JP2888160B2 - 高周波加熱排ガス浄化装置 - Google Patents

高周波加熱排ガス浄化装置

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JP2888160B2 JP7042896A JP4289695A JP2888160B2 JP 2888160 B2 JP2888160 B2 JP 2888160B2 JP 7042896 A JP7042896 A JP 7042896A JP 4289695 A JP4289695 A JP 4289695A JP 2888160 B2 JP2888160 B2 JP 2888160B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえばディーゼル自
動車エンジン等から排出される未燃焼の燃焼性微粒子を
捕集し焼却除去する燃焼排ガス浄化装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の排ガス浄化装置は、コー
ディエライトなどの高密度のセラミックハニカム構造体
のフィルタを主要構成部材として、いわゆる黒煙に代表
される未燃焼の燃焼性微粒子を捕集するトラップシステ
ムを構成し、ある程度堆積した未燃焼の燃焼性微粒子を
電気ヒータなどの加熱手段を用いて高温度化し、燃焼除
去するようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな排ガス浄化装置は、コーディエライトなどの高密度
のセラミックハニカム構造体のフィルタを熱源である電
気ヒータなどの加熱手段を用いて外部から加熱高温度化
し、堆積した未燃焼の燃焼性微粒子を燃焼除去してい
た。この場合、外部熱源であるため熱効率が悪く、高容
量の電気ヒータなどの加熱手段が必要で燃焼除去する温
度まで立ち上がらすのに時間を要するという欠点をもっ
ていた。又後方の燃焼熱を燃焼の伝達によって得るので
高温度化しフィルタの劣化や破損が起ったり、燃焼の伝
達が均一でなく燃焼性微粒子を残したりして除去効率が
低下するなどが問題になっていた。更に外部熱源の場
合、熱源から遠ざかった部分へ熱が伝わらず結果的に再
生率が悪いという問題もあった。
【0004】上記課題を解決するために本発明の高周波
加熱排ガス浄化装置は、再生時間を短くすると共に、フ
ィルタの劣化や破損を防ぎ耐久性を向上させることを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の高周波加熱排ガス浄化装置は、下記構成とし
た。
【0006】すなわち、燃焼排ガス中に含まれる燃焼性
微粒子を捕集し焼却する燃焼排ガス浄化フィルタと、前
記燃焼排ガス浄化フィルタを収納する加熱室と、前記加
熱室の排ガスの入口側及び出口側に設けた通気性高周波
遮蔽体と、前記燃焼排ガス浄化フィルタと前記排ガスの
入口側に設けた通気性高周波遮蔽体の間および前記燃焼
排ガス浄化フィルタと前記排ガスの出口側に設けた通気
性高周波遮蔽体との間に設けた夫々の高周波給電口と、
前記高周波給電口に対応して夫々設けた高周波電力を発
生する高周波発振源と、前記燃焼排ガス浄化フィルタに
捕集した燃焼性微粒子を焼却するための空気を前記加熱
室に送風するエアーダクトと、前記高周波発振源を制御
する制御部とを備え、前記制御部は前記高周波発振源を
交互に動作させて高周波電力を加熱室に供給することに
より、前記燃焼排ガス浄化フィルタに捕集された燃焼性
微粒子を燃焼浄化する構成とした。
【0007】
【0008】
【0009】
【作用】黒煙に代表される未燃焼の燃焼性微粒子は高周
波電力吸収材料であるので、未燃焼の燃焼性微粒子が堆
