JP2850645B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for internal combustion engine

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JP2850645B2
JP2850645B2 JP4159186A JP15918692A JP2850645B2 JP 2850645 B2 JP2850645 B2 JP 2850645B2 JP 4159186 A JP4159186 A JP 4159186A JP 15918692 A JP15918692 A JP 15918692A JP 2850645 B2 JP2850645 B2 JP 2850645B2
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exhaust gas
ceramic
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combustion engine
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靖之 本塚
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は自動車などの内燃機関機
関から排出される排気ガス中の炭化水素、一酸化炭素な
どの有害物質を高周波エネルギによる加熱手段を利用し
て分解する排気ガス浄化装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for decomposing harmful substances such as hydrocarbons and carbon monoxide in exhaust gas discharged from an internal combustion engine of an automobile or the like by using heating means using high-frequency energy. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガソリンを燃料とする自動車は排気ガス
中に含まれる炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物の排出
規制が強化される動きにある。これら汚染物質の浄化方
法の一つとして触媒による後処理方式があり、現在実用
化されている。この後処理方式に用いられる代表的な触
媒体としては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質素酸化物の還元を
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。
2. Description of the Related Art In automobiles that use gasoline as fuel, there is a movement to tighten regulations on the emission of hydrocarbons, carbon monoxide, and nitrogen oxides contained in exhaust gas. One of the methods for purifying these pollutants is a post-treatment method using a catalyst, which is currently in practical use. A typical catalyst used in this post-treatment system is to control the air-fuel ratio to near the stoichiometric air-fuel ratio to simultaneously oxidize hydrocarbons and carbon monoxide and reduce fossil oxides, and to use harmless carbon dioxide and steam. There is a three-way catalyst for converting to nitrogen, and this three-way catalyst is mainly mounted on passenger cars.

【0003】図5は乗用車に搭載されている従来の排ガ
ス浄化ユニットを示す。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は三元触媒体5を収納する容器、7
は排気温度センサ、8はマフラであり、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52−335
8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
ーティング層に白金、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。
FIG. 5 shows a conventional exhaust gas purifying unit mounted on a passenger car. In the figure, 1 is an engine,
2 is an exhaust manifold, 3 is an exhaust pipe, 4 is an oxygen sensor,
5 is a three-way catalyst, 6 is a container for containing the three-way catalyst 5, 7
Is an exhaust gas temperature sensor, 8 is a muffler, and a conventional exhaust gas purifying device is composed of a three-way catalyst 5 and a container 6. The three-way catalyst 5 is disposed in the exhaust pipe 3 connected to the exhaust manifold 2. ing. The three-way catalyst 5 is disclosed in JP-B-52-335.
No. 8, silica, alumina,
A carrier consisting of cordierite ceramic honeycomb structure mainly composed of magnesia is provided with a coating layer made of fine particles such as alumina with a large surface area, and this coating layer carries noble metal fine particles such as platinum, palladium and rhodium. Have been.

【0004】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常温にあるエンジンが始動する
場合は触媒として機能する温度に到達するのに約1分要
し、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。
When the engine 1 is started, the exhaust gas generated by the combustion passes through the exhaust manifold 2 and is guided to an exhaust gas purifier provided in the exhaust pipe 3. The exhaust gas passes through each cell constituting the honeycomb structure of the three-way catalyst 5 and is discharged from the exhaust pipe 3 to the atmosphere. At this time, the air-fuel ratio is controlled near the stoichiometric air-fuel ratio by the oxygen sensor 4, and the hydrocarbons, carbon monoxide, and nitrogen oxides contained in the exhaust gas are harmless by the oxidation and reduction reactions of the three-way catalyst 5. Converted to carbon dioxide, water vapor and nitrogen. However, in order for the above reaction to occur, it is necessary to raise the temperature of the three-way catalyst 5 to a temperature at which it functions as a catalyst. The three-way catalyst 5 is heated by the heat of the exhaust gas, but when the engine at room temperature starts, it takes about one minute to reach a temperature at which the catalyst functions as a catalyst. Will be discharged.

【0005】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
い金属からなるハニカム構造体(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。
In order to reduce the emission of the harmful exhaust gas, a honeycomb structure made of a metal having a smaller volume than the three-way catalyst 5 is provided on the front surface of the three-way catalyst 5 (supporting a catalyst).
A method for shortening the time required to reach a temperature at which the catalyst functions as a catalyst has been studied, but the method has not yet reached a practical level.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成におい
て、三元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、現状の排ガス浄化ユニットでこ
れをクリアすることは困難であるという課題があった。
In the above-described conventional structure, it takes about one minute to reach a temperature at which the three-way catalyst body functions as a catalyst because it is heated by the exhaust gas. Although this situation has cleared the current exhaust gas regulations, the emission of harmful substances (especially hydrocarbons) in the exhaust gas at the time of the above cold start will be a problem for the exhaust gas regulations that will be further strengthened in the future. However, there is a problem that it is difficult to clear this with the current exhaust gas purification unit.

【0007】また従来の三元触媒体の前面に配置した金
属からなるハニカム構造体をバーナで加熱する方法は、
バーナの点火時、ミス着火時などの炭化水素が発生した
り、バーナを含めた燃焼構成部の信頼性が劣るなどの課
題があった。
A conventional method of heating a honeycomb structure made of metal disposed on the front surface of a three-way catalyst body with a burner is as follows.
There have been problems such as generation of hydrocarbons at the time of ignition of the burner and mis-ignition, and poor reliability of the combustion components including the burner.

【0008】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)を必要とするために電線が太く
なり配線が困難となるとともに、別の駆動電源を必要と
するなど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。
Further, the method using an electric heater instead of a burner requires large power (large current), making the wires thick and difficult to wire. There is a problem that it is practically difficult to supply them to the public.

【0009】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、自動車エンジン始動時の
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排気
ガス浄化装置の提供を目的としたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems, and rapidly heats a purifying means for decomposing harmful substances contained in exhaust gas by high-frequency energy to reduce harmful substances in exhaust gas when starting an automobile engine. It is another object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus capable of sufficiently supplying a driving power source for a high frequency power source from a vehicle power source.

