JPH05231139A - Exhaust emission control device for internal combustion engine and exhaust purifying method - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine and exhaust purifying method

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Publication number
JPH05231139A
JPH05231139A JP4038241A JP3824192A JPH05231139A JP H05231139 A JPH05231139 A JP H05231139A JP 4038241 A JP4038241 A JP 4038241A JP 3824192 A JP3824192 A JP 3824192A JP H05231139 A JPH05231139 A JP H05231139A
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JP
Japan
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exhaust gas
purifying
purifying means
frequency
internal combustion
Prior art date
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Application number
JP4038241A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yu Fukuda
祐 福田
Yasuyuki Motozuka
靖之 本塚
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide an exhaust emission control device for controlling exhaust gas emission from the engine start to the ordinary traveling state, as for a device for control the emission of exhaust gas of a gasoline engine which utilizes the high frequency wave energy. CONSTITUTION:An exhaust emission control device is equipped with a first purifying means 3 which is high-frequency-wave-heated by an oscillator for transmitting high frequency waves, second purifying means 4 which is heated by the heat of exhaust gas, and the third purifying means 9. With this constitution, the high purification performance for the harmful substance contained in the exhaust gas can be realized from the engine start to the ordinary traveling.

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
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装置とその浄化方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a purifying apparatus for decomposing harmful substances such as hydrocarbons and carbon monoxide contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine of an automobile and a method for purifying the same.

【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
規制が強化されつつある。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。
2. Description of the Related Art In automobiles using gasoline as a fuel, emission regulations of hydrocarbons, carbon monoxide, and nitrogen oxides contained in exhaust gas are being tightened. As one of the purification methods for these pollutants, there is a post-treatment method using a catalyst, which is currently in practical use. As a typical catalyst used in this post-treatment method, by controlling the air-fuel ratio near the stoichiometric air-fuel ratio, oxidation of hydrocarbons and carbon monoxide and reduction of nitrogen oxides are simultaneously performed, and harmless carbon dioxide and steam , There is a three-way catalyst that converts to nitrogen, and this three-way catalyst is mainly installed in passenger cars.

【0003】図5は乗用車に搭載されている従来の排ガ
ス浄化ユニットの構成を略図として示す。同図におい
て、51はエンジンで排気マニホールド52を有し排気
管53に連通している。54は酸素センサで排気管53
に付設されている。55は三元触媒体で、容器56内に
収納されていて排気ガス流中の有害物質を無害物質に変
換する作用を有するものである。57は排気温度セン
サ、58はマフラーである。このように従来の排ガス浄
化装置は三元触媒体55と容器56から構成され、三元
触媒体55は排気マニホールド52に接続された排気管
53の途中に配置されている。三元触媒体55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 schematically shows the structure of a conventional exhaust gas purifying unit mounted on a passenger car. In the figure, reference numeral 51 denotes an engine, which has an exhaust manifold 52 and communicates with an exhaust pipe 53. An oxygen sensor 54 is an exhaust pipe 53.
It is attached to. A three-way catalyst 55 is housed in a container 56 and has a function of converting harmful substances in the exhaust gas flow into harmless substances. Reference numeral 57 is an exhaust temperature sensor, and 58 is a muffler. As described above, the conventional exhaust gas purifying apparatus includes the three-way catalyst body 55 and the container 56, and the three-way catalyst body 55 is arranged in the middle of the exhaust pipe 53 connected to the exhaust manifold 52. As disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 52-3358, the three-way catalyst 55 is a carrier made of a cordierite ceramic honeycomb structure containing silica, alumina, and magnesia as main components, and fine particles such as alumina having a large surface area. Is provided, and the fine particles of noble metal such as platinum, palladium, and rhodium are supported on the coating layer.

【0004】エンジン51が始動すると燃焼による排気
ガスは排気マニホールド52を通り排気管53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55のハニカム構造を構成する各々のセル
を通過して図面右端の排気管53より大気に排出され
る。この時、空燃比は酸素センサ54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55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55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55は排気ガスの熱によって加熱されるが、自動
車エンジン始動時は触媒として機能する温度に到達する
のに約1分間を要し、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 51 is started, the exhaust gas generated by combustion passes through the exhaust manifold 52 and is guided to the exhaust gas purifying device provided in the middle of the exhaust pipe 53. The exhaust gas passes through each cell constituting the honeycomb structure of the three-way catalyst 55 and is discharged to the atmosphere through the exhaust pipe 53 at the right end of the drawing. At this time, the air-fuel ratio is controlled near the stoichiometric air-fuel ratio by the oxygen sensor 54, and hydrocarbons, carbon monoxide, and nitrogen oxides contained in the exhaust gas are harmless carbon dioxide gas due to the oxidation and reduction reactions of the three-way catalyst body 55. , Converted to steam and nitrogen. However, in order for the above reaction to occur, it is necessary to raise the temperature of the three-way catalyst body 55 to a temperature at which it functions as a catalyst. The three-way catalyst 55 is heated by the heat of the exhaust gas, but it takes about one minute to reach the temperature that functions as a catalyst when the automobile engine starts, and until then, harmful exhaust gas is discharged to the atmosphere. Will be done.

【0005】上記の有害な排気ガスの排出を低減するた
めに、三元触媒体55の前面に三元触媒体55より容積
の小さい金属からなり、触媒を担持するハニカム構造体
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考えられるがまだ実用されるに至
っていない。
In order to reduce the emission of the harmful exhaust gas, a honeycomb structure made of metal having a smaller volume than the three-way catalyst body 55 and carrying a catalyst is arranged on the front surface of the three-way catalyst body 55. Although a method of rapidly heating the catalyst using a heating means such as an electric heater or a burner to shorten the time required to reach the temperature at which it functions as a catalyst has not been put into practical use yet.

【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、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分間を必要とする。
この状況は現在の排気ガス規制を満足しているものの、
今後さらに強化される排気ガス規制に対しては上記自動
車エンジン始動時の排気ガス中の有害物質、とくに炭化
水素の排出量が問題になり、現状の排ガス浄化ユニット
でこれを解決することは困難であるという問題があっ
た。
In the above conventional structure, the catalyst body is heated by the exhaust gas, and therefore it takes about 1 minute to reach the temperature at which it functions as a catalyst.
Although this situation meets current emission regulations,
Regarding exhaust gas regulations that will be further tightened in the future, the emission amount of harmful substances, especially hydrocarbons, in the exhaust gas at the time of starting the automobile engine becomes a problem, and it is difficult to solve this with the current exhaust gas purification unit. There was a problem that there was.