積したセラミックハニカム構造体の燃焼排ガス浄化フィ
ルタに高周波を給電することにより、未燃焼の燃焼性微
粒子そのものを発熱させ燃焼除去させることができる。
【0010】高周波を利用した高周波加熱は、被加熱物
が高周波電力を吸収し自ら誘電加熱で発熱する。この場
合被加熱物の材料は比誘電率と誘電体損失角が大きいか
高周波電流損失が大きくないと、高周波電力を効率よく
吸収せず急速な発熱をしない。従来のセラミックハニカ
ム構造体の燃焼排ガス浄化フィルタはコーディエライト
又はムライトが一般的であるが、これらの材料は比誘電
率と誘電体損失角の値が小さく高周波加熱には適さな
い。しかしながら燃焼排ガス浄化フィルタに堆積した黒
煙に代表される未燃焼の燃焼性微粒子は高周波電流損失
が大きく、高周波発振源であるマグネトロンから発振し
た高周波を給電すると、燃焼排ガス浄化フィルタに堆積
した黒煙に代表される未燃焼の燃焼性微粒子は高周波電
力吸収材料として高周波電力を吸収し短時間で高温度化
し自己発熱する。
【0011】ディーゼル自動車エンジン等から排出され
る未燃焼の燃焼性微粒子を含む排ガス気流中に配置され
た本発明の高周波加熱排ガス浄化装置は、捕集した未燃
焼の燃焼性微粒子を高周波電力の吸収で自己発熱し焼却
除去させる。しかも電気ヒータと違い熱源から遠ざかっ
た部分へ未燃焼の燃焼性微粒子が残っても、高周波電力
はそこへ到達し未燃焼の燃焼性微粒子がこれを吸収し自
己発熱する。
【0012】加熱室内燃焼排ガス浄化フィルタの排ガス
流入口側及び排気口側に夫々給電し燃焼排ガス浄化フィ
ルタ全体を同時に加熱するので、後方の未燃焼の燃焼性
微粒子の発熱を燃焼の伝達に依存して起こる高温度化を
防ぎ、高周波電力による全体の同時発熱で低温の燃焼を
させることが可能になる。
【0013】燃焼排ガス浄化フィルタに堆積した黒煙に
代表される未燃焼の燃焼性微粒子を、高周波電力の吸収
で自己発熱し焼却除去させるには、燃焼排ガス浄化フィ
ルタに酸素を供給することが必要で、加熱室へ空気を流
すエアーダクトを設けてある。高周波加熱排ガス浄化装
置への燃焼排ガス流通を止め、捕集した未燃焼の燃焼性
微粒子を燃焼除去するには排気口の遮断を要し排気流通
遮断弁を設けている。エアーダクト流通遮断弁を開放し
燃焼再生されたガスが流れる再生ガス流通遮断弁を開放
してやれば、捕集した未燃焼の燃焼性微粒子は燃焼除去
される。
【0014】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1において、1は燃焼排ガスが流通し高周波
が給電されると被加熱物が加熱される加熱室、2Aは加
熱室1に高周波を給電する高周波発振源であるマグネト
ロン、3Aはマグネトロン2Aより発振した高周波を加
熱室1へ導く導波管、4Aは導波管3Aの開口で加熱室
1への高周波給電口、同じく2Bは加熱室1に高周波を
給電する高周波発振源である別のマグネトロン、3Bは
マグネトロン2Bより発振した高周波を加熱室1へ導く
導波管、4Bは導波管3Bの開口で加熱室1への高周波
給電口、5は加熱室1を構成するもので排ガスの入口側
にある吸気壁、6は同じく出口側にある排気壁である。
加熱室1は高周波の共振箱として作用し、高周波を閉じ
込め漏洩しないように耐熱性のあるステンレス鋼などの
金属板で構成されている。加熱室1の一部を構成する吸
気壁5と排気壁6も高周波が漏洩しないよう金属材料で
なり、又排ガスが流れるように金網やパンチングメタル
などの通気性高周波遮蔽体で形成されている。7は排ガ
ス流入口、8は同じく排ガス排気口である。9は加熱室
1内に設けられたコーディエライト又はムライトなどか