【0010】[0010]

【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、前記加熱室に高周波エネルギを
発生し供給する高周波発生手段と、前記加熱室に収納さ
れ、高周波エネルギを吸収して発熱するセラミックから
なる担体と、前記セラミックからなる担体に担持された
高周波を吸収する高周波吸収材料と、前記高周波吸収材
料の表面及び空隙に分散された鉄−クロム、鉄−ニッケ
ル、鉄−ニッケル−クロム、ニッケル−クロムの合金を
主成分とする少なくとも1種の金属からなる金属微粒子
と、前記セラミックからなる担体に前記高周波吸収材料
と前記金属微粒子を接着する無機質バインダとからなる
高周波発熱体と、前記加熱室に収納され、内燃機関から
排出される排気ガスの流れに対し、前記高周波発熱体の
後方に配置され、前記排気ガスの熱と前記高周波発熱体
より発生する熱で加熱される排気ガス中に含まれる有害
物質を分解する浄化手段とを備えた構成としている。
In order to achieve the above object, the present invention provides a heating chamber provided in an exhaust pipe for discharging exhaust gas of an internal combustion engine, and generates and supplies high-frequency energy to the heating chamber. High-frequency generating means, and a ceramic housed in the heating chamber, which absorbs high-frequency energy and generates heat.
Carrier and the carrier carried by the ceramic
High frequency absorbing material for absorbing high frequency, and the high frequency absorbing material
Iron-chromium, iron-nicke dispersed on the surface and voids of the material
Alloy of iron-nickel-chromium and nickel-chromium
Metal fine particles composed of at least one metal as a main component
And the high-frequency absorbing material on a carrier made of the ceramic.
And a high frequency heating element comprising an inorganic binder for bonding the metal fine particles, and a high frequency heating element housed in the heating chamber and disposed behind the high frequency heating element with respect to the flow of exhaust gas discharged from the internal combustion engine. And a purifying means for decomposing harmful substances contained in the exhaust gas heated by the heat of the exhaust gas and the heat generated by the high-frequency heating element.

【0011】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、前記加熱室に高
周波エネルギを発生し供給する高周波発生手段と、前記
加熱室に収納され、高周波エネルギを吸収して発熱する
高周波発熱体と、前記加熱室に収納され、内燃機関から
排出される排気ガスの流れに対し前記高周波発熱体の後
方に配置され、前記排気ガスの熱と前記高周波発熱体よ
り発生する熱で加熱される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
を供給する供給手段とを備えた構成としている。
Further, the present invention discharges exhaust gas of an internal combustion engine.
A heating chamber provided in the middle of the exhaust pipe,
High frequency generating means for generating and supplying frequency energy;
Housed in a heating chamber, absorbs high-frequency energy and generates heat
A high-frequency heating element, housed in the heating chamber,
After the high frequency heating element against the flow of exhaust gas
The heat of the exhaust gas and the high-frequency heating element.
Harmful substances contained in exhaust gas heated by the generated heat
The heating chamber is provided with a purifying means for decomposing the substance and a supply means for supplying a gas containing oxygen to the heating chamber.

【0012】また本発明は高周波発熱体の高周波吸収材
として、亜鉛、銅、マンガン、コバルト、鉄、スズ、
チタンを主成分とする酸化物及び前記金属を含む複合酸
化物の少なくとも1種を用いた構成としている。
Further, the present invention provides a high- frequency absorber for a high- frequency heating element.
Fee as, zinc, copper, manganese, cobalt, iron, tin,
Oxide containing titanium as a main component and composite acid containing the metal
And at least one kind of compound.

【0013】また本発明は有害物質を分解する浄化手段
として、金属またはセラミックからなるハニカム構造を
有する担体と、前記担体に担持された有害物質の分解を
助長する触媒とを用いた構成としている。また本発明は
セラミックからなる担体としてセラミック繊維によるハ
ニカム構造を有する成型体を用いた構成としている。
Further, the present invention is configured such that a purifying means for decomposing harmful substances uses a carrier having a honeycomb structure made of metal or ceramic, and a catalyst for promoting decomposition of harmful substances carried on the carrier. Also, the present invention
Ceramic carrier as ceramic carrier
It has a configuration using a molded body having a honeycomb structure.

【0014】[0014]

【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、あるいは始動直前に高周波エ
ネルギが高周波発熱体を収納している加熱室に給電さ
れ、前記高周波発熱体に担持している高周波吸収材料が
前記高周波エネルギを効率的に吸収そして熱変換するこ
とにより前記高周波発熱体が短時間で高温に加熱され
る。そしてこの高周波発熱体に蓄積された熱はエンジン
から排出される排気ガスの熱とともに前記高周波発熱体
の後方に配置された浄化手段に伝達され、加熱される。
前記浄化手段は前述の前記高周波発熱体から発生する熱
と排気ガスの熱によって数十秒で排気ガス中に含まれる
有害物質を分解可能温度に上昇するのでエンジン始動後
1分以内に多量に発生する排気ガス中の有害物質を効率
よく浄化することができる。
According to the present invention, the high-frequency energy is supplied to the heating chamber containing the high-frequency heating element at the same time as or immediately before the start of the gasoline engine, and the high-frequency heating element carried by the high-frequency heating element is operated. The high-frequency heating element is heated to a high temperature in a short time by the absorbing material efficiently absorbing the high-frequency energy and converting the heat. The heat accumulated in the high-frequency heating element is transmitted to the purifying means disposed behind the high-frequency heating element together with the heat of the exhaust gas discharged from the engine, and is heated.
The purifying means raises the harmful substances contained in the exhaust gas to a decomposable temperature in several tens of seconds by the heat generated from the high-frequency heating element and the heat of the exhaust gas. It is possible to efficiently purify harmful substances in the exhaust gas.

【0015】前記高周波発熱体はセラミックからなる担
体に担持された高周波吸収材料のみが高周波エネルギを
吸収し発熱するので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。また前記高周波発熱
体に金属微粒子を担持することによって前記高周波発熱
体を均一に加熱することができるので前記高周波発熱体
の後方に配置している浄化手段全体を均一にかつ触媒と
して機能する温度に昇温させることができ、排気ガス中
に含まれる有害物質の浄化性能を向上させることができ
る。また前記高周波発熱体および浄化手段を構成するセ
ラミックからなる担体としてセラミック繊維によるハニ
カム構造を有する成型体を用いることにより、熱容量を
小さくすることができるので前記高周波発熱体と浄化手
段自体の昇温速度と熱の伝達が速くなり、排気ガスの浄
化性能を一層向上させることができるとともに、前記浄
化手段の温度差を小さくすることができるで熱的要因に
よるクラックの発生を防止することができる。
In the high-frequency heating element, only the high-frequency absorbing material carried on the ceramic carrier absorbs high-frequency energy and generates heat, so that power consumption for generating high-frequency energy can be reduced. Also said high frequency heating
High frequency heat generation by supporting metal fine particles on the body
Since the body can be heated uniformly, the high-frequency heating element
The entire purification means located behind the
To a temperature at which it functions
Can improve the purification performance of harmful substances contained in
You. Further, a cell constituting the high-frequency heating element and the purifying means is provided.
Honey made of ceramic fiber as carrier made of lamic
By using a molded body having a cam structure, the heat capacity can be reduced.
The high-frequency heating element and the purifier can be made smaller
The heating speed of the stage itself and heat transfer are increased, and the exhaust gas
Purification performance can be further improved and the purification
Temperature difference of the gasification means
This can prevent the occurrence of cracks.