【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、ミス着火時などに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問
題があった。
Further, the conventional method for heating a honeycomb structure made of metal arranged in front of a three-way catalyst body with a burner is as follows.
There have been problems such as the generation of hydrocarbons when the burner is ignited or misfired, and the reliability of the combustion components including the burner is poor.

【0008】またバーナの代わりに電気ヒータを用いる
方法は大電力を必要とするので電線が大きくなり配線が
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電力を供給することが実用的に困難
であるという問題があった。
Further, the method of using an electric heater instead of the burner requires a large amount of electric power, so that the electric wire becomes large and the wiring becomes difficult, and a separate drive power source is required, and sufficient electric power is supplied from the vehicle power source. There was a problem that it was practically difficult.

【0009】本発明は上記問題を解消することを課題と
するもので、高周波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とその浄化方法を提供することを
目的としたものである。
It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and to rapidly heat a purifying means for decomposing harmful substances contained in exhaust gas by high frequency, and to remove harmful substances in exhaust gas at the time of starting an automobile engine. Can be reduced and
It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification device and a purification method thereof, which can sufficiently supply a driving power source of a high frequency generation source from an automobile power source.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の浄化装置及び浄
化方法は上記目的を達成するため、内燃機関の排気ガス
が流通する加熱室に高周波エネルギを供給する高周波発
振器と、前記加熱室に収納され、高周波エネルギによっ
て加熱されて排気ガス中に含まれる有害物質を分解する
第1の浄化手段と、前記加熱室に収納されるとともに排
気ガスの流れに対し第1の浄化手段の後方に配置され、
排気ガスの熱と前記第1の浄化手段より発生する熱によ
って加熱されて排気ガス中に含まれる有害物質を分解す
る第2の浄化手段と、排気ガスの流れに対し前記第1の
浄化手段と第2の浄化手段を収納した加熱室の後方に配
置され、排気ガスの熱によって加熱されて排気ガス中に
含まれる有害物質を分解する第3の浄化手段とを備えた
構成としたものである。
In order to achieve the above object, a purifying apparatus and a purifying method of the present invention include a high-frequency oscillator for supplying high-frequency energy to a heating chamber in which exhaust gas of an internal combustion engine flows, and a high-frequency oscillator housed in the heating chamber. First purification means that decomposes harmful substances contained in the exhaust gas by being heated by high-frequency energy, and is disposed behind the first purification means with respect to the flow of the exhaust gas while being housed in the heating chamber. ,
Second purification means for decomposing harmful substances contained in the exhaust gas by being heated by the heat of the exhaust gas and heat generated by the first purification means; and the first purification means for the flow of the exhaust gas. The third purification means is disposed behind the heating chamber containing the second purification means, and is heated by the heat of the exhaust gas to decompose the harmful substances contained in the exhaust gas. ..

【0011】また本発明は上記構成に加え、前記加熱室
に酸素を含む気体を供給する供給手段を備える構成とす
ることもできる。
In addition to the above-mentioned structure, the present invention can also be configured to have a supply means for supplying a gas containing oxygen to the heating chamber.

【0012】また本発明は有害物質を分解する第1の浄
化手段として、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して発熱す
る高周波吸収材料と、前記高周波吸収材料の表面及び空
隙に担持された有害物質の分解を助長する触媒と、前記
セラミックからなる担体と前記高周波吸収材料と前記触
媒を接着する無機質バインダとを用いる構成とすること
もできる。
The present invention also provides, as a first purification means for decomposing harmful substances, a carrier made of ceramics, a high-frequency absorbing material which absorbs high frequencies and generates heat by being carried on the carrier made of ceramics, and the high-frequency absorbing material. It is also possible to use a catalyst that promotes the decomposition of harmful substances carried on the surface and voids of the above, a carrier made of the ceramic, the high frequency absorbing material, and an inorganic binder that adheres the catalyst.

【0013】またさらに本発明は有害物質を分解する第
2の浄化手段および第3の浄化手段として、金属または
セラミックからなる担体と、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することも
できる。
Further, according to the present invention, as a second purifying means and a third purifying means for decomposing harmful substances, a carrier made of metal or ceramic and a catalyst for promoting decomposition of the harmful substances carried on the carrier are provided. It is also possible to adopt the configuration used.

【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高周波エネルギが第1の浄化手
段を収納している加熱室に給電される。このとき前記第
1の浄化手段は高周波を効率的に吸収し発熱する高周波
吸収材料と低温で有害物質を分解する触媒が担持されて
いるので、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短時間で上昇し、前記
有害物質を無害な水蒸気と炭酸ガスに分解することがで
きる。
According to the present invention, the high-frequency energy is supplied to the heating chamber accommodating the first purifying means at the same time when the engine of the gasoline vehicle is started. At this time, since the first purification means carries a high-frequency absorbing material that efficiently absorbs high-frequency waves and generates heat, and a catalyst that decomposes harmful substances at low temperatures, hydrocarbons that are harmful substances contained in exhaust gas and The temperature can be raised to a temperature at which carbon monoxide is decomposed in a short time, and the harmful substances can be decomposed into harmless water vapor and carbon dioxide gas.

【0015】また第1の浄化手段の後方に配置された第
2の浄化手段は高周波で加熱された前記第1の浄化手段
より発生する熱、排気ガス自身の熱、そして排気ガス中
の有害物質の分解により発生する反応熱によって加熱さ
れ、前記第2の浄化手段に担持されている触媒が機能す
る温度に上昇するので排ガスの浄化性能が一層向上す
る。
Further, the second purifying means disposed behind the first purifying means is heat generated by the first purifying means heated by high frequency, heat of the exhaust gas itself, and harmful substances in the exhaust gas. The catalyst is heated by the reaction heat generated by the decomposition of the catalyst and rises to a temperature at which the catalyst carried by the second purifying means functions, so that the purification performance of exhaust gas is further improved.

