JP2900758B2 - High frequency heating element with catalytic function - Google Patents

High frequency heating element with catalytic function

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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】本発明は高周波エネルギを利用し
て加熱・昇温させ、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
触媒的に分解する高周波発熱体に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses high-frequency energy to heat and raise the temperature to catalytically decompose harmful substances such as hydrocarbons and carbon monoxide in exhaust gas discharged from internal combustion engines such as automobiles. The present invention relates to a high-frequency heating element.

【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、代表的な
触媒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
触媒体(三元触媒)がある。
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 purification methods of these pollutants is a post-treatment system using a catalyst. A typical catalyst is to control the air-fuel ratio to near the stoichiometric air-fuel ratio to oxidize hydrocarbons and carbon monoxide and reduce nitrogen oxides. At the same time, there is a catalytic body (three-way catalyst) that converts it into harmless carbon dioxide, water vapor, and nitrogen.

【0003】この触媒体はシリカ、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300〜400セ
ル/inch2のモノリス担体、または鉄−クロム−アルミ
ニウム系合金をコルゲート加工した金属製の担体(メタ
ル担体と呼ばれている)に、表面積の大きいアルミナな
どの微粒子からなるウォッシュコートと呼ばれるコーテ
ィング層、もしくは前記メタル担体の酸化被膜層を設
け、このコーティング層もしくは酸化被膜層に白金、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
されており、触媒機能は排気ガスの加熱によって発揮さ
れる。
[0003] The catalyst body silica, alumina, 300-400 cells / inch 2 of monolithic carrier of cordierite as a main component magnesia or iron, - chromium - metal support an aluminum-based alloy and corrugated (Metal On the carrier), or a coating layer called a wash coat made of fine particles of alumina or the like having a large surface area, or an oxide layer of the metal carrier, and platinum, palladium, rhodium, etc. The catalyst function is exerted by heating the exhaust gas.

【0004】また最近では触媒機能を短時間で発揮させ
るため、前記メタル担体に直接電流を流し、触媒体を急
速加熱する電気ヒータ方式が検討されている。
Recently, an electric heater system has been studied in which an electric current is directly applied to the metal carrier to rapidly heat the catalyst body in order to exert a catalytic function in a short time.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では下記の課題があった。
However, the above conventional configuration has the following problems.

【0006】すなわち、従来の触媒体は触媒機能を発揮
させるには触媒層の温度が350℃以上を必要とし、排
気ガスのみによって加熱される場合は前述の触媒として
機能する温度に到達するのに約1分を要し、それまでは
有害な排気ガスがそのまま大気へ排出されるという課題
があった。
That is, the conventional catalyst requires the catalyst layer to have a temperature of 350 ° C. or higher in order to exert the catalytic function. It took about one minute, and until then, there was a problem that harmful exhaust gas was directly discharged to the atmosphere.

【0007】またメタル担体に通電して急速に加熱する
ヒータ方式の触媒体は排気ガスのみによって加熱される
触媒体に比べ、昇温スピードが改善されるがメタル担体
の熱容量が大きいので極めて短時間で昇温させるには大
電力を必要とするという課題があるとともに、電気的絶
縁など信頼性に欠けるという課題がある。
[0007] Further, a heater-type catalyst body that rapidly heats by energizing the metal carrier improves the temperature rising speed as compared with a catalyst body that is heated only by the exhaust gas, but has a large heat capacity of the metal carrier, so that it takes an extremely short time. In addition to the problem that large power is required to raise the temperature, there is a problem that reliability such as electrical insulation is lacking.

【0008】本発明は上記課題を解決するもので、高周
波加熱を利用し、自動車などのエンジン始動時に排出さ
れる排気ガス中の有害物質である炭化水素や一酸化炭素
を低減する触媒機能を有する高周波発熱体の提供を目的
としたものである。
The present invention solves the above-mentioned problem, and has a catalytic function of reducing harmful substances such as hydrocarbons and carbon monoxide in exhaust gas discharged when starting an engine of an automobile or the like by using high-frequency heating. It is intended to provide a high-frequency heating element.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の触媒機能を有する高周波発熱体は有機質の
多孔体にセラミック材料をコーティングし焼成して得ら
れるセラミック多孔体と、前記セラミック多孔体に形成
された高周波エネルギを吸収し発熱する高周波吸収層
と、前記高周波吸収層に担持された触媒とから構成して
いる。
In order to achieve the above object, the high-frequency heating element having a catalytic function of the present invention is made of organic material.
It is obtained by coating and firing a porous material with a ceramic material.
A ceramic porous body which constitutes from said the high-frequency absorbing layer that absorbs the high frequency energy which is formed in the ceramic porous body fever, and the supported on a high-frequency absorbing layer catalyst.