【0016】一方、エンジンが始動して1分程度経過す
ると排気ガスのみでも前記浄化手段を前記有害物質を分
解できる温度異常に保持することができるので、高周波
エネルギによる加熱を用いなくても高い浄化性能を維持
することができる。
On the other hand, about one minute after the start of the engine, the purifying means can be maintained at an abnormal temperature at which the harmful substances can be decomposed by only the exhaust gas. Performance can be maintained.

【0017】また前記加熱室に酸素を含む気体を供給す
る供給手段を設けた構成とすることにより、前記高周波
発熱体によって加熱された前記浄化手段に排気ガス中の
有害物質である炭化水素や一酸化炭素を分解するのに必
要な酸素を供給することができるので前記有害物質の分
解反応の進行を促進させることができ、より高い浄化性
能を得ることができる。
Further, by providing a supply means for supplying a gas containing oxygen to the heating chamber, the purifying means heated by the high-frequency heating element allows the purifying means heated by the high-frequency heating element to emit hydrocarbons or harmful substances in exhaust gas. Since oxygen necessary for decomposing carbon oxide can be supplied, the progress of the decomposition reaction of the harmful substance can be promoted, and higher purification performance can be obtained.

【0018】[0018]

【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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0019】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は排気管の途中に設けられた加熱
室、11は加熱室10内に収納され、高周波エネルギを
吸収して発熱する高周波発熱体、12は加熱室10内に
収納され、排気ガスの流れに対し高周波発熱体11の後
方に配置された排気ガス中に含まれる有害物質を分解す
る浄化手段、13は高周波発熱体11、浄化手段12を
支持および断熱するための断熱材である。14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、15は高周波発振器14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。この導波管15の加熱
室10内の排気ガス流入側は高周波を遮断し、かつ排気
ガスを高周波発熱体11へ導入できるように多数のパン
チング孔を設けた構成としており、一方排気ガス流出側
は排気ガスを通過させるとともに、高周波を高周波発熱
体11へ給電するための開口部を設けた構成としてい
る。なお、前記開口部の周囲には排気ガスの圧力損失を
低減するために高周波を遮蔽できる多数のパンチング孔
を設けてもよい。16は浄化手段12への高周波の漏れ
を防止する高周波遮断手段であり、前述の多数のパンチ
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。
In FIG. 1, reference numeral 9 denotes an exhaust pipe for discharging exhaust gas from an internal combustion engine, 10 denotes a heating chamber provided in the middle of the exhaust pipe, 11 denotes a heating chamber which is housed in the heating chamber 10 and absorbs high-frequency energy to generate heat. The high-frequency heating element 12 is housed in the heating chamber 10 and the purifying means for decomposing harmful substances contained in the exhaust gas disposed behind the high-frequency heating element 11 with respect to the flow of the exhaust gas. 11, a heat insulating material for supporting and insulating the purifying means 12; Reference numeral 14 denotes a high-frequency oscillator that generates high-frequency energy to supply power to the heating chamber 10, and 15 denotes a waveguide that transmits the high-frequency generated by the high-frequency oscillator 14 to the heating chamber 10. The exhaust gas inflow side in the heating chamber 10 of the waveguide 15 has a configuration in which high frequency is cut off and a number of punching holes are provided so that the exhaust gas can be introduced into the high frequency heating element 11. Has a configuration in which exhaust gas is passed and an opening for supplying high frequency to the high frequency heating element 11 is provided. In addition, a number of punching holes capable of blocking high frequency may be provided around the opening to reduce pressure loss of exhaust gas. Reference numeral 16 denotes high-frequency cutoff means for preventing high-frequency leakage to the purifying means 12, and is formed of the above-described metal plate having a large number of punched holes or a metal honeycomb structure having a large number of through-holes.

【0020】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、高周波発熱体1
1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高周波発熱体11によって加熱
された浄化手段12により分解され、浄化された排気ガ
スは排気管9より大気に排出される。
The exhaust gas discharged from the engine flows through the exhaust pipe 9 in the direction indicated by the arrow in FIG.
Flow into 1. The harmful substances such as hydrocarbons and carbon monoxide contained in the inflowing exhaust gas are decomposed by the purifying means 12 heated by the high-frequency heating element 11, and the purified exhaust gas is discharged to the atmosphere through the exhaust pipe 9.

【0021】図2は本発明の排気ガス浄化装置に用いら
れる高周波発熱体11の外観を示すものである。高周波
発熱体の担体としては図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担体はアル
ミナ、シリカ、ジルコニアなど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担体には高周波を効
率よく吸収して発熱する高周波吸収材料または前記高周
波吸収材料と金属微粒子が担持される。
FIG. 2 shows the appearance of the high-frequency heating element 11 used in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention. As a carrier of the high-frequency heating element, a honeycomb structure having a large number of communication holes formed by ceramic partitions as shown in FIG. 2 is applied. Carriers made of this honeycomb structure are alumina, silica, corrugated porous sheets made of ceramic fibers such as zirconia and alumina, silica,
It is produced by extrusion molding of cordierite ceramic powder containing magnesia as a main component. The carrier made of the above-mentioned honeycomb structure carries a high-frequency absorbing material that efficiently absorbs high-frequency waves and generates heat, or the high-frequency absorbing material and metal fine particles.

【0022】図3は前記高周波吸収材料、金属微粒子が
担体に担持された状態を示す高周波発熱体11の一部断
面図である。同図(a)はハニカム構造を有する担体が
セラミック粉末から構成される場合であり、17は前記
担体のセラミック隔壁を示している。このセラミック隔
壁17は緻密であるので高周波吸収材料18のほとんど
はセラミック隔壁17の表面に担持された状態にあり、
無機質バインダ19によって前述の各材料が接着されて
いる。一方同図(b)はハニカム構造を有する担体がセ
ラミック繊維から構成される場合であり、20はセラミ
ック繊維を示している。セラミック繊維20から構成さ
れる担体は多孔質であるので高周波吸収材料18、前記
担体の表面だけでなく、内部にも担持された状態にあ
り、無機質バインダ19によって前述の各材料が接着さ
れている。また同図(c)は同図(a)で示した担体に
高周波吸収材料18に加え、金属微粒子21が担持され
たものであり、金属微粒子21は高周波吸収材料18と
ともに均一に分散した状態にある。
FIG. 3 is a partial sectional view of the high-frequency heating element 11 showing a state in which the high-frequency absorbing material and the fine metal particles are supported on a carrier. FIG. 1A shows a case where a carrier having a honeycomb structure is made of ceramic powder, and reference numeral 17 denotes a ceramic partition of the carrier. Since the ceramic partition 17 is dense, most of the high frequency absorbing material 18 is held on the surface of the ceramic partition 17,
The above-mentioned respective materials are bonded by the inorganic binder 19. On the other hand, FIG. 2B shows the case where the carrier having the honeycomb structure is made of ceramic fibers, and reference numeral 20 denotes ceramic fibers. Since the carrier composed of the ceramic fibers 20 is porous, it is in a state of being supported not only on the surface of the carrier but also inside the carrier, and the above-described materials are bonded by the inorganic binder 19. . FIG. 3C shows the carrier shown in FIG. 3A in which metal fine particles 21 are carried in addition to the high frequency absorbing material 18, and the metal fine particles 21 are uniformly dispersed together with the high frequency absorbing material 18. is there.