らなるセラミックハニカム構造体で燃焼排ガス中に含ま
れる未燃焼の燃焼性微粒子を捕集し燃焼除去するトラッ
プシステムの燃焼排ガス浄化フィルタである。
【0015】このような構成の高周波加熱排ガス浄化装
置において加熱室1へのエアーダクト10及びエアーダ
クト10内のエアーダクト流通遮断弁11と、前記加熱
室1への排ガス流入口7側にある再生ガス流通遮断弁1
2と、前記加熱室1からの排ガス排気口8内にある排気
流通遮断弁13とを備えたものが本発明の高周波加熱排
ガス浄化装置の主な構成である。14はエアーダクト1
0へ空気を送るエアーファンである。
【0016】燃焼排ガス浄化フィルタ9は、セラミック
ハニカム構造体で黒煙に代表される未燃焼の燃焼性微粒
子は捕集され堆積するように、単なる通過孔のあるセラ
ミックハニカム構造体ではなく燃焼排ガス浄化フィルタ
9の両単面で通過孔を交互にプラグで塞いでいる。セラ
ミックハニカム構造体はポーラスで黒煙に代表される未
燃焼の燃焼性微粒子は捕集されるが空気は通過する。
【0017】マグネトロン2Aより発振した高周波を加
熱室1へ導く導波管3Aの開口で加熱室1への高周波給
電口4Aは、加熱室1内燃焼排ガス浄化フィルタ9の排
気口側に、またマグネトロン2Bより発振した高周波を
加熱室1へ導く導波管3Bの開口で加熱室1への高周波
給電口4Bは、加熱室1内燃焼排ガス浄化フィルタ9の
排ガス流入口側に夫々設けてある。ディーゼル自動車な
どの電源容量には限度があるので、マグネトロン2Aと
マグネトロン2Bは制御された形で交互に動作させる。
【0018】このような構成の高周波加熱排ガス浄化装
置であれば、マグネトロン2Aより発振した高周波を高
周波給電口4Aから加熱室1へ給電すると、燃焼排ガス
浄化フィルタ9の排気口側に堆積した高周波電力吸収材
料として高周波電力を吸収する黒煙に代表される未燃焼
の燃焼性微粒子が高周波加熱で自己発熱し、しかも内部
発熱であるので、未燃焼の燃焼性微粒子が燃焼温度まで
立ち上がる時間が短くて済む。一方、マグネトロン2B
より発振した高周波を高周波給電口4Bから加熱室1へ
給電すると、燃焼排ガス浄化フィルタ9の排ガス流入口
側に堆積した未燃焼の燃焼性微粒子が高周波加熱で自己
発熱する。未燃焼の燃焼性微粒子が燃焼温度まで立ち上
がった後、又はそれまでの間に未燃焼の燃焼性微粒子を
燃焼させるに必要な空気をエアーダクト10から加熱室
1へ送りこむと、高温になった未燃焼の燃焼性微粒子は
酸素の供給を受け燃焼して燃焼排ガス浄化フィルタ9か
ら焼却除去される。このとき排気流通遮断弁13は遮
断、エアーダクト流通遮断弁11は開放、燃焼再生され
たガスが流れる再生ガス流通遮断弁12は開放されてい
る。次に排気流通遮断弁13を開放、エアーダクト流通
遮断弁11を閉鎖、再生ガス流通遮断弁12を閉鎖し
て、本高周波加熱排ガス浄化装置に自動車エンジンから
排出される燃焼排ガスを流通させると未燃焼の燃焼性微
粒子を又堆積させることができるようになる。
【0019】加熱室1内燃焼排ガス浄化フィルタ9の排
ガス流入口側及び排気口側に夫々高周波電力を給電し燃
焼排ガス浄化フィルタ9全体を加熱するので、空気の流
れに対して後方にある未燃焼の燃焼性微粒子の発熱を、
燃焼の伝達に依存している従来の燃焼方式で生ずる燃焼
量の大きさで起こる高温度化を防ぎ、全体を同時発熱
で、かつ低温の燃焼をさせることが可能になる。また、
高温度化を防ぐため、未燃焼の燃焼性微粒子を燃焼させ
るに必要な空気をエアーダクト10から加熱室1へ送り
こむとき制御を必要としていたが、本発明では燃焼排ガ
ス浄化フィルタ9全体を加熱できるので燃焼に必要な温
度に達したら空気を送り込み、ほぼ全体を同時に燃焼焼