【0016】一方、エンジンが始動して1分間程度経過
すると排気ガス自身が高温になるので第1の浄化手段は
前記有害物質を分解できる温度以上に保持され、高周波
エネルギによる加熱は必要なくなる。さらに第1、第2
の浄化手段の後方に配置された第3の浄化手段も排気ガ
スによる熱や第1の浄化手段から放出される熱によって
加熱され、前記有害物質を分解できる温度以上に上昇す
る。したがって自動車が走行状態に入り、エンジン回転
数が高くなることにより排気ガス量が多くなっても、第
3の浄化手段が排気ガス中の有害物質の分解機能を有す
るので高い浄化性能を維持することができる。
On the other hand, about 1 minute after the engine is started, the temperature of the exhaust gas itself becomes high, so that the first purifying means is kept at a temperature above which the harmful substances can be decomposed, and heating by high frequency energy is unnecessary. 1st and 2nd
The third purifying means arranged behind the purifying means is also heated by the heat of the exhaust gas and the heat emitted from the first purifying means, and rises to a temperature at which the harmful substance can be decomposed or higher. Therefore, even if the amount of exhaust gas increases due to the vehicle entering a running state and the engine speed increasing, the third purifying means maintains a high purifying performance because it has a function of decomposing harmful substances in the exhaust gas. You can

【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にすることにより、排気ガス中
の有害物質である炭化水素や一酸化炭素の分解に必要な
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第1の浄化手段に前記供給手
段から酸素を含む気体を供給することができ、その場合
は有害物質の分解反応の進行を促進させることができる
ので、より高い浄化性能を得ることができる。
Further, by providing the heating chamber with a supply means for supplying a gas containing oxygen, oxygen necessary for decomposing hydrocarbons and carbon monoxide which are harmful substances in the exhaust gas is sufficiently supplied. can do. Therefore, a gas containing oxygen can be supplied from the supply means to the first purification means heated by high-frequency energy, and in this case, the progress of decomposition reaction of harmful substances can be promoted, resulting in higher purification performance. Can be obtained.

【0018】また第1の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、前述の有害物質の分解
反応をより低温で起こさせることができ、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。
Further, by using a catalyst for decomposing harmful substances at a low temperature in the first purifying means, the decomposing reaction of the above-mentioned harmful substances can be caused at a lower temperature, the purifying performance is further improved, and the high frequency energy is increased. It is possible to further reduce the power consumption required for the occurrence of.

【0019】また上記第1、第2および第3の浄化手段
に用いる担体をセラミック繊維のハニカム構造体とする
ことができるので、その場合にはより熱容量を小さくす
ることができるので、浄化手段の昇温速度が速くなり、
前記有害物質の浄化性能の向上に有利であるとともに、
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。
Further, since the carrier used for the first, second and third purifying means can be a honeycomb structure of ceramic fibers, in that case, the heat capacity can be further reduced, so that the purifying means can be used. The rate of temperature rise becomes faster,
While being advantageous for improving the purification performance of the harmful substances,
Since the temperature difference of the cleaning means can be reduced, it is possible to prevent the occurrence of cracks due to thermal factors.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0021】(実施例1)図1において、1a,1bは
内燃機関の排気ガスを排出する排気管でその途中に加熱
室2を設け、その加熱室2には第1の浄化手段3が収納
されている。この第1の浄化手段3は排気ガス中に含ま
れる有害物質である炭化水素や一酸化炭素を分解する機
能を有するものである。4は加熱室2内に収納され、排
気ガスの流れに対し第1の浄化手段3の後方に配置され
ていて排気ガス中に含まれる有害物質を分解する機能を
有する第2の浄化手段である。5は第1および第2の浄
化手段3,4をそれぞれ支持および断熱するための断熱
材である。6は加熱室2に給電する高周波エネルギを発
生させる高周波発振器で、高周波発振器6から発生した
高周波を加熱室2に伝送する導波管7に接続されてい
る。この導波管7の加熱室2内の排気ガス流入側は高周
波を遮断し、かつ排気ガスを第1の浄化手段3へ導入で
きるように多数のパンチング孔を設けた遮断構成7a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、高周波を第1の浄化手段3へ給電するための
開口部を設けた構成としている。そして、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た遮断構成7bが
ある。8は第2の浄化手段4への高周波の漏れを防止す
る高周波遮蔽手段であり、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。9は排気ガスの熱によって
加熱される排気ガス中に含まれる有害物質を分解する第
3の浄化手段であり、この第3の浄化手段9は排気ガス
の流れに対し第1、第2の浄化手段3,4を収納した加
熱室2の後方に配置される。
(Embodiment 1) In FIG. 1, 1a and 1b are exhaust pipes for exhausting exhaust gas of an internal combustion engine, and a heating chamber 2 is provided in the middle thereof, and a first purifying means 3 is housed in the heating chamber 2. Has been done. The first purification means 3 has a function of decomposing harmful substances such as hydrocarbons and carbon monoxide contained in the exhaust gas. Reference numeral 4 denotes a second purifying unit which is housed in the heating chamber 2 and which is arranged behind the first purifying unit 3 with respect to the flow of the exhaust gas and has a function of decomposing harmful substances contained in the exhaust gas. .. Reference numeral 5 is a heat insulating material for supporting and insulating the first and second purifying means 3 and 4, respectively. Reference numeral 6 is a high-frequency oscillator that generates high-frequency energy to be supplied to the heating chamber 2, and is connected to a waveguide 7 that transmits the high-frequency generated from the high-frequency oscillator 6 to the heating chamber 2. The exhaust gas inflow side of the heating chamber 2 of the waveguide 7 has a blocking structure 7a that blocks a high frequency and has a large number of punching holes so that the exhaust gas can be introduced into the first purifying means 3. The exhaust gas outflow side has a structure in which the exhaust gas is allowed to pass and an opening is provided for supplying high frequency power to the first purifying means 3. Further, around the opening, there is a blocking structure 7b provided with a large number of punching holes capable of blocking high frequency in order to reduce pressure loss of exhaust gas. Reference numeral 8 is a high-frequency shielding means for preventing high-frequency leakage to the second purification means 4, and is composed of a metal plate having a large number of punching holes or a metal honeycomb structure having a large number of through holes. Reference numeral 9 is a third purifying means for decomposing harmful substances contained in the exhaust gas heated by the heat of the exhaust gas. The third purifying means 9 is a first and second purifying means for the flow of the exhaust gas. It is arranged behind the heating chamber 2 that houses the means 3 and 4.

【0022】エンジンから排出された排気ガスは図1中
の矢印で示した方向から排気管1aを流れ、第1の浄化
手段3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第1、第2、第3の浄化手
段3,4,9により分解され、浄化された排気ガスは排
気管1bより大気に排出される。
The exhaust gas discharged from the engine flows through the exhaust pipe 1a in the direction shown by the arrow in FIG. 1 and flows into the first purifying means 3. The harmful substances such as hydrocarbons and carbon monoxide contained in the inflowing exhaust gas are decomposed by the first, second and third purifying means 3, 4, 9 and the purified exhaust gas is discharged to the atmosphere through the exhaust pipe 1b. To be done.