【0023】浄化手段12はハニカム構造を有するセラ
ミック担体に表面積の大きな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白
金、パラジウム、ロジウムなどの貴金属微粒子を担持し
て得られる(図示せず)。また、セラミック担体の代わ
りに酸化被膜を形成したハニカム構造を有する金属担体
を用い、前記酸化被膜に前記触媒を担持したものも適用
できる。
The purifying means 12 is obtained by providing a ceramic carrier having a honeycomb structure with a coating layer made of fine particles of alumina or the like having a large surface area, and carrying the noble metal fine particles of platinum, palladium, rhodium or the like on this coating layer (shown in FIG. Zu). Further, instead of the ceramic carrier, a metal carrier having a honeycomb structure having an oxide film formed thereon and the catalyst supported on the oxide film can also be applied.

【0024】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分解による浄化プロセス
について説明する。
Next, a purification process by decomposing harmful substances contained in exhaust gas in the exhaust gas purification apparatus of the present invention will be described.

【0025】ガソリン車のエンジンが始動するとエンジ
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、高周波発熱体11に
流入する。一方、エンジン始動と同時に、あるいはエン
ジン始動直前に高周波発振器14が制御部(図示せず)
からの指令により高周波を発生させる。この高周波エネ
ルギは導波管15を伝送して高周波発熱体11を収納し
ている加熱室10に給電される。高周波発熱体11を構
成している高周波吸収材料18が給電された高周波エネ
ルギを吸収し、熱エネルギに変換されることによって高
周波発熱体11が高温に加熱される。高周波発熱体11
に蓄積された熱はエンジンから排出される排気ガスによ
って高周波発熱体11の後方に配置された浄化手段12
に伝達される。浄化手段12は前述の高周波発熱体11
から発生する熱と排気ガスの熱によって数十秒で前記有
害物質を分解可能な温度に加熱され、前記有害物質は排
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る。この浄化された排気ガスはマフ
ラを通過して排気管9より大気に排出される。
When the engine of the gasoline-powered vehicle starts, exhaust gas containing harmful substances such as carbon monoxide and hydrocarbons discharged from the engine flows into the high-frequency heating element 11 through the exhaust pipe 9. On the other hand, at the same time as or immediately before the start of the engine, the high frequency oscillator 14 controls the control unit (not shown).
A high frequency is generated in accordance with a command from. The high-frequency energy is transmitted through the waveguide 15 and supplied to the heating chamber 10 housing the high-frequency heating element 11. The high-frequency absorbing material 18 constituting the high-frequency heating element 11 absorbs the supplied high-frequency energy and is converted into heat energy, so that the high-frequency heating element 11 is heated to a high temperature. High frequency heating element 11
The heat accumulated in the cleaning device 12 is generated by exhaust gas discharged from the engine,
Is transmitted to The purifying means 12 includes the high-frequency heating element 11 described above.
The harmful substance is heated to a temperature at which the harmful substance can be decomposed in several tens of seconds by heat generated from the exhaust gas and the heat of the exhaust gas, and the harmful substance is decomposed into harmless water vapor and carbon dioxide gas by reacting with oxygen contained in the exhaust gas. Is done. The purified exhaust gas passes through the muffler and is discharged from the exhaust pipe 9 to the atmosphere.

【0026】本発明の高周波発熱体11としてハニカム
構造を有するセラミック粉末による担体を用いた場合
(図3(a))、高周波吸収材料18は前記セラミック
担体の表面部に担持された状態になる。したがって高周
波エネルギによる発熱が高周波発熱体11の表面層だけ
になるので高温が得られ、かつ排気ガスによってこの発
生した熱を効率よく浄化手段12に伝達できる。その結
果、きわめて短時間で浄化手段12を有害物質の分解可
能な温度に上昇させることができ、自動車エンジンの始
動時における排気ガス中に含まれる有害物質の浄化性能
が向上する。
When a carrier made of ceramic powder having a honeycomb structure is used as the high-frequency heating element 11 of the present invention (FIG. 3A), the high-frequency absorbing material 18 is held on the surface of the ceramic carrier. Therefore, heat generated by the high-frequency energy is generated only in the surface layer of the high-frequency heating element 11, so that a high temperature can be obtained, and the heat generated by the exhaust gas can be efficiently transmitted to the purification unit 12. As a result, the purifying means 12 can be raised to a temperature at which the harmful substances can be decomposed in a very short time, and the purification performance of the harmful substances contained in the exhaust gas at the time of starting the automobile engine is improved.

【0027】またセラミック担体としてセラミック繊維
20を用いた場合(図3(b))、高周波吸収材料18
は高周波発熱体11の表面だけでなくその内部にも担持
された状態になるとともにポーラス構造にすることがで
きる。したがって高周波発熱体11の発熱表面積を増加
させることができるとともに高周波発熱体11自身の熱
容量を小さくすることができるので高周波発熱体11を
より短時間で高温に加熱することができ、その結果、後
方に配置している浄化手段12をより短時間で有害物質
の分解可能な温度に上昇させることができ、有害物質の
浄化性能をより高くすることができる。
When the ceramic fiber 20 is used as the ceramic carrier (FIG. 3B), the high-frequency absorbing material 18
Can be carried not only on the surface of the high frequency heating element 11 but also on the inside thereof, and can have a porous structure. Therefore, the heat generation surface area of the high-frequency heating element 11 can be increased, and the heat capacity of the high-frequency heating element 11 itself can be reduced, so that the high-frequency heating element 11 can be heated to a high temperature in a shorter time. Can be raised to a temperature at which the harmful substances can be decomposed in a shorter time, and the purification performance of the harmful substances can be further improved.

【0028】また高周波吸収材料18に金属微粒子21
を担持した場合(図3(c))、高周波発熱体11の全
を均一に昇温させることができ、その結果、後方に配
置している浄化手段12全体を均一にかつ触媒として機
能する温度に昇温させることができ、排気ガス中に含ま
れる有害物質の浄化性能を向上させることができる。
The high-frequency absorbing material 18 includes metal fine particles 21.
(FIG. 3C), the entire high-frequency heating element 11 can be uniformly heated, and as a result, the
The entire purifying means 12 is used uniformly and as a catalyst.
Can be raised to a temperature at which it can function and is contained in exhaust gas.
Purification performance of harmful substances can be improved.