【0010】また本発明の触媒機能を有する高周波発熱
体は有機質の多孔体に高周波エネルギを吸収し発熱する
セラミック材料をコーティングし焼成して得られる高周
波吸収多孔体と、前記高周波吸収多孔体に担持された触
媒とから構成している。
The high-frequency heating element having a catalytic function of the present invention absorbs high-frequency energy in an organic porous body and generates heat.
It comprises a high-frequency absorbing porous body obtained by coating and firing a ceramic material, and a catalyst supported on the high-frequency absorbing porous body.

【0011】[0011]

【作用】上記構成において、本発明の触媒機能を有する
高周波発熱体に高周波エネルギが給電されると、前記高
周波発熱体を構成している高周波吸収層もしくは高周波
吸収多孔体は高周波エネルギの吸収、熱変換によって加
熱される。同時に前記高周波吸収層もしくは高周波吸収
多孔体に担持されている触媒が加熱され、触媒として機
能する温度に到達すると自動車などから排出される排気
ガス中の一酸化炭素や炭化水素は触媒によって分解さ
れ、無害な炭酸ガスと水蒸気に変換され大気中に放出さ
れる。
In the above construction, when high-frequency energy is supplied to the high-frequency heating element having a catalytic function of the present invention, the high-frequency absorbing layer or the high-frequency absorbing porous body constituting the high-frequency heating element absorbs high-frequency energy and heat. Heated by conversion. At the same time, the catalyst supported on the high-frequency absorption layer or the high-frequency absorption porous body is heated, and when reaching a temperature that functions as a catalyst, carbon monoxide and hydrocarbons in exhaust gas discharged from automobiles and the like are decomposed by the catalyst, Converted to harmless carbon dioxide and water vapor and released into the atmosphere.

【0012】前記高周波発熱体はその骨格が多孔質のセ
ラミック材料で構成されているので従来の触媒体に比べ
軽量となり、熱容量を小さくすることができる。したが
って前記高周波発熱体の高周波エネルギによる急速加熱
が可能となるとともにその熱エネルギを触媒に効率よく
伝達でき、触媒として機能する温度に短時間で昇温させ
ることができる。
Since the high-frequency heating element has a skeleton made of a porous ceramic material, it is lighter in weight and can have a smaller heat capacity than a conventional catalyst. Therefore, the high-frequency heating element can be rapidly heated by high-frequency energy, and the heat energy can be efficiently transmitted to the catalyst, so that the temperature can be raised to a temperature that functions as a catalyst in a short time.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】図1は本発明の一実施例である触媒機能を
有する高周波発熱体の一部断面図を示している。図にお
いて、1は高周波発熱体でありセラミック多孔体2に高
周波エネルギを吸収して発熱する高周波吸収材料からな
る高周波吸収層3が形成され、高周波吸収層3には触媒
4が担持されている。セラミック多孔体2は図2に示す
ように均一な連続気孔5を有する三次元網状の骨格構造
を有する。
FIG. 1 is a partial sectional view of a high-frequency heating element having a catalytic function according to an embodiment of the present invention. In the drawing, reference numeral 1 denotes a high-frequency heating element, and a high-frequency absorbing layer 3 made of a high-frequency absorbing material that absorbs high-frequency energy and generates heat is formed in a porous ceramic body 2, and a high-frequency absorbing layer 3 carries a catalyst 4. The ceramic porous body 2 has a three-dimensional net-like skeleton structure having uniform continuous pores 5 as shown in FIG.

【0015】セラミック多孔体2はポリウレタンなどの
有機質の多孔体(例えばポリウレタンフォーム)を基材
とし、これにセラミック材料をコーティングし焼成して
得られるものであり、このセラミック材料としては耐熱
性、機械的強度に優れたアルミナ、シリカ、マグネシ
ア、ジルコニアの少なくとも1種が適用される。
The ceramic porous body 2 is obtained by coating an organic porous body such as polyurethane (for example, polyurethane foam) as a base material, coating a ceramic material on the base material, and firing the ceramic material. At least one of alumina, silica, magnesia, and zirconia having excellent mechanical strength is applied.