【0023】図2は本発明の排気ガス浄化装置に用いら
れる第1の浄化手段3の外観を示すものである。第1の
浄化手段3の担体3aとしては図2に示すようにセラミ
ック隔壁3bより形成される多数の連通孔3c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3a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3aに高周波を効率よく吸収し発熱する高周波吸収
材料と排気ガス中の有害物質を低温で分解する触媒が担
持される。
FIG. 2 shows the appearance of the first purifying means 3 used in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention. As the carrier 3a of the first purifying means 3, a honeycomb structure having a large number of communication holes 3c formed by ceramic partition walls 3b as shown in FIG. 2 is applied. The carrier 3a made of this honeycomb structure is made by corrugating a porous sheet made of ceramic fibers such as alumina, silica, zirconia, or by extruding a cordierite ceramic powder mainly containing alumina, silica, magnesia. Be done. The carrier 3a made of the honeycomb structure described above carries a high-frequency absorbing material that efficiently absorbs high-frequency waves and generates heat, and a catalyst that decomposes harmful substances in exhaust gas at low temperatures.

【0024】図3は前記高周波吸収材料、触媒が担体3
aに担持された状態を示す第1の浄化手段3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3a
がセラミック粉末から構成される場合であり、3bは前
記担体3aのセラミック隔壁で緻密であるため高周波吸
収材料10、触媒11のほとんどはセラミック隔壁3b
の表面に担持された状態にあり、無機質バインダ12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3aがセラミック繊維から
構成される場合であり、13はセラミック繊維を示して
いる。セラミック繊維13から構成される担体3aは多
孔質であるので高周波吸収材料10、触媒11は前記担
体3a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12によって前述の各材料が接着さ
れている。
In FIG. 3, the high frequency absorbing material and the catalyst are carriers 3
It is a partial cross section figure of the 1st purification | cleaning means 3 which shows the state supported by a. FIG. 3A shows a carrier 3a having a honeycomb structure.
Is composed of ceramic powder, and 3b is a ceramic partition wall of the carrier 3a, so that most of the high frequency absorbing material 10 and the catalyst 11 are ceramic partition walls 3b.
In the state of being carried on the surface of the above, the above-mentioned respective materials are adhered by the inorganic binder 12. On the other hand, the same figure (b)
Shows the case where the carrier 3a having the honeycomb structure is made of ceramic fibers, and 13 shows the ceramic fibers. Since the carrier 3a composed of the ceramic fibers 13 is porous, the high-frequency absorbing material 10 and the catalyst 11 are supported not only on the surface of the carrier 3a but also inside the carrier 3a. Are glued together.

【0025】第2、第3の浄化手段4,9は従来の三元
触媒が適用可能であり、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。また、第2、第3の
浄化手段4,9として第1の浄化手段3と同じ組成のも
のを用いてもよい。ただし、その際高周波吸収材料10
はなくてもよい。
A conventional three-way catalyst can be applied to the second and third purification means 4 and 9, and a coating layer made of fine particles such as alumina having a large surface area is provided on a ceramic carrier having a honeycomb structure. It is obtained by supporting fine metal particles of platinum, palladium, rhodium or the like on (not shown). Further, a metal carrier having an oxide film formed thereon instead of the ceramic carrier and the oxide film carrying the catalyst can also be applied. Further, the second and third purifying means 4 and 9 may have the same composition as that of the first purifying means 3. However, in that case, the high frequency absorbing material 10
You don't have to.

【0026】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 the exhaust gas in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention will be described.

【0027】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1aを通り、第1の浄化手段3
に流入する。エンジン始動と同時に高周波発振器6が制
御部(図示せず)からの指令により高周波を発生させ、
この高周波エネルギは導波管7を伝送して第1の浄化手
段3を収納している加熱室2に給電される。第1の浄化
手段3を構成している高周波吸収材料10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
によって第1の浄化手段3が加熱される。このとき第1
の浄化手段3には触媒11が担持されており、この触媒
11が前記排気ガス中の有害物質を分解可能な温度に上
昇すると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し、排気ガスが浄化される。
When the engine of a gasoline vehicle is started, the exhaust gas containing harmful substances such as carbon monoxide and hydrocarbons discharged from the engine passes through the exhaust pipe 1a and passes through the first purification means 3
Flow into. At the same time when the engine is started, the high frequency oscillator 6 generates a high frequency according to a command from a control unit (not shown),
This high-frequency energy is transmitted through the waveguide 7 and supplied to the heating chamber 2 that houses the first purifying means 3. The high-frequency absorbing material 10 forming the first purifying means 3 absorbs the supplied high-frequency energy and is converted into heat energy, whereby the first purifying means 3 is heated. At this time the first
A catalyst 11 is carried on the purifying means 3 of the above, and when the catalyst 11 rises to a temperature capable of decomposing harmful substances in the exhaust gas, it reacts with oxygen contained in the exhaust gas and is harmless with water vapor and carbon dioxide. It decomposes into gas and the exhaust gas is purified.

【0028】一方第1の浄化手段3の後方に配置された
第2の浄化手段4は高周波エネルギで加熱された第1の
浄化手段3より発生する熱、排気ガス自身の熱、そして
排気ガス中の有害物質の分解により発生する反応熱によ
って加熱される。この加熱によって第2の浄化手段4に
担持された触媒が排気ガス中の有害物質を分解可能な温
度に上昇すると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し、排気ガスがさらに
浄化される。この第2の浄化手段4の機能によって排気
ガスの浄化性能が一層向上する。この浄化された排気ガ
スはマフラーを通過して排気管1bより大気に排出され
る。
On the other hand, the second purifying means 4 arranged behind the first purifying means 3 generates heat from the first purifying means 3 heated by high-frequency energy, heat of the exhaust gas itself, and in the exhaust gas. It is heated by the heat of reaction generated by the decomposition of harmful substances. When this heating causes the catalyst carried by the second purification means 4 to rise to a temperature at which harmful substances in the exhaust gas can be decomposed, it reacts with oxygen contained in the exhaust gas and decomposes into harmless water vapor and carbon dioxide gas. The exhaust gas is further purified. Due to the function of the second purification means 4, the exhaust gas purification performance is further improved. The purified exhaust gas passes through the muffler and is discharged to the atmosphere through the exhaust pipe 1b.