【0029】前述したように高周波発熱体11を構成す
るセラミック担体に高い高周波吸収材料特性を有する高
周波吸収材料18、金属微粒子21を担持することによ
り、高周波発熱体11の加熱手段として高周波加熱方式
を適用する場合は、電気ヒータ加熱方式(金属ハニカム
担体の加熱)で同じ温度上昇を得る場合に比べ、1/3
〜1/2レベル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。
As described above, the high-frequency heating element 11 is supported by the high-frequency absorbing material 18 having high high-frequency absorbing material characteristics and the fine metal particles 21 supported on the ceramic carrier. In the case where the method is applied, compared with the case where the same temperature rise is obtained by the electric heater heating method (heating of the metal honeycomb carrier), it is 1/3.
The power consumption can be reduced to 1 / level, and the driving power supply for the high frequency generation source can be sufficiently supplied from the vehicle power supply.

【0030】高周波の吸収特性の高い高周波吸収材料1
8としては特に亜鉛、銅、マンガン、コバルト、鉄、ス
ズ、チタンを主成分とする酸化物、および前記金属を含
む複合酸化物の少なくとも1種からなるものが適用され
る。上記材料が高周波を吸収し熱変換する機構は明確で
はないが、上記半導体材料の持つ大きな誘電率と誘電体
損失によって高周波を吸収し、発熱するものと考えられ
る。
High frequency absorbing material 1 having high high frequency absorbing characteristics
Zinc especially as 8, copper, manganese, cobalt, iron, tin, oxide composed mainly of titanium emission are applied those comprising at least one of the complex oxide containing the metal contact and. The mechanism by which the material absorbs high frequency and converts it into heat is not clear, but it is considered that the material absorbs high frequency and generates heat due to the large dielectric constant and dielectric loss of the semiconductor material.

【0031】高周波吸収材料18とともに用いる金属微
粒子21としては耐熱性の高い金属材料が挙げられ、特
に鉄−クロム、鉄−ニッケル、鉄−ニッケル−クロム、
ニッケル−クロムの合金を主成分とする少なくとも1種
の金属微粒子が適用される。これら金属微粒子を高周波
吸収材料18とともに用いることにより、高周波発熱体
11全体を均一に昇温できる理由は明確ではないが、金
属粒子の持つ比抵抗の特性により、高周波発熱体11の
高周波特性が改善されるものと考えられる。また金属微
粒子は粒径が小さい方がよい。
The metal fine particles 21 used together with the high frequency absorbing material 18 include a metal material having high heat resistance.
Iron -chromium, iron-nickel, iron-nickel-chromium,
At least one type of metal fine particles mainly composed of a nickel-chromium alloy is applied. It is not clear why the use of these metal fine particles together with the high-frequency absorbing material 18 enables the entire high-frequency heating element 11 to be uniformly heated, but the high-frequency characteristics of the high-frequency heating element 11 are improved due to the specific resistance characteristics of the metal particles. It is thought that it is done. Further, the metal fine particles preferably have a small particle size.

【0032】高周波発熱体11の担体としては耐熱性、
機械的強度の高いセラミック材料が挙げられ、セラミッ
ク粉末から造られる担体としてはコーディエライト、ア
ルミナなどのハニカム構造体が適用され、セラミック繊
維から造られる担体としてはアルミナ、シリカ、ジルコ
ニアなどのハニカム構造体が適用される。
The carrier of the high-frequency heating element 11 has heat resistance,
A ceramic material having high mechanical strength can be mentioned, and a honeycomb structure such as cordierite or alumina is applied as a carrier made of ceramic powder, and a honeycomb structure such as alumina, silica, or zirconia is used as a carrier made of ceramic fiber. The body is applied.

【0033】また無機質バインダ19は特に限定される
ものではないが、耐熱性、接着性に優れたアルミナ、シ
リカ、ジルコニアなどのコロイド粒子のものがよい。
The inorganic binder 19 is not particularly limited, but is preferably a colloidal particle of alumina, silica, zirconia or the like having excellent heat resistance and adhesiveness.

【0034】また有害物質を低温で分解する浄化手段1
2としては白金、パラジウム、ロジウムの貴金属、銅、
マンガン、コバルトの酸化物、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
造を有するセラミック担体、または金属担体に担持され
る。
Purification means 1 for decomposing harmful substances at a low temperature
Platinum, palladium, rhodium noble metals, copper,
Examples thereof include oxides of manganese and cobalt, and perovskite-type composite oxides, and at least one of them is supported on a ceramic carrier having a honeycomb structure or a metal carrier.

【0035】次に、図1で示した本発明の排気ガス浄化
装置の具体的な実験例について述べる。
Next, a specific experimental example of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention shown in FIG. 1 will be described.

【0036】図3(a)に示すセラミックのハニカム構
造体(コーディエライト、容積100cc、200cell/i
nch2)、高周波吸収材料18として、亜鉛の酸化物、無
機質バインダ19としてアルミナゾルから構成した高周
波発熱体11と、セラミックのハニカム構造体(コーデ
ィエライト、容積700cc、400cell/inch2)にアル
ミナのコーティング層を施し、前記アルミナコーティン
グ層に白金、ロジウムの貴金属触媒を担持して構成した
浄化手段12を備えた図1に示す排気ガス浄化装置(高
周波消費電力1.5kw)を用い、排気ガス量約300l/
min、排気ガス温度250〜300℃となるようにエン
ジン(排気量2000cc)を運転し、炭化水素分析計に
よる炭化水素の浄化性能を評価したところ、高周波給電
30秒後で約70%の浄化率が得られた。また、高周波
吸収材料18である亜鉛の酸化物の代わりに銅、マンガ
ン、コバルト、チタン、スズ、鉄の各酸化物、それらの
混合物、それらの金属を1種以上含む複合酸化物、チタ
ン−ケイ素−炭素−酸素の化合物を用いた場合もほぼ同
等の浄化性能が得られた。また、浄化手段12において
触媒として用いた白金、ロジウムの代わりにパラジウム
金属やランタン、コバルトなどのペロブスカイト型複合
酸化物や銅、マンガン、コバルトの酸化物を用いた場
合、50〜70%の浄化率が得られた。
[0036] Figure 3 the honeycomb structure of the ceramic shown in (a) (cordierite, volume 100cc, 200cell / i
nch2), a high-frequency heating element 11 composed of zinc oxide as the high-frequency absorbing material 18 and alumina sol as the inorganic binder 19, and a ceramic honeycomb structure (cordierite, 700 cc, 400 cells / inch2) coated with alumina Using an exhaust gas purifying device (high-frequency power consumption 1.5 kW) shown in FIG. 1 provided with a purifying means 12 constituted by carrying a platinum or rhodium noble metal catalyst on the alumina coating layer. /
min, the engine (displacement: 2000 cc) was operated so that the exhaust gas temperature became 250 to 300 ° C., and the purification performance of hydrocarbons by a hydrocarbon analyzer was evaluated. was gotten. In addition, instead of zinc oxide, which is the high-frequency absorbing material 18, oxides of copper , manganese, cobalt, titanium, tin, and iron, mixtures thereof, composite oxides containing one or more of these metals, titanium-silicon In the case of using a carbon-oxygen compound, almost the same purification performance was obtained. In the case where a perovskite-type composite oxide such as palladium metal, lanthanum, or cobalt, or an oxide of copper, manganese, or cobalt is used instead of platinum or rhodium used as a catalyst in the purification means 12, a purification rate of 50 to 70% is used. was gotten.