【0016】高周波吸収層3を形成する材料としては高
周波吸収特性に優れた半導体材料が挙げられ、特に亜
鉛、銅、マンガン、コバルト、鉄、スズ、チタン、ケイ
素を主成分とする酸化物、炭化物、前記金属を含むペロ
ブスカイト型複合酸化物などの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。上記半導体材料が高周
波エネルギの吸収・発熱特性に優れている理由は、上記
半導体材料が高周波の吸収に適した導電特性、誘電特性
を有しているためである。特に高周波吸収材料として炭
化ケイ素を適用することにより、より優れた高周波エネ
ルギの吸収・発熱特性と排気ガス雰囲気下での耐熱性、
化学的安定性を実現することができる。
As a material for forming the high-frequency absorption layer 3, a semiconductor material having excellent high-frequency absorption characteristics can be mentioned, and in particular, oxides, carbides containing zinc, copper, manganese, cobalt, iron, tin, titanium and silicon as main components. A material composed of at least one complex oxide such as a perovskite complex oxide containing the metal is applied. The reason that the semiconductor material is excellent in high frequency energy absorption and heat generation characteristics is that the semiconductor material has conductive properties and dielectric properties suitable for high frequency absorption. In particular, by applying silicon carbide as a high-frequency absorbing material, more excellent high-frequency energy absorption / heating characteristics and heat resistance in an exhaust gas atmosphere,
Chemical stability can be achieved.

【0017】有害物質を分解する触媒4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種が適用される。
The catalyst 4 for decomposing harmful substances is platinum,
Palladium, noble metals of rhodium, copper, manganese, oxides of cobalt, perovskite-type composite oxides,
At least one of these applies.

【0018】なお、セラミック多孔体2と高周波吸収層
3を構成する高周波吸収材料は無機質バインダで接着さ
れ、触媒4は前記無機質バインダによる接着もしくは触
媒溶液の浸漬・乾燥処理により担持される。また無機質
バインダ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 high-frequency absorbing material forming the high-frequency absorbing layer 3 and the porous ceramic body 2 is bonded with an inorganic binder, and the catalyst 4 is carried by bonding with the inorganic binder or by immersing and drying a catalyst solution. The inorganic binder is not particularly limited, but is preferably a colloidal particle of alumina, silica, zirconia or the like having excellent heat resistance and adhesiveness.

【0019】高周波発熱体1は次のようにして製造され
る。高周波吸収材料と無機質バインダと溶媒(通常は
水)からなるスラリーを作製し、このスラリーにセラミ
ック多孔体2を浸漬するか、もしくは前記スラリーをセ
ラミック多孔体2に刷毛塗りやスプレーなどの方法によ
り塗布し、高周波吸収材料と無機質バインダを付着させ
て高周波吸収層3を形成した後、乾燥もしくは焼成す
る。前記スラリーの組成は必要とする高周波吸収材料の
付着量や接着力を保持できる無機質バインダ量、浸漬処
理の際の作業などによって適宜設定される。次に金属か
らなる触媒4、もしくは触媒4を含む金属化合物を分散
(または溶解)させた触媒溶液を作製し、この触媒溶液
中に上述の高周波吸収層3を形成したセラミック多孔体
2を浸漬するか、もしくは前記触媒溶液をスプレーなど
により高周波吸収層3に塗布した後、乾燥もしくは焼成
する。また、触媒4が金属酸化物である場合、触媒の担
持は次のように行われる。触媒4と無機質バインダと溶
媒からなるスラリーを作製し、このスラリーに高周波吸
収層3を形成したセラミック多孔体2を浸漬するか、も
しくは刷毛塗りやスプレーにより塗布した後、乾燥もし
くは焼成する。なお触媒4は予め前述の高周波吸収材料
と無機質バインダと溶媒とからなるスラリーに所定量を
加えておき、高周波吸収層3の形成と同時に触媒4を担
持してもよい。
The high-frequency heating element 1 is manufactured as follows. A slurry comprising a high-frequency absorbing material, an inorganic binder, and a solvent (usually water) is prepared, and the ceramic porous body 2 is immersed in the slurry, or the slurry is applied to the ceramic porous body 2 by brushing or spraying. Then, after the high-frequency absorbing material and the inorganic binder are attached to form the high-frequency absorbing layer 3, drying or firing is performed. The composition of the slurry is appropriately set depending on the amount of the required high frequency absorbing material to be adhered, the amount of the inorganic binder capable of maintaining the adhesive strength, the operation during the immersion treatment, and the like. Next, a catalyst solution is prepared by dispersing (or dissolving) the metal catalyst 4 or the metal compound containing the catalyst 4, and the ceramic porous body 2 on which the high-frequency absorption layer 3 is formed is immersed in the catalyst solution. Alternatively, the catalyst solution is applied to the high frequency absorption layer 3 by spraying or the like, and then dried or fired. When the catalyst 4 is a metal oxide, the loading of the catalyst is performed as follows. A slurry comprising a catalyst 4, an inorganic binder, and a solvent is prepared, and the ceramic porous body 2 on which the high-frequency absorption layer 3 is formed is immersed in the slurry or applied by brushing or spraying, and then dried or fired. The catalyst 4 may be prepared by adding a predetermined amount to the slurry composed of the high-frequency absorbing material, the inorganic binder, and the solvent in advance, and carrying the high-frequency absorbing layer 3 simultaneously with the formation of the high-frequency absorbing layer 3.