【0029】本発明の一実施例の第1の浄化手段3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3a
を用いた場合(図3(a)に示す)、高周波吸収材料1
0と触媒11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の吸収が第1
の浄化手段3の表面層だけになり、短時間で触媒11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
害物質の浄化性能を向上させることができる。
As a first purifying means 3 of an embodiment of the present invention, a carrier 3a made of ceramic powder having a honeycomb structure.
When using (as shown in FIG. 3 (a)), the high frequency absorbing material 1
0 and the catalyst 11 are carried on the surface of the ceramic carrier. Therefore, the absorption of high frequency energy is the first
Only the surface layer of the purifying means 3 can raise the temperature of the catalyst 11 to a temperature at which the harmful substances can be decomposed in a 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. Can be made

【0030】またセラミック担体としてセラミック繊維
13を用いた場合(図3(b)に示す)、高周波吸収材
料10、触媒11は第1の浄化手段3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。したがって第1の浄化手段3は
発熱表面積、触媒表面積を増加させることができるとと
もに熱容量が小さくなるので第1の浄化手段3全体を短
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、排気ガスの浄化性能をより高くすることができる。
When the ceramic fiber 13 is used as the ceramic carrier (shown in FIG. 3 (b)), the high frequency absorbing material 10 and the catalyst 11 are carried not only on the surface of the first purifying means 3 but also inside thereof. A porous structure can be obtained as the state changes. Therefore, the first purifying means 3 can increase the heat generation surface area and the catalyst surface area and also have a small heat capacity, so that the entire first purifying means 3 can be raised to a temperature at which harmful substances can be decomposed in a short time. The purification performance of exhaust gas can be further enhanced.

【0031】また、第1の浄化手段3を構成するセラミ
ック担体に高い高周波吸収特性を有する高周波吸収材料
10を担持することにより、上述した第1の浄化手段3
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程度の消費電力
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。
Further, the high-frequency absorbing material 10 having high high-frequency absorption characteristics is carried on the ceramic carrier constituting the first purifying means 3, whereby the above-mentioned first purifying means 3 is carried out.
In the case of applying the high frequency heating method as the heating means, the power consumption can be about 1/3 to 1/2 as compared with the case where the same temperature rise is obtained by the electric heater heating method (heating of the metal honeycomb carrier). Therefore, the driving power source of the high frequency generation source can be sufficiently supplied from the vehicle power source.

【0032】高周波の吸収特性の高い高周波吸収材料1
0としては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、および前記金属を含む複合酸化物
からなる群から選ばれた少なくとも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、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、発熱するものである。
High frequency absorption material 1 having high high frequency absorption characteristics
Examples of 0 include semiconductor materials, and particularly selected from the group consisting of zinc, copper, manganese, cobalt, iron, tin, titanium, oxides containing silicon as a main component, carbides, and complex oxides containing the metals. At least one type is applied. The mechanism by which the above-mentioned material absorbs a high frequency and converts it into heat is that the semiconductor material absorbs a high frequency due to the large dielectric constant and dielectric loss of the semiconductor material and generates heat.

【0033】また排気ガス中の有害物質を低温で分解す
る触媒11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に、高周波吸収材料
10とともに担持される。
Examples of the catalyst 11 for decomposing harmful substances in exhaust gas at low temperature include precious metals such as platinum, palladium and rhodium, copper, manganese and cobalt oxides, and perovskite type complex oxides, and at least one of them is used. Are supported on a ceramic carrier having a honeycomb structure together with the high frequency absorbing material 10.

【0034】また無機質バインダ12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 12 is not particularly limited, but colloid particles of alumina, silica, zirconia, etc., which are excellent in heat resistance and adhesiveness, are preferable.

【0035】次に、本発明の第1の浄化手段3の具体的
な実験例について述べる。担体として図3(a)に示す
セラミックハニカム構造体(コーディエライト、容積2
00cc、200セル/平方インチ)、高周波吸収材料1
0として繊維状(ウィスカが好ましい)の炭化ケイ素、
触媒11としてパラジウム、無機質バインダ12として
アルミナゾルから構成される第1の浄化手段3と、図1
に示す排気ガス浄化装置(高周波消費電力1.5キロワッ
ト)を用い、排気ガスのモデルガスとしてプロピレン8
00ppm 濃度(流量80リットル/分)として炭化水素
分析計によるプロピレンの浄化性能を評価したところ、
高周波給電1分間において約70%の浄化率が得られ
た。また、高周波吸収材料10である繊維状炭化ケイ素
の代わりに亜鉛、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、触媒11であるパラジウムの代わりに白金、ロジ
ウムなどの貴金属やランタン、コバルトなどのペロブス
カイト型複合酸化物、銅、マンガン、コバルトの酸化物
を用いた場合、40〜70%の浄化率が得られた。
Next, concrete experimental examples of the first purifying means 3 of the present invention will be described. As a carrier, the ceramic honeycomb structure (cordierite, volume 2) shown in FIG.
00cc, 200 cells / square inch), high frequency absorbing material 1
Fibrous (preferably whiskers) silicon carbide as 0,
A first purifying means 3 composed of palladium as the catalyst 11 and alumina sol as the inorganic binder 12, and FIG.
Propylene 8 was used as the model gas for the exhaust gas using the exhaust gas purification device (high-frequency power consumption 1.5 kW) shown in
When the propylene purification performance by a hydrocarbon analyzer was evaluated as a concentration of 00 ppm (flow rate 80 liters / minute),
A purification rate of about 70% was obtained in one minute of high frequency power feeding. Further, in place of the fibrous silicon carbide which is the high frequency absorption material 10, oxides of zinc, copper, manganese, cobalt, titanium, tin, iron, a mixture thereof, and a metal thereof are used.
Almost the same purification performance was obtained when the compound oxide containing at least one species and the compound of titanium-silicon-carbon-oxygen were used.
Moreover, when a noble metal such as platinum or rhodium, a perovskite type complex oxide such as lanthanum or cobalt, or an oxide of copper, manganese or cobalt is used instead of palladium which is the catalyst 11, a purification rate of 40 to 70% is obtained. Was given.