【0037】担体として図3(b)に示すセラミック繊
維20よりなるハニカム構造体(アルミナ・シリカ繊
維、容積100cc、200cell/inch2),高周波吸収材
料18として炭化ケイ素ウィスカー、無機質バインダ1
9としてアルミナゾルから構成した高周波発熱体11
と、セラミックのハニカム構造体(コーディエライト、
容積700cc、400cell/inch2)にアルミナのコーテ
ィング層を施し、前記アルミナコーティング層にパラジ
ウムの貴金属触媒を担持して構成した浄化手段12を備
えた図1に示す排気ガス浄化装置(高周波消費電力1.
5kw)を用い、排気ガス量約300l/min、排気ガス温
度250〜300℃となるようにエンジン(排気量20
00cc)を運転し、炭化水素分析計による炭化水素の浄
化性能を評価したところ、高周波給電30秒後で約80
%の浄化率が得られた。また、アルミナ・シリカ繊維の
代わりにジルコニア繊維を用いたところ上記と同等の性
能が得られた。
A honeycomb structure (alumina-silica fiber, volume: 100 cc, 200 cells / inch 2 ) composed of ceramic fibers 20 shown in FIG. 3B as a carrier, silicon carbide whiskers as a high frequency absorbing material 18, inorganic binder 1
High frequency heating element 11 composed of alumina sol 9
And a ceramic honeycomb structure (cordierite,
An exhaust gas purifying apparatus (high-frequency power consumption 1) shown in FIG. 1 comprising a purifying means 12 having a capacity of 700 cc, 400 cell / inch 2 ) coated with an alumina coating layer and carrying a noble metal catalyst of palladium on the alumina coating layer. .
5 kw) and the engine (displacement 20
00 cc) was operated and the purification performance of hydrocarbons by a hydrocarbon analyzer was evaluated.
% Purification rate was obtained. When zirconia fibers were used instead of alumina / silica fibers, the same performance as above was obtained.

【0038】図3(a)に示すセラミックのハニカム構
造体(コーディエライト、容積100cc、200cell/i
nch2)、高周波吸収材料18として炭化ケイ素ウィスカ
ー、金属微粒子21として鉄−クロム、無機質バインダ
19としてアルミナゾルから構成した高周波発熱体11
と、セラミックのハニカム構造体(コーディエライト、
容積700cc、400cell/inch2)にアルミナのコーテ
ィング層を施し、前記アルミナコーティング層に白金、
ロジウムの貴金属触媒を担持して構成した浄化手段12
を備えた図1に示す排気ガス浄化装置(高周波消費電力
1.5kw)を用い、排気ガス量約300l/min、排気ガ
ス温度250〜300℃となるようにエンジン(排気量
2000cc)を運転し、炭化水素分析計による炭化水素
の浄化性能を評価したところ、高周波給電30秒後で約
80%の浄化率が得られた。また、金属微粒子の鉄−ク
ロムの代わりに鉄−ニッケル、鉄−ニッケル−クロム、
ニッケル−クロムの合金を用いたところ上記とほぼ同等
の性能が得られた。 なお、金属微粒子として、白金、
ロジウム、パラジウムなどの貴金属を用いても同様な効
果を得ることができる。
A ceramic honeycomb structure shown in FIG. 3A (cordierite, volume 100 cc, 200 cells / i
nch2), high-frequency heating element 11 composed of silicon carbide whiskers as high-frequency absorbing material 18, iron-chromium as metal fine particles 21, and alumina sol as inorganic binder 19
And a ceramic honeycomb structure (cordierite,
A volume of 700 cc, 400 cells / inch2) is coated with an alumina coating layer, and the alumina coating layer is formed of platinum,
Purification means 12 configured to support a rhodium noble metal catalyst
The engine (displacement 2000 cc) was operated using the exhaust gas purifying apparatus (high frequency power consumption 1.5 kw) shown in FIG. 1 equipped with the gas and having an exhaust gas amount of about 300 l / min and an exhaust gas temperature of 250 to 300 ° C. When the purification performance of hydrocarbons by a hydrocarbon analyzer was evaluated, a purification rate of about 80% was obtained after 30 seconds of high-frequency power supply. In addition, the iron-
Iron instead of the ROM - nickel, iron - nickel - chromium,
When a nickel-chromium alloy was used, almost the same performance as above was obtained. In addition, as metal fine particles, platinum,
Similar effects can be obtained by using noble metals such as rhodium and palladium.
Fruit can be obtained.

【0039】上述のハニカム構造を有するセラミック担
体は図3(a)、(b)のいずれでもよいが、図3
(b)に示したセラミック繊維で構成する方が熱容量を
小さくすることができる(単位体積当りの重量が小さ
い)ので、昇温速度を速くすることができ、より優れた
有害物質の浄化性能が得られる。また担体の温度差を少
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。
The ceramic carrier having the above-mentioned honeycomb structure may be any of FIGS. 3 (a) and 3 (b).
Since the heat capacity can be reduced (the weight per unit volume is small) by using the ceramic fiber shown in (b), the rate of temperature rise can be increased, and more excellent harmful substance purification performance can be achieved. can get. Further, since the temperature difference of the carrier can be reduced, it is possible to prevent the occurrence of cracks caused by thermal distortion.

【0040】一方、エンジンが始動して1分程度経過す
ると排気ガスのみでも浄化手段12を前記有害物質を分
解できる温度以上に保持することができる。したがって
高周波エネルギによる加熱を用いなくても高い浄化性能
を維持することができるのでこの時期には高周波発振器
14からの高周波の発振は止められる。
On the other hand, about one minute after the start of the engine, the purifying means 12 can be maintained at a temperature higher than the temperature at which the harmful substances can be decomposed by only the exhaust gas. Therefore, high purification performance can be maintained without using heating by high-frequency energy, so that high-frequency oscillation from the high-frequency oscillator 14 is stopped at this time.