【0020】次に本発明の触媒機能を有する高周波発熱
体の作用と効果について、排ガス浄化装置を一例に挙げ
説明する。
Next, the function and effect of the high-frequency heating element having a catalytic function of the present invention will be described with reference to an exhaust gas purifying apparatus as an example.

【0021】図3は本発明の触媒機能を有する高周波発
熱体1を配置した自動車から排出される排気ガスを浄化
する装置の一例を示すものである。同図において、6は
内燃機関の排気ガスを排出する排気管、7は排気管の途
中に設けられた加熱室であり、本発明の触媒機能を有す
る高周波発熱体1は加熱室7に収納される。8は加熱室
7に収納される触媒機能を有する高周波発熱体1を支持
するための支持部材であり、この支持部材8は前記触媒
機能を有する高周波発熱体1の外周と加熱室7の内壁と
の間の断熱機能も兼ねている。9は加熱室7に給電する
高周波エネルギを発生させる高周波発振器、10は高周
波発振器9から発生した高周波エネルギを加熱室7に伝
送する導波管である。11、12は加熱室7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。
FIG. 3 shows an example of an apparatus for purifying exhaust gas discharged from an automobile provided with the high-frequency heating element 1 having a catalytic function according to the present invention. In the figure, reference numeral 6 denotes an exhaust pipe for discharging exhaust gas of an internal combustion engine, 7 denotes a heating chamber provided in the middle of the exhaust pipe, and the high-frequency heating element 1 having a catalytic function of the present invention is housed in the heating chamber 7. You. Reference numeral 8 denotes a support member for supporting the high-frequency heating element 1 having a catalytic function accommodated in the heating chamber 7. The supporting member 8 includes an outer periphery of the high-frequency heating element 1 having the catalytic function and an inner wall of the heating chamber 7. It also has a thermal insulation function between the two. Reference numeral 9 denotes a high-frequency oscillator that generates high-frequency energy to be supplied to the heating chamber 7, and 10 denotes a waveguide that transmits high-frequency energy generated by the high-frequency oscillator 9 to the heating chamber 7. Numerals 11 and 12 denote high-frequency shielding means for limiting the heating chamber 7, and are composed of a metal plate having a large number of punched holes or a metal honeycomb structure having a large number of through holes.