【0036】一方、担体として図3(b)に示すセラミ
ック繊維13よりなるハニカム構造体(アルミナ・シリ
カ繊維、容積200cc、200セル/平方インチ)、高
周波吸収材料10として繊維状(ウィスカー状)の炭化
ケイ素、触媒11としてパラジウム、無機質バインダ1
2としてアルミナゾルから構成される第1の浄化手段3
と、図1に示す排気ガス浄化装置(高周波消費電力1.5
キロワット)を用い、排気ガスのモデルガスとしてプロ
ピレン800ppm 濃度(流量80リットル/分)として
炭化水素分析計によるプロピレンの浄化性能を評価した
ところ、高周波給電1分間において約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。
On the other hand, a honeycomb structure (alumina / silica fiber, volume 200 cc, 200 cells / inch 2) made of the ceramic fiber 13 shown in FIG. 3B is used as a carrier, and a fibrous (whisker-shaped) material is used as the high frequency absorbing material 10. Silicon carbide, palladium as catalyst 11, inorganic binder 1
First purification means 3 composed of alumina sol as 2
And the exhaust gas purification device (high frequency power consumption 1.5
When the propylene purification performance was evaluated by a hydrocarbon analyzer using kW as a model gas of the exhaust gas and 800 ppm concentration of propylene (flow rate of 80 liters / minute), a purification rate of about 80% was obtained in 1 minute of high frequency power supply. It was When zirconia fibers were used instead of alumina / silica fibers, the same performance as above was obtained.

【0037】上述のハニカム構造を有するセラミック担
体は図3の(a)、(b)のいずれで示したものでもよ
いが、図3(b)に示したセラミック繊維13で構成す
る方が熱容量を小さくすることができる(単位体積当た
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 above-mentioned ceramic carrier having a honeycomb structure may be any of those shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), but the ceramic fiber 13 shown in FIG. 3 (b) has a higher heat capacity. Since it can be made small (the weight per unit volume is small), the rate of temperature rise can be increased, and more excellent purification performance of harmful substances can be obtained. Further, since the temperature difference between the carriers can be reduced, it is possible to prevent the occurrence of cracks caused by thermal strain.

【0038】なお、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11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
成にすることにより、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有害物質を浄化す
ることができる。
Since the oxygen concentration in the exhaust gas is extremely low when the engine is operated near the stoichiometric air-fuel ratio, the catalyst 11 is preferably a three-way catalyst composition of platinum and rhodium or palladium and rhodium. With this catalyst composition, a redox reaction can be caused by nitrogen oxides, hydrocarbons, and carbon monoxide in the exhaust gas, and harmful substances can be purified even in an oxygen-deficient exhaust gas atmosphere.

【0039】一方、エンジン起動後は排気ガス温度が徐
々に高くなり、約1分間経過すると第1、第2の浄化手
段3,4は排気ガス温度だけでも有害物質を分解できる
温度以上に上昇する。したがって第1の浄化手段3の高
周波エネルギによる加熱は必要なくなり、高周波発振器
からの高周波の発振が止められる。通常、この時期自動
車は走行状態に入っており、エンジン回転数の増加によ
り排気ガス量が増加し、第1、第2の浄化手段3,4だ
けでは排気ガス中の有害物質を十分に浄化できなくな
る。
On the other hand, the exhaust gas temperature gradually rises after the engine is started, and after about 1 minute, the first and second purifying means 3 and 4 rise above the temperature at which the harmful substances can be decomposed only by the exhaust gas temperature. .. Therefore, it is not necessary to heat the first purifying means 3 with the high frequency energy, and the high frequency oscillation from the high frequency oscillator is stopped. Normally, the vehicle is in a running state at this time, the amount of exhaust gas increases as the engine speed increases, and the first and second purifying means 3 and 4 can sufficiently purify harmful substances in the exhaust gas. Disappear.

【0040】しかしながら、本発明の排気ガス浄化装置
は第1、第2の浄化手段3,4の後方に第3の浄化手段
9を配置しており、この第3の浄化手段9は排気ガス自
身の熱や第1、第2の浄化手段3,4の触媒反応によっ
て放出される熱により加熱され、短時間で排気ガス中の
有害物質を分解できる温度以上に上昇する。したがって
自動車が走行状態に入り排気ガス量が多くなっても、第
1、第2の浄化手段3,4に加え、第3の浄化手段9が
排気ガス中の有害物質を分解する機能があるので高い排
気ガスの浄化性能を得ることができる。
However, in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the third purifying means 9 is arranged behind the first and second purifying means 3 and 4, and the third purifying means 9 is the exhaust gas itself. And the heat released by the catalytic reaction of the first and second purifying means 3 and 4 are heated, and the temperature rises above the temperature at which harmful substances in the exhaust gas can be decomposed in a short time. Therefore, even if the vehicle enters a running state and the amount of exhaust gas increases, the third purifying unit 9 in addition to the first and second purifying units 3 and 4 has a function of decomposing harmful substances in the exhaust gas. It is possible to obtain high exhaust gas purification performance.

【0041】(実施例2)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供給手段を設けた構成としてい
ることである。14は加熱室2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14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15を通り
加熱室2に導かれる。また導風管15の途中には前記気
体の供給を制御するバルブ16が設けられている。この
バルブ16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14へ流入しな
いように閉鎖されている。17は高周波を放射するアン
テナであり、高周波発振器6から発生した高周波は導波
管7を伝送され、アンテナ17より第1の浄化手段3に
放射状に給電される。この場合、加熱室2内部の導波管
7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4はハニカム構造を
有する金属の成型体からなる第2の浄化手段であり、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三元触媒が担持されている。
第2の浄化手段4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に示すマイクロ波遮蔽手段8を設ける必要は
ない。また第1、第2の浄化手段の後方には第3の浄化
手段9が配置されている。
(Embodiment 2) FIG. 4 shows the structure 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 in FIG. 1 are indicated by the same numbers. The difference from FIG. 1 is that the exhaust gas purifying apparatus is provided with a supply means for supplying a gas containing oxygen. Reference numeral 14 is a supply means for supplying a gas containing oxygen to the heating chamber 2, and a blower or various pumps are applied to the supply means 14, and the gas is introduced into the heating chamber 2 through the air guide tube 15. Further, a valve 16 for controlling the supply of the gas is provided in the middle of the air guide tube 15. The valve 16 is closed so that the exhaust gas from the engine does not flow into the supply means 14 when the exhaust gas purifying apparatus of the present invention is not used. Reference numeral 17 denotes an antenna that radiates a high frequency, and the high frequency generated from the high frequency oscillator 6 is transmitted through the waveguide 7 and is radially fed from the antenna 17 to the first purifying means 3. In this case, the waveguide 7 inside the heating chamber 2 does not need an opening for feeding high frequency as shown in FIG.
A large number of punching holes that allow exhaust gas to pass therethrough and shield high frequencies are provided. Reference numeral 4 denotes a second purifying means made of a metal molded body having a honeycomb structure, and an oxide film formed on the metal carries a three-way catalyst made of a noble metal such as platinum, palladium or rhodium.
When a metal molded body having a honeycomb structure is used as the second purification means 4, the microwave shielding means 8 shown in FIG. 1 need not be provided because it has a high-frequency shielding function itself. Further, a third purifying means 9 is arranged behind the first and second purifying means.