【0041】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と同一部材およ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
体を供給する供給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供給
手段であり、この供給手段22は送風機あるいは各種ポ
ンプが適用され、前記気体は導風管23を通り加熱室1
0に導かれる。また導風管23の途中には前記気体の供
給を制御するバルブ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供給手段22へ流入しないよう
に閉鎖されている。25は高周波を放射するアンテナで
あり、導波管15を伝送された高周波はアンテナ25よ
り高周波発熱体11に放射状に給電される。この場合、
加熱室10内部の導波管15は図1のように高周波を給
電する開口部は必要なく、排気ガスが通過でき、かつ高
周波を遮蔽できる多数のパンチング孔が設けられてい
る。また12はハニカム構造を有する金属の成型体から
なる浄化手段であり、金属上に形成している酸化被膜に
白金、パラジウム、ロジウムなどの貴金属からなる触媒
が担持される。浄化手段12としてハニカム構造を有す
る金属の成型体を用いる場合、それ自身が高周波の遮蔽
機能を有するので図1に示す高周波遮蔽手段16を設け
る必要はない。
FIG. 4 shows the configuration of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to another embodiment of the present invention. In the figure, the same members and the same functional members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The difference from FIG. 1 is that the exhaust gas purifier is provided with a supply unit for supplying a gas containing oxygen. Reference numeral 22 denotes supply means for supplying a gas containing oxygen to the heating chamber 10. The supply means 22 is applied with a blower or various pumps.
It is led to 0. A valve 24 for controlling the supply of the gas is provided in the air guide tube 23. This valve 24 is closed so that the exhaust gas from the engine does not flow into the supply means 22 when the exhaust gas purifying device of the present invention is not used. Reference numeral 25 denotes an antenna that emits high frequency. The high frequency transmitted through the waveguide 15 is radially fed from the antenna 25 to the high frequency heating element 11. in this case,
The waveguide 15 inside the heating chamber 10 does not need an opening for supplying high frequency as shown in FIG. 1, and is provided with a large number of punching holes through which exhaust gas can pass and high frequency can be shielded. Reference numeral 12 denotes a purifying unit formed of a molded metal having a honeycomb structure, and a catalyst formed of a noble metal such as platinum, palladium, or rhodium is supported on an oxide film formed on the metal. When a metal molded body having a honeycomb structure is used as the purifying unit 12, it is not necessary to provide the high-frequency shielding unit 16 shown in FIG.

【0042】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、理論空燃比より低い空燃
比でエンジンが運転される場合は排気ガス中の酸素濃度
はきわ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。本発明では上記構成に示すよう
に、供給手段22から加熱室10に前記有害物質の分解
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。
Oxygen is required to decompose hydrocarbons and carbon monoxide, which are harmful substances in the exhaust gas, and convert them into steam and carbon dioxide. However, when the engine is operated at an air-fuel ratio lower than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration in the exhaust gas is in a very low state, and the above-described reaction is not smoothly performed. In the present invention, as shown in the above configuration, the above reaction can be smoothly caused by supplying a gas containing oxygen necessary for decomposing the harmful substance from the supply means 22 to the heating chamber 10. As a result, the performance of purifying harmful substances such as hydrocarbons and carbon monoxide contained in the exhaust gas can be improved.

【0043】なお供給手段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こと、高周波発熱体11
や浄化手段12が冷却される。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。
If the amount of oxygen supplied from the supply means 22 exceeds the amount required for the above reaction, the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas tends to increase.
And the purifying means 12 are cooled. Therefore, it is preferable to control the amount of supplied oxygen to an amount necessary for causing the above reaction to occur smoothly.

【0044】[0044]

【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)本発明における高周波発熱体は高周波の吸収特性
に優れた高周波吸収材料を用いているので短時間で高温
に加熱でき、排気ガス流によってその熱を後方に配置し
た浄化手段に伝達できるため、前記浄化手段を排気ガス
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
解する温度に短時間で加熱でき、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始動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
質の排出を抑制することができる。また、前記高周波発
熱体に金属微粒子を用いることにより、高周波発熱体全
体を均一に加熱できるのでより高い前記有害物質の浄化
性能が得られる。 (2)本発明の高周波発熱体を構成するセラミック担体
に高い高周波吸収特性を持つ高周波吸収材料を担持する
ことにより、電気ヒータによる加熱方式(金属ハニカム
担体の加熱)で同じ温度上昇を得る場合に比べ、1/3
〜1/2レベル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。 (3)また高周波発熱体の担体としてハニカム構造を有
するセラミック繊維を用いることによって、多孔質構造
とすることができるので熱容量が小さくなる。したがっ
て昇温速度が速くなり、排気ガス中の有害物質の浄化性
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。 (4)酸素を含む気体を供給する供給手段を設けること
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。
As described above, according to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the following effects can be obtained. (1) Since the high-frequency heating element of the present invention uses a high-frequency absorbing material having excellent high-frequency absorption characteristics, it can be heated to a high temperature in a short time, and the heat can be transmitted to the purifying means disposed behind by the exhaust gas flow. The purifying means can be heated in a short time to a temperature at which hydrocarbons and carbon monoxide, which are harmful substances contained in the exhaust gas, are decomposed, and can be converted into harmless water vapor and carbon dioxide gas by a decomposition reaction. Therefore, it is possible to purify the harmful substances contained in the exhaust gas at the time of starting the automobile engine, and to suppress the emission of the harmful substances to the atmosphere. Further, by using metal fine particles for the high-frequency heating element, the entire high-frequency heating element can be uniformly heated, so that a higher purification performance of the harmful substance can be obtained. (2) When the same temperature rise is obtained by a heating method using an electric heater (heating of a metal honeycomb carrier) by supporting a high-frequency absorbing material having high high-frequency absorption characteristics on a ceramic carrier constituting the high-frequency heating element of the present invention. 1/3 compared
The power consumption can be reduced to 1 / level, and the driving power supply for the high frequency generation source can be sufficiently supplied from the vehicle power supply. (3) By using a ceramic fiber having a honeycomb structure as a carrier of the high-frequency heating element, a porous structure can be obtained, so that the heat capacity is reduced. Therefore, the rate of temperature rise is increased, the purification performance of harmful substances in exhaust gas can be improved, and the temperature difference of the purification means can be reduced, so that cracks due to thermal factors can be prevented. it can. (4) By providing a supply unit for supplying a gas containing oxygen, it is possible to supply the purification unit with oxygen necessary for oxidative decomposition of hydrocarbons and carbon monoxide, which are harmful substances in the exhaust gas. As a result, the progress of the oxidation reaction of hydrocarbons and carbon monoxide can be promoted, so that higher harmful substance purification performance can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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
FIG. 1 is a configuration diagram of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例における高周波発熱体の外観
FIG. 2 is an external view of a high-frequency heating element according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例における高周波発熱体の一部
断面図
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a high-frequency heating element according to one embodiment of the present invention.

【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
FIG. 4 is a configuration diagram of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to another embodiment of the present invention.