【0022】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6を通り、触媒機能を有する
高周波発熱体1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9が制御部
(図示せず)からの指令により高周波エネルギを発生さ
せると、この高周波エネルギは導波管10を伝送して加
熱室7に給電され、高周波吸収体1によって吸収され
(実際にはセラミック多孔体2に形成されている高周波
吸収層3)、熱に変換される。同時に高周波吸収層3に
担持されている触媒4が加熱され、触媒として機能する
温度に到達すると排気ガス中の有害物質である一酸化炭
素や炭化水素は排気ガス中に含まれる酸素との反応が起
こり、無害である水蒸気と炭酸ガスに分解される。この
無害となった排気ガスはマフラを通過して排気管6より
大気へ排出される。
When the engine of a gasoline vehicle starts, exhaust gas containing harmful substances such as carbon monoxide and hydrocarbons discharged from the engine flows through the exhaust pipe 6 and flows into the high-frequency heating element 1 having a catalytic function. On the other hand, when the high-frequency oscillator 9 generates high-frequency energy according to a command from a control unit (not shown) at the same time as or immediately before the start of the engine, the high-frequency energy is transmitted to the heating chamber 7 through the waveguide 10. Then, it is absorbed by the high-frequency absorber 1 (actually, the high-frequency absorption layer 3 formed on the ceramic porous body 2) and converted into heat. At the same time, the catalyst 4 carried on the high frequency absorption layer 3 is heated, and when the temperature reaches a temperature at which the catalyst functions as a catalyst, carbon monoxide and hydrocarbons, which are harmful substances in the exhaust gas, react with oxygen contained in the exhaust gas. Occurs and is decomposed into harmless steam and carbon dioxide. This harmless exhaust gas passes through the muffler and is exhausted to the atmosphere through the exhaust pipe 6.

【0023】(実施例1)セラミック多孔体2としてア
ルミナ、シリカ、マグネシアからなる成形体(容積10
0cc、15cell/inch)と、高周波吸収層3
を形成する高周波吸収材料として炭化ケイ素ウィスカー
と、有害物質を分解する触媒4として白金を用い、高周
波発熱体1を作製した。なお、無機質バインダとしては
アルミナゾルを用いた。作製した高周波発熱体1を図2
に示す排気ガス浄化装置(高周波消費電力1.5kW)
の加熱室7に収納し、排気ガス量約300l/min、
排気ガス温度300〜350℃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3
0秒後で約60%の浄化率が得られた。
(Example 1) As a ceramic porous body 2, a molded body (volume 10) made of alumina, silica, and magnesia was used.
0 cc, 15 cells / inch) and high frequency absorption layer 3
A high-frequency heating element 1 was manufactured using silicon carbide whiskers as a high-frequency absorbing material forming platinum and platinum as a catalyst 4 for decomposing harmful substances. Note that alumina sol was used as the inorganic binder. The manufactured high-frequency heating element 1 is shown in FIG.
Exhaust gas purification device (high frequency power consumption 1.5kW)
In the heating chamber 7, and the exhaust gas amount is about 300 l / min.
The engine (displacement: 2000 cc) was operated so that the exhaust gas temperature became 300 to 350 ° C., and the purification performance of hydrocarbons by a hydrocarbon analyzer was evaluated.
After 0 seconds, a purification rate of about 60% was obtained.

【0024】また、触媒4として白金の代わりにロジウ
ム、パラジウムの貴金属および銅、マンガン、鉄、コバ
ルトの金属酸化物を用いたところ、高周波給電30秒後
で45〜60%の浄化率が得られた。
When noble metals such as rhodium and palladium and metal oxides of copper, manganese, iron and cobalt were used instead of platinum as the catalyst 4, a purification rate of 45 to 60% was obtained after 30 seconds of high frequency power supply. Was.

【0025】なお実施例1において高周波エネルギを給
電しない場合、30秒後の浄化率は約5%であった。
When no high-frequency energy was supplied in Example 1, the purification rate after 30 seconds was about 5%.

【0026】(実施例2)セラミック多孔体2としてア
ルミナ、ジルコニアからなる成形体(容積100cc、
15cell/inch)と、高周波吸収層3を構成す
る高周波吸収材料として酸化亜鉛ウィスカーと、有害物
質を分解する触媒4として白金を用い、高周波発熱体1
を作製した。なお、無機質バインダとしてはアルミナゾ
ルを用いた。高周波発熱体1を図3に示す排気ガス浄化
装置(高周波消費電力1.5kW)の加熱室7に収納
し、排気ガス量約300l/min、排気ガス温度30
0〜350℃となるようにエンジン(排気量2000c
c)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55%の
浄化率が得られた。
(Example 2) A molded body made of alumina and zirconia (volume: 100 cc,
15 cells / inch), zinc oxide whiskers as a high frequency absorbing material constituting the high frequency absorbing layer 3, platinum as a catalyst 4 for decomposing harmful substances, and a high frequency heating element 1.
Was prepared. Note that alumina sol was used as the inorganic binder. The high-frequency heating element 1 is housed in the heating chamber 7 of the exhaust gas purifying apparatus (high-frequency power consumption 1.5 kW) shown in FIG. 3, and the exhaust gas amount is about 300 l / min and the exhaust gas temperature is 30.
The engine (displacement 2000c)
The operation of c) was carried out to evaluate the purification performance of hydrocarbons by a hydrocarbon analyzer. As a result, a purification rate of about 55% was obtained 30 seconds after the high-frequency power supply.