【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。本発明では上記構成に示すように、供給手段
14から加熱室2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。なお供給手段14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。
Oxygen is required to decompose the harmful substances such as hydrocarbons and carbon monoxide in the exhaust gas and convert them into water vapor and carbon dioxide. However, when the engine is operated in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration in the exhaust gas is extremely low, which causes a problem that the above reaction is not performed smoothly. In the present invention, as shown in the above configuration, the reaction can be smoothly caused by supplying the gas containing oxygen necessary for decomposing the harmful substance from the supply means 14 to the heating chamber 2. This can improve the purification performance of harmful substances such as hydrocarbons and carbon monoxide contained in the exhaust gas. When the amount of oxygen supplied from the supply means 14 exceeds the amount required for the above reaction, the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas tends to increase. Therefore, it is preferable to control the amount of oxygen to be supplied to an amount necessary for causing the above reaction smoothly.

【0043】なお、本発明において第2、第3の浄化手
段3,4に適用される触媒は前記炭化水素、一酸化炭素
だけでなく、窒素酸化物も浄化できる三元触媒の組成が
好ましい。
In the present invention, the catalyst applied to the second and third purifying means 3 and 4 is preferably a three-way catalyst composition capable of purifying not only the above-mentioned hydrocarbons and carbon monoxide but also nitrogen oxides.

【0044】また第1、第2、第3の浄化手段3,4,
9の取り付け位置は特に限定されるものではなく、エン
ジンの排気量や排気ガスの温度などによって適宜選択さ
れるものである。
The first, second and third purifying means 3, 4,
The mounting position of 9 is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the engine displacement, exhaust gas temperature, and the like.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上実施例で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)第1の浄化手段に高周波エネルギを供給するもの
であるため、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上昇し、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防止または少なくするこ
とができる。なお高周波の吸収特性に優れた高周波吸収
材料を第1の浄化手段に用いるとさらに昇温が速い。 (2)さらに第1の浄化手段の後方に、排気ガスによる
熱や第1の浄化手段から放出される熱によって加熱され
る第2の浄化手段を配置することによって排気ガスの浄
化性能を向上させることができ、上記の自動車エンジン
始動時における排気ガス中に含まれる有害物質の放出量
を一層少なくすることができる。 (3)第1の浄化手段を構成するセラミック担体に高い
高周波吸収特性をもつ高周波吸収材料を担持し、高周波
エネルギを発振することにした場合は、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程度の消費電力とす
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。 (4)また第1、第2の浄化手段の後方に第3の浄化手
段を配置することにより、自動車が走行状態に入り、エ
ンジン回転数が高くなることによって排気ガス量が多く
なっても、第1、第2の浄化手段に加え、上記第3の浄
化手段が排気ガス中の有害物質を分解させることができ
るので、高い排気ガスの浄化性能を得ることができる。
According to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention as described in the above embodiments, the following effects can be obtained. (1) Since high-frequency energy is supplied to the first purification means, the temperature rises to a temperature at which hydrocarbons and carbon monoxide, which are harmful substances contained in the exhaust gas, are decomposed in a short time, and the decomposition reaction causes no harm. Can be converted to steam and carbon dioxide. Therefore, it is possible to purify the harmful substances contained in the exhaust gas at the time of starting the automobile engine, and prevent or reduce the emission of the harmful substances to the atmosphere. When a high-frequency absorbing material having excellent high-frequency absorption characteristics is used for the first purifying means, the temperature rise is even faster. (2) Further, the exhaust gas purification performance is improved by arranging the second purification means heated by the heat of the exhaust gas and the heat released from the first purification means behind the first purification means. Therefore, the amount of harmful substances contained in the exhaust gas at the time of starting the automobile engine can be further reduced. (3) When a high frequency absorption material having high high frequency absorption characteristics is carried on the ceramic carrier constituting the first purifying means to oscillate high frequency energy, a heating method using an electric heater (heating of the metal honeycomb carrier) In comparison with the case where the same temperature rise is obtained, the power consumption can be reduced to about 1/3 to 1/2, and the driving power source of the high frequency generation source can be sufficiently supplied from the automobile power source. (4) Further, by disposing the third purifying means behind the first and second purifying means, the vehicle enters a running state, and even if the exhaust gas amount increases due to the engine speed increasing, In addition to the first and second purifying means, the third purifying means can decompose harmful substances in the exhaust gas, so that high exhaust gas purifying performance can be obtained.

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

【図1】本発明の実施例1における内燃機関用排気ガス
浄化装置の構成断面図
FIG. 1 is a configuration cross-sectional view of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同浄化装置の第1の浄化手段の拡大斜視図FIG. 2 is an enlarged perspective view of a first purifying unit of the purifying apparatus.

【図3】同第1の浄化手段の一部拡大断面図FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of the first purifying means.

【図4】本発明の実施例2における内燃機関用排気ガス
浄化装置の構成断面図
FIG. 4 is a sectional view showing the configuration of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.

【図5】従来の排ガス浄化装置の構成断面図FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a conventional exhaust gas purifying apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b 排気管 2 加熱室 3 第1の浄化手段 4 第2の浄化手段 6 高周波発振器 7 導波管 8 マイクロ波遮蔽手段 9 第3の浄化手段 10 高周波吸収材料 11 触媒 12 無機質バインダ 13 セラミック繊維 14 供給手段 17 アンテナ 1a, 1b Exhaust pipe 2 Heating chamber 3 First purification means 4 Second purification means 6 High frequency oscillator 7 Waveguide 8 Microwave shielding means 9 Third purification means 10 High frequency absorption material 11 Catalyst 12 Inorganic binder 13 Ceramic fiber 14 supply means 17 antenna

フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01N 3/28 301 B 9150−3G Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI Technical display location F01N 3/28 301 B 9150-3G