【図5】従来の排気ガス浄化装置の構成図FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional exhaust gas purification device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

9 排気管 10 加熱室 11 高周波発熱体 12 浄化手段 13 断熱材 14 高周波発振器 15 導波管 16 マイクロ波遮蔽手段 17 セラミック隔壁 18 高周波吸収材料 19 無機質バインダ 20 セラミック繊維 21 金属微粒子 22 供給手段 23 導風管 24 バルブ 25 アンテナ Reference Signs List 9 exhaust pipe 10 heating chamber 11 high-frequency heating element 12 purifying means 13 heat insulating material 14 high-frequency oscillator 15 waveguide 16 microwave shielding means 17 ceramic partition 18 high-frequency absorbing material 19 inorganic binder 20 ceramic fiber 21 metal fine particles 22 supply means 23 wind guide Tube 24 valve 25 antenna

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−241717(JP,A) 特開 平5−171926(JP,A) 特開 平5−222924(JP,A) 特開 平5−168861(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01N 3/20 F01N 3/24 F01N 3/32Continuation of the front page (56) References JP-A-4-241717 (JP, A) JP-A-5-171926 (JP, A) JP-A-5-222924 (JP, A) JP-A-5-168861 (JP) , A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F01N 3/20 F01N 3/24 F01N 3/32

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】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、前記加熱室に高周波エネルギ
を発生し供給する高周波発生手段と、前記加熱室に収納
され、高周波エネルギを吸収して発熱するセラミックか
らなる担体と、前記セラミックからなる担体に担持され
た高周波を吸収する高周波吸収材料と、前記高周波吸収
材料の表面及び空隙に分散された鉄−クロム、鉄−ニッ
ケル、鉄−ニッケル−クロム、ニッケル−クロムの合金
を主成分とする少なくとも1種の金属からなる金属微粒
子と、前記セラミックからなる担体に前記高周波吸収材
料と前記金属微粒子を接着する無機質バインダとからな
高周波発熱体と、前記加熱室に収納され、内燃機関か
ら排出される排気ガスの流れに対し、前記高周波発熱体
の後方に配置され、前記排気ガスの熱と前記高周波発熱
体より発生する熱で加熱される排気ガス中に含まれる有
害物質を分解する浄化手段とを備えた内燃機関用排気ガ
ス浄化装置。
1. A heating chamber provided in an exhaust pipe for discharging exhaust gas of an internal combustion engine, a high-frequency generating means for generating and supplying high-frequency energy to the heating chamber, and a high-frequency energy housed in the heating chamber. Ceramic that absorbs heat and generates heat
And a carrier supported by the ceramic carrier.
A high-frequency absorbing material that absorbs high-frequency waves,
Iron-chromium, iron-nickel dispersed on the surface and voids of the material
Kel, iron-nickel-chromium, nickel-chromium alloy
Metal granules consisting of at least one metal whose main component is
And a high-frequency absorber on a carrier made of the ceramic.
Material and an inorganic binder for bonding the metal fine particles.
A high-frequency heating element that is disposed in the heating chamber, is disposed behind the high-frequency heating element with respect to a flow of exhaust gas discharged from the internal combustion engine, and generates heat of the exhaust gas and heat generated by the high-frequency heating element. And a purifying means for decomposing harmful substances contained in the exhaust gas heated by the exhaust gas.
【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、前記加熱室に高周波エネルギ
を発生し供給する高周波発生手段と、前記加熱室に収納
され、高周波エネルギを吸収して発熱する高周波発熱体
と、前記加熱室に収納され、内燃機関から排出される排
気ガスの流れに対し前記高周波発熱体の後方に配置さ
れ、前記排気ガスの熱と前記高周波発熱体より発生する
熱で加熱される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
供給手段とを備えた内燃機関用排気ガス浄化装置。
2. A heating chamber provided in an exhaust pipe for discharging exhaust gas of an internal combustion engine, a high-frequency generating means for generating and supplying high-frequency energy to the heating chamber, and a high-frequency energy housed in the heating chamber. A high-frequency heating element that absorbs heat and generates heat, and is disposed in the heating chamber and disposed behind the high-frequency heating element with respect to the flow of exhaust gas exhausted from the internal combustion engine. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising: purifying means for decomposing harmful substances contained in exhaust gas heated by generated heat; and supply means for supplying a gas containing oxygen to the heating chamber.
【請求項3】高周波発熱体はセラミックからなる担体
と、前記セラミックからなる担体に担持された高周波を
吸収する高周波吸収材料と、前記高周波吸収材料の表面
及び空隙に分散された金属微粒子と、前記セラミックか
らなる担体に前記高周波吸収材料と前記金属微粒子を接
着する無機質バインダとからなる請求項2記載の内燃機
関用排気ガス浄化装置。
3. The high-frequency heating element includes a carrier made of ceramic, a high-frequency absorbing material that absorbs high frequency carried on the carrier made of ceramic, metal fine particles dispersed on the surface and voids of the high-frequency absorbing material, 3. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, comprising an inorganic binder for bonding the high-frequency absorbing material and the metal fine particles to a ceramic carrier.
【請求項4】高周波を吸収する高周波吸収材料は亜鉛、
銅、マンガン、コバルト、鉄、スズ、チタンを主成分と
する酸化物及び前記金属を含む複合酸化物の少なくとも
1種からなる請求項1または3記載の内燃機関用排気ガ
ス浄化装置。
4. A high frequency absorbing material for absorbing high frequency is zinc,
Copper, manganese, cobalt, iron, tin, at least one consists of claims 1 or 3 for an internal combustion engine exhaust gas purifying apparatus according to a composite oxide containing Mono及 beauty the metal mainly composed of titanium down.
【請求項5】金属微粒子は鉄−クロム、鉄−ニッケル、
鉄−ニッケル−クロム、ニッケル−クロムの合金を主成
分とする少なくとも1種の金属からなる請求項記載の
内燃機関用排気ガス浄化装置。
5. The metal fine particles are iron -chromium, iron-nickel,
4. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, comprising at least one metal mainly composed of an iron-nickel-chromium or nickel-chromium alloy.
【請求項6】有害物質を分解する浄化手段は金属からな
る担体もしくはセラミックからなるハニカム構造を有す
る担体と、前記担体に担持された触媒とからなる請求項
1または2記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
6. The exhaust gas for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the purifying means for decomposing the harmful substance comprises a metal carrier or a ceramic carrier having a honeycomb structure, and a catalyst carried on the carrier. Purification device.
【請求項7】セラミックからなる担体はセラミック繊維
によるハニカム構造を有する成型体からなる請求項1ま
たは3または記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
Claim is a molded body according to claim 7 wherein the carrier made of ceramic having a honeycomb structure by ceramic fibers 1 or
Other exhaust gas purifying device for an internal combustion engine 3 or 6.
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