却させられ、再生時間を短くできる。
【0020】燃焼排ガス浄化フィルタ9への未燃焼の燃
焼性微粒子の堆積状態、燃焼焼却させた状態により、燃
焼排ガス浄化フィルタ9の排ガス流入口側及び排気口側
に必要な高周波電力に差が発生する。夫々の高周波電力
量の制御がやり易い構成で、再生率の向上と耐久性が更
に増して行く。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明の高周波加熱排ガス
浄化装置によれば、次の効果が得られる。
【0022】(1)燃焼排ガス浄化フィルタに堆積した
未燃焼の燃焼性微粒子を高温度化するのに、たとえば電
気ヒータを用いた加熱手段からの熱による外部加熱と異
なり、未燃焼の燃焼性微粒子の内部発熱であるので、燃
焼温度まで立ち上がる時間が短い。しかも電力が少なく
て済む。
【0023】(2)高周波給電口を燃焼排ガス浄化フィ
ルタの排ガス流入口側及び排気口側に夫々備え、給電す
る高周波発振源を夫々の高周波給電口に対応して設けて
いるので、燃焼排ガス浄化フィルタがより均一に加熱さ
れ、低温での再生、再生時間の短縮が得られる。さらに
燃焼排ガス浄化フィルタの排ガス流入口側及び排気口側
の加熱制御がし易い。
【0024】(3)マグネトロンは交互に動作させるの
で、本装置を搭載する車両側の電源容量を増加する必要
がない。
【0025】(4)高周波加熱排ガス浄化装置として高
周波の特性を活かした構成で、燃焼排ガス浄化フィルタ
の排ガス流入口側に堆積した未燃焼の燃焼性微粒子を残
さず完全燃焼が可能である。
【0026】(5)燃焼排ガス浄化フィルタへの未燃焼
の燃焼性微粒子の堆積状態、燃焼焼却させた状態によ
り、燃焼排ガス浄化フィルタの排ガス流入口側及び排気
口側に必要な高周波電力に差が発生する。夫々の高周波
電力量の制御がやり易い構成で、制御することで再生率
の向上と耐久性が更に増して行く。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の高周波加熱排ガス浄化装置
の側面断面図
【符号の説明】 1 加熱室 2A、2B 高周波発振源(マグネトロン) 4A、4B 高周波給電口 5、6 通気性高周波遮蔽体 7 排ガス流入口 8 排ガス排気口 9 燃焼排ガス浄化フィルタ 10 エアーダクト 11 エアーダクト流通遮断弁 12 再生ガス流通遮断弁 13 排気流通遮断弁

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃焼排ガス中に含まれる燃焼性微粒子を捕
    集し焼却する燃焼排ガス浄化フィルタと、前記燃焼排ガ
    ス浄化フィルタを収納する加熱室と、前記加熱室の排ガ
    スの入口側及び出口側に設けた通気性高周波遮蔽体と、
    前記燃焼排ガス浄化フィルタと前記排ガスの入口側に設
    けた通気性高周波遮蔽体の間および前記燃焼排ガス浄化
    フィルタと前記排ガスの出口側に設けた通気性高周波遮
    蔽体との間に設けた夫々の高周波給電口と、前記高周波
    給電口に対応して夫々設けた高周波電力を発生する高周
    波発振源と、前記燃焼排ガス浄化フィルタに捕集した燃
    焼性微粒子を焼却するための空気を前記加熱室に送風す
    るエアーダクトと、前記高周波発振源を制御する制御部
    とを備え、前記制御部は前記高周波発振源を交互に動作
    させて高周波電力を加熱室に供給することにより、前記
    燃焼排ガス浄化フィルタに捕集された燃焼性微粒子を燃
    焼浄化する構成の高周波加熱排ガス浄化装置。
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