【0027】また、前記高周波吸収層3を構成する高周
波吸収材料として酸化亜鉛ウィスカーの代わりに銅、マ
ンガン、コバルト、チタン、スズ、鉄、ケイ素の各酸化
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
ところ、高周波給電30秒後で40〜55%の浄化率が
得られた。
As the high-frequency absorbing material constituting the high-frequency absorbing layer 3, oxides of copper, manganese, cobalt, titanium, tin, iron and silicon, mixtures thereof, and metals thereof are used instead of zinc oxide whiskers. When a composite oxide containing at least one species and a compound of titanium-silicon-carbon-oxygen was used, a purification rate of 40 to 55% was obtained after 30 seconds of high-frequency power supply.

【0028】以上のように、本発明の触媒機能を有する
高周波発熱体1は排気ガス浄化装置に適用し、高周波エ
ネルギを給電することにより優れた浄化性能を実現する
ことができる。高周波発熱体1の骨格となる支持体とし
てセラミック多孔体を適用することにより、従来のコー
ディエライト担体からなる触媒体に比べて重量を軽くす
ることができる。その結果高周波発熱体1の熱容量が小
さくなり、触媒として機能する温度により速く昇温でき
ることが浄化性能がよい理由と考えられる。
As described above, the high-frequency heating element 1 having a catalytic function of the present invention can be applied to an exhaust gas purifying apparatus, and can achieve excellent purification performance by supplying high-frequency energy. By using a porous ceramic body as a support serving as a skeleton of the high-frequency heating element 1, the weight can be reduced as compared with a conventional catalyst body made of a cordierite carrier. As a result, the heat capacity of the high-frequency heating element 1 is reduced, and it can be considered that the purification performance is good because the temperature can be raised more quickly at the temperature functioning as a catalyst.

【0029】図4は本発明の他の実施例である触媒機能
を有する高周波発熱体の一部断面図である。高周波発熱
体12は高周波エネルギを吸収し発熱する機能を有する
多孔体13(以下高周波吸収多孔体13と記す)と高周
波吸収多孔体13に担持された触媒4とで構成されてい
る。高周波吸収多孔体13は図2で説明したセラミック
多孔体2と同様な構造を有するものであり、ポリウレタ
ンなどの有機質の多孔体(例えばポリウレタンフォー
ム)を基材としこれに高周波エネルギを吸収し発熱する
セラミック材料をコーティングし焼成して得られる均一
な連続気孔を有する三次元網状の骨格構造体が適用され
る。
FIG. 4 is a partial sectional view of a high-frequency heating element having a catalytic function according to another embodiment of the present invention. The high-frequency heating element 12 includes a porous body 13 having a function of absorbing high-frequency energy and generating heat (hereinafter, referred to as a high-frequency absorbing porous body 13) and a catalyst 4 supported on the high-frequency absorbing porous body 13. The high-frequency absorbing porous body 13 has a structure similar to that of the ceramic porous body 2 described in FIG. 2, and is made of an organic porous body such as polyurethane (for example, polyurethane foam) as a base material, and absorbs high-frequency energy to generate heat. A three-dimensional network skeleton structure having uniform continuous pores obtained by coating and firing a ceramic material is applied.

【0030】前述の高周波発熱体1と異なる点は高周波
発熱体の骨格をなす高周波吸収多孔体自身が高周波エネ
ルギを吸収し発熱するので高周波吸収層3を必要としな
いことである。
The difference from the above-described high-frequency heating element 1 is that the high-frequency absorbing porous body constituting the skeleton of the high-frequency heating element itself absorbs high-frequency energy and generates heat, so that the high-frequency absorbing layer 3 is not required.

【0031】なお、高周波吸収多孔体13を構成する材
料は前述の高周波吸収層3と同一材質のものが適用され
る。
The high frequency absorption porous body 13 is made of the same material as the high frequency absorption layer 3 described above.

