する触媒とからなる請求項２若しくは３記載の内燃機関
用排気ガス浄化装置。
【請求項５】電波吸収材が亜鉛、銅、マンガン、コバル
ト、鉄、スズ、チタンの少なくとも１種の酸化物からな
る請求項４記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
【請求項６】有害物質の分解を促進する触媒が白金、ロ
ジウム、パラジウム、ペロブスカイト型複合酸化物の少
なくとも１種からなる請求項１、４、５のいずれか１項
に記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
【請求項７】セラミック担体が多数の連通孔を有するハ
ニカム構造体からなる請求項１若しくは４乃至６のいず
れか１項に記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
【請求項８】セラミック担体がアルミナ、シリカ、ジル
コニアの少なくとも１種のセラミック繊維からなる請求
項１若しくは４乃至７のいずれか１項に記載の内燃機関
用排気ガス浄化装置。
【請求項９】検知手段が前記浄化手段を通過した排気ガ
スの温度を検知する手段からなる請求項３記載の内燃機
関用排気ガス浄化装置。