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の排気ガスが流通する加熱室
と、前記加熱室に高周波エネルギを供給する高周波発振
器と、前記加熱室に収納され、前記高周波エネルギによ
って加熱されて、排気ガス中に含まれる有害物質を分解
する第1の浄化手段と、前記加熱室に収納されるととも
に排気ガスの流れに対し第1の浄化手段の後方に配置さ
れ、排気ガスの熱と前記第1の浄化手段より発生する熱
によって加熱されて、排気ガス中に含まれる有害物質を
分解する第2の浄化手段と、排気ガスの流れに対し前記
第1の浄化手段と第2の浄化手段の後方に配置され、排
気ガスの熱によって加熱されて、排気ガス中に含まれる
有害物質を分解する第3の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 in which exhaust gas of an internal combustion engine flows, a high-frequency oscillator for supplying high-frequency energy to the heating chamber, a high-frequency oscillator housed in the heating chamber, heated by the high-frequency energy, and contained in the exhaust gas. A first purifying means for decomposing harmful substances contained in the heating chamber and a first purifying means which is housed in the heating chamber and arranged behind the first purifying means with respect to the flow of the exhaust gas. Second purification means that is heated by the heat generated and decomposes harmful substances contained in the exhaust gas, and is disposed behind the first purification means and the second purification means with respect to the flow of the exhaust gas, An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising: a third purifying unit that is heated by the heat of the exhaust gas and decomposes harmful substances contained in the exhaust gas.
【請求項2】 請求項1における加熱室に酸素を含む気
体を供給する供給手段を備えた内燃機関用排気ガス浄化
装置。
2. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising a supply means for supplying a gas containing oxygen to the heating chamber according to claim 1.
【請求項3】 第1の浄化手段が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
面及び空隙に担持された触媒と、前記セラミックからな
る担体と前記高周波吸収材料と前記触媒を接着する無機
質バインダとを有する請求項1または2に記載の内燃機
関用排気ガス浄化装置。
3. A carrier in which the first purifying means is made of ceramic, a high-frequency absorbing material that absorbs high-frequency waves carried by the carrier made of ceramic, and a catalyst carried on the surface and in the voids of the high-frequency absorbing material. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, further comprising: a carrier made of the ceramic; a high-frequency absorbing material; and an inorganic binder that adheres the catalyst.
【請求項4】 第2の浄化手段および第3の浄化手段が
金属、またはセラミックからなる担体と、前記担体の表
面に担持された触媒とを有する請求項1乃至3のいずれ
かに記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
4. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the second purifying means and the third purifying means have a carrier made of metal or ceramic and a catalyst carried on the surface of the carrier. Exhaust gas purification device for engines.
【請求項5】 第1の浄化手段、第2の浄化手段および
第3の浄化手段のいずれかは、セラミックまたは金属か
らなる担体を有し、前記担体はハニカム構造を有する成
形体である請求項1乃至4のいずれかに記載の内燃機関
用排気ガス浄化装置。
5. The first purifying means, the second purifying means, and the third purifying means each have a carrier made of ceramic or metal, and the carrier is a molded body having a honeycomb structure. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of 1 to 4.
【請求項6】 第1の浄化手段、第2の浄化手段および
第3の浄化手段のいずれかは、セラミックからなる担体
を有し、前記担体はセラミック粉末、またはセラミック
繊維で構成されている請求項1乃至5のいずれかに記載
の内燃機関用排気ガス浄化装置。
6. The first purifying means, the second purifying means, and the third purifying means have a carrier made of ceramics, and the carrier is made of ceramic powder or ceramic fibers. Item 6. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of items 1 to 5.
【請求項7】 第1の浄化手段は高周波を吸収する高周
波吸収材料を備えており、その高周波吸収材料は半導体
材料である請求項1乃至6のいずれかに記載の内燃機関
用排気ガス浄化装置。
7. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the first purifying means includes a high frequency absorbing material that absorbs high frequency, and the high frequency absorbing material is a semiconductor material. ..
【請求項8】 第1の浄化手段は高周波を吸収する高周
波吸収材料を備えており、その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、ケイ素を
主成分とする酸化物、炭化物、及び前記金属を含む複合
酸化物からなる群のうちから選ばれた少なくとも1種を
含んでいる請求項1乃至7のいずれかに記載の内燃機関
用排気ガス浄化装置。
8. The first purifying means comprises a high-frequency absorbing material that absorbs high-frequency waves, and the high-frequency absorbing material is zinc,
3. At least one selected from the group consisting of copper, manganese, cobalt, iron, tin, titanium, oxides containing silicon as a main component, carbides, and complex oxides containing the metal. 8. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of items 1 to 7.
【請求項9】 第1の浄化手段、第2の浄化手段および
第3の浄化手段は触媒を備えており、その触媒は白金、
またはロジウム、またはパラジウムの金属、銅、または
マンガン、またはコバルトの酸化物、またはペロブスカ
イト型複合酸化物からなる群のうちから選ばれた少なく
とも1種を含んでいる請求項1乃至8のいずれかに記載
の内燃機関用排気ガス浄化装置。
9. The first purifying means, the second purifying means, and the third purifying means are provided with a catalyst, and the catalyst is platinum.
9. The method according to claim 1, further comprising at least one selected from the group consisting of rhodium, palladium metal, copper, manganese, or cobalt oxide, or perovskite complex oxide. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine as described.
【請求項10】 内燃機関の排気ガスが流通する加熱室に
高周波エネルギを供給する高周波発振工程と、前記加熱
室内にあって前記高周波エネルギによって加熱されて排
気ガス中に含まれる有害物質を分解する第1の浄化工程
と、前記第1の浄化工程にて発生する熱によって加熱さ
れて、第1の浄化工程を通過した排気ガス中に含まれる
有害物質を分解する第2の浄化工程と、前記排気ガスの
熱によって加熱されて、第2の浄化工程を通過した排気
ガス中に含まれる有害物質を分解する第3の浄化工程と
を有する内燃機関用排気ガスの浄化方法。
10. A high-frequency oscillating step of supplying high-frequency energy to a heating chamber in which exhaust gas of an internal combustion engine flows, and decomposing harmful substances contained in the exhaust gas when heated by the high-frequency energy in the heating chamber. A first purifying step, a second purifying step of decomposing harmful substances contained in the exhaust gas that has been heated by the heat generated in the first purifying step and passed through the first purifying step, and A method of purifying exhaust gas for an internal combustion engine, comprising: a third purification step of decomposing harmful substances contained in the exhaust gas that has been heated by the heat of the exhaust gas and passed through the second purification step.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07222912A (en) * 1994-02-15 1995-08-22 Zexel Corp Exhaust gas purifying device for vehicle
JP2005246335A (en) * 2004-03-08 2005-09-15 Osaka Gas Co Ltd Catalyst for removing hydrocarbon and its hydrocarbon removal method
JP2013000636A (en) * 2011-06-14 2013-01-07 Imagineering Inc Plasma generator

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