【0032】(実施例3)高周波吸収多孔体13として
炭化ケイ素からなる成形体(容積100cc、20ce
ll/inch)と、有害物質を分解する触媒4として
白金を用い、高周波発熱体12を作製した。なお、無機
質バインダとしてはアルミナゾルを用いた。高周波発熱
体12を図3に示す排気ガス浄化装置(高周波消費電力
1.5kW)の加熱室6に収納し、排気ガス量約300
l/min、排気ガス温度300〜350℃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60%の浄化率が得られた。
Example 3 A high-frequency absorbing porous body 13 made of silicon carbide (volume: 100 cc, 20 ce)
11 / inch) and platinum as a catalyst 4 for decomposing harmful substances, to produce a high-frequency heating element 12. Note that alumina sol was used as the inorganic binder. The high-frequency heating element 12 is housed in the heating chamber 6 of the exhaust gas purifying apparatus (high-frequency power consumption 1.5 kW) shown in FIG.
1 / min, the engine (displacement 2000 cc) was operated so that the exhaust gas temperature became 300 to 350 ° C., and the hydrocarbon purification performance was evaluated by a hydrocarbon analyzer. Purification rate was obtained.

【0033】上述のように、高周波発熱体13において
も優れた浄化性能を得ることができる。これは実施例
1、2と同様に高周波発熱体13として高周波エネルギ
を吸収し発熱する高周波吸収多孔体14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急速加熱が可
能となるとともにその熱を触媒4へ効率よく伝達でき、
触媒として機能する温度により速く昇温させることがで
きるためである。
As described above, the high-frequency heating element 13 can also obtain excellent purification performance. Since the heat capacity can be reduced by using the high-frequency absorbing porous body 14 that absorbs high-frequency energy and generates heat as the high-frequency heating element 13 as in the first and second embodiments, rapid heating becomes possible and the heat is catalyzed. 4 can be transmitted efficiently,
This is because the temperature can be raised more quickly to the temperature that functions as a catalyst.

【0034】なお、本発明の触媒機能を有する高周波発
熱体8はオーブン電子レンジなどの調理器から排出され
る油煙、臭気の分解手段としても利用できる。
The high-frequency heating element 8 having a catalytic function of the present invention can also be used as a means for decomposing oily smoke and odor discharged from a cooker such as an oven microwave oven.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように本発明の触媒機能を
有する高周波発熱体によれば、以下の効果が得られる。
As described above, according to the high-frequency heating element having a catalytic function of the present invention, the following effects can be obtained.

【0036】(1)高周波発熱体の骨格が有機物の多孔
体にセラミック材料をコーティングし焼成して得られる
セラミック多孔体または有機物の多孔体に高周波エネル
ギを吸収し発熱するセラミック材料をコーティングし焼
成して得られる高周波吸収体を用いた構成とすることに
より軽量とすることができるので、従来のコーディエラ
イト担体からなる触媒体に比べて熱容量を小さくするこ
とができる。したがって、触媒として機能する温度によ
り速く昇温させることができ、優れた排気ガスの浄化性
能を得ることができる。
(1) The skeleton of the high-frequency heating element is made of an organic porous material
Obtained by coating the body with ceramic material and firing
High frequency energy on ceramic or organic porous material
Coating and burning ceramic material that absorbs heat and generates heat
To use a high-frequency absorber obtained by
Since the weight can be reduced, the heat capacity can be reduced as compared with a conventional catalyst body comprising a cordierite carrier. Therefore, the temperature can be raised more quickly to the temperature that functions as a catalyst, and excellent exhaust gas purification performance can be obtained.

【0037】(2)本発明の触媒機能を有する高周波発
熱体は触媒として機能する温度に極めて短時間で昇温で
きるので、エンジンの熱による触媒部の温度上昇がなく
ともよく、エンジンから離れた位置に配設することでき
る。したがって自動車が高速走行時などのようにエンジ
ン近くで排気ガス温度が高い状況での高温環境が避けら
れるので高周波吸収材料、触媒材料の劣化が著しく抑制
され、優れた耐久性を実現することができる。
(2) Since the high-frequency heating element having a catalytic function of the present invention can be heated to a temperature at which it functions as a catalyst in a very short time, there is no need for the temperature of the catalyst section to rise due to the heat of the engine, and the catalyst is separated from the engine. Position. Therefore, it is possible to avoid a high-temperature environment in a situation where the exhaust gas temperature is high near the engine, such as when the vehicle is running at high speed, so that the deterioration of the high-frequency absorbing material and the catalyst material is significantly suppressed, and excellent durability can be realized. .

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

【図1】本発明の一実施例の高周波発熱体を示す部分断
面図
FIG. 1 is a partial sectional view showing a high-frequency heating element according to an embodiment of the present invention.

【図2】同高周波発熱体に用いるセラミック多孔体の骨
格構造を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a skeleton structure of a porous ceramic body used for the high-frequency heating element.

【図3】本発明の高周波発熱体を用いた排ガス浄化装置
を示す構成図
FIG. 3 is a configuration diagram showing an exhaust gas purifying apparatus using the high-frequency heating element of the present invention.

【図4】本発明の他の実施例の高周波発熱体を示す部分
断面図
FIG. 4 is a partial sectional view showing a high-frequency heating element according to another embodiment of the present invention.

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】有機質の多孔体にセラミック材料をコーテ
ィングし焼成して得られるセラミック多孔体と、前記セ
ラミック多孔体に形成された高周波エネルギを吸収し発
熱する高周波吸収層と、前記高周波吸収層に担持された
触媒とから構成される触媒機能を有する高周波発熱体。
A ceramic material is coated on an organic porous material.
A porous ceramic body obtained by heating and firing, a high-frequency absorbing layer that absorbs high-frequency energy formed on the ceramic porous body and generates heat, and a catalyst that is supported by the high-frequency absorbing layer. High frequency heating element.
【請求項2】有機質の多孔体に高周波エネルギを吸収し
発熱するセラミック材料をコーティングし焼成して得ら
れる高周波吸収多孔体と、前記高周波吸収多孔体に担持
された触媒とから構成される触媒機能を有する高周波発
熱体。
2. An organic porous material absorbing high-frequency energy.
It is obtained by coating and firing a heating ceramic material.
A high-frequency heating element having a catalytic function composed of a high-frequency absorbing porous body to be produced and a catalyst supported on the high-frequency absorbing porous body.
【請求項3】セラミック多孔体は、主成分がシリカ、ア
ルミナ、ジルコニアの少なくとも1種である請求項1記
載の触媒機能を有する高周波発熱体。
3. The high-frequency heating element having a catalytic function according to claim 1, wherein the main component of the ceramic porous body is at least one of silica, alumina and zirconia.
【請求項4】高周波エネルギを吸収し発熱する高周波吸
収層と高周波吸収多孔体は、主成分が半導体材料である
請求項1または請求項2記載の触媒機能を有する高周波
発熱体。
4. The high-frequency heating element having a catalytic function according to claim 1, wherein the high-frequency absorbing layer and the high-frequency absorbing porous body that absorb high-frequency energy and generate heat are mainly composed of a semiconductor material.
【請求項5】高周波エネルギを吸収し発熱する高周波吸
収層と高周波吸収多孔体は、亜鉛、銅、マンガン、コバ
ルト、鉄、チタン、ケイ素、スズの少なくとも1種を含
む酸化物および炭化物である請求項1または請求項2記
載の触媒機能を有する高周波発熱体。
5. A high-frequency absorbing layer and a high-frequency absorbing porous body that absorb high-frequency energy and generate heat are oxides and carbides containing at least one of zinc, copper, manganese, cobalt, iron, titanium, silicon, and tin. The high-frequency heating element having a catalytic function according to claim 1 or 2.
【請求項6】高周波エネルギを吸収し発熱する高周波吸
収層と高周波吸収多孔体は、主成分が炭化ケイ素である
請求項1または請求項2記載の触媒機能を有する高周波
発熱体。
6. The high-frequency heating element having a catalytic function according to claim 1, wherein the high-frequency absorbing layer and the high-frequency absorbing porous body that absorb high-frequency energy and generate heat are mainly composed of silicon carbide.
【請求項7】触媒は、白金、ロジウム、パラジウムの金
属微粒子及び銅、マンガン、コバルト、鉄の金属酸化物
の少なくとも1種からなる請求項1または請求項2記載
の触媒機能を有する高周波発熱体。
7. The high-frequency heating element having a catalytic function according to claim 1 or 2, wherein the catalyst comprises fine particles of platinum, rhodium and palladium and at least one of metal oxides of copper, manganese, cobalt and iron. .
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