JPH05340235A

JPH05340235A - 内燃機関用排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JPH05340235A
Application number: JP4151755A
Authority: JP
Inventors: Yu Fukuda; 祐福田; Yasuyuki Motozuka; 靖之本塚
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-06-11
Filing date: 1992-06-11
Publication date: 1993-12-21

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は高周波エネルギを利用したガソリン
エンジンの排気ガスを浄化する装置に関するもので、エ
ンジンの始動時から通常走行状態に至るまで排気ガスを
浄化できる排気ガス浄化装置を提供することを目的とし
たものである。【構成】三元触媒体１２からなる第１の浄化手段９と
高周波を吸収し発熱する高周波吸収材料２１と触媒２２
を担持した高周波発熱体１５からなる第２の浄化手段１
３を設けた構成としている。この構成によって排気ガス
中に含まれる有害物質をエンジン始動時から通常走行に
至るまで高い排気ガスの浄化性能と高い耐久性を実現す
ることができる。また、酸素を含む気体を供給する供給
手段２５を設けることにより、エンジン始動時の排気ガ
スの浄化性能をより向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車などの内燃機関か
ら排出される排気ガス中の炭化水素、一酸化炭素などの
有害物質を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。

【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ている代表的な
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
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。

【０００３】図５は乗用車に登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はマフラーであり、従来の排ガス
浄化装置は三元触媒体５と容器６から構成され、三元触
媒体５は排気マニホールド２に接続された排気管３の途
中に配置されている。三元触媒体５は特公昭５２−３３
５８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。

【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。

【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。

【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自動車エン
ジン始動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、現状の排ガス浄化手段でこれをク
リアすることは困難であるという課題があった。

【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課
題があった。

【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。

【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分解除去するとともに、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。

【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内に設
けられた、前記排気ガスの熱によって加熱され排気ガス
中に含まれる有害物質を分解する第１の浄化手段と、排
気ガスの流れに対し前記第１の浄化手段の後方の排気管
内に配置され、前記高周波エネルギによって加熱され排
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
とを備えた構成としている。

【００１１】また上記構成に加え、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た構成としている。

【００１２】また有害物質を分解する第２の浄化手段は
排気管の途中に設けられた加熱室と、前記加熱室に給電
する高周波エネルギを発生する高周波発振器と、前記加
熱室に収納され、前記高周波エネルギの吸収による自己
発熱機能と有害物質を分解する触媒機能を有する高周波
発熱体とから構成され、前記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
れた高周波エネルギ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から構成されている。

【００１３】また有害物質を分解する第１の浄化手段が
金属またはセラミックからなる担体と、前記担体に担持
された有害物質の分解を助長する触媒とから構成されて
いる。

【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２の浄化手
段である高周波発熱体を収納している加熱室に給電され
るが、前記第２の消化手段が第１の浄化手段よりも後方
に配置されているので排気ガスが到達する前から前記第
２の浄化手段を構成する前記加熱室に高周波エネルギ給
電することができる。このとき前記高周波発熱体は高周
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である
水蒸気と炭酸ガスに分解することができる。

【００１５】また第２の浄化手段の前方に配置された第
１の浄化手段はエンジン始動時において温度が低く排気
ガス中の有害物質を分解できないが、前記有害物質を一
時的に吸着することができるのでエンジン始動直後に多
量に発生する前記有害物質の前記第２の浄化手段への流
入が抑制され、浄化性能が一層向上する。

【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上昇し、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１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。

【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２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によって、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。

【００１８】また第２の浄化手段に用いる高周波発熱体
はセラミック担体の表面に担持した高周波吸収材料が高
周波エネルギを吸収するので表面加熱が可能となり、有
害物質を分解する温度に昇温させるエネルギが少なくす
ることができる。

【００１９】また第２の浄化手段は排気管の後方に配置
されるので排気ガスにより高温下で曝されることがな
く、高周波発熱体の熱的劣化が防止される。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。

【００２１】図１において、９は第１の浄化手段であ
る。この第１の浄化手段９はエンジンから排出される排
気ガスを大気に導く排気管１０の途中に設けられ、浄化
室１１とこの浄化室１１に収納される三元触媒体１２よ
り構成される。三元触媒体１２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も
のである。

【００２２】１３は第２の浄化手段であり、この第２の
浄化手段１３は排気ガスの流れに対し第１の浄化手段９
の後方に配置されている。１４は排気管１０の途中に設
けられた加熱室、１５は加熱室１４内に収納され、高周
波エネルギによって加熱され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高周波発熱
体、１６は高周波発熱体１５を支持および断熱のための
断熱材である。１７は加熱室１４に給電する高周波エネ
ルギを発生させる高周波発振器、１８は高周波発振器１
７から発生した高周波を加熱室１４に伝送する導波管で
ある。この導波管１８の加熱室１４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１５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１５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。９は大気へ
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。

【００２３】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１０を流れ、第１の浄化手
段手段９と第２の浄化手段１３によって排気ガスに含ま
れる炭化水素や一酸化炭素の有害物質が分解され、無害
な排気ガスが排気管１０より大気に排出される。

【００２４】図２は本発明の排気ガス浄化装置に用いら
れる第２の浄化手段を構成する高周波発熱体１５の外観
を示すものである。高周波発熱体１５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。

【００２５】図３は前記高周波吸収材料、触媒が担体に
担持された状態を示す高周波発熱体１５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、２０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２０
は緻密であるので高周波吸収材料２１、触媒２２のほと
んどはセラミック隔壁２０の表面に担持された状態にあ
り、無機質バインダ２３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、２４はセ
ラミック繊維を示している。セラミック繊維２４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２１、
触媒２２は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２３によって前述の各
材料が接着されている。

【００２６】第１の浄化手段に適用される三元触媒体１
２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。

【００２７】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。

【００２８】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１０を通り、第１の浄化手段９
そして第２の浄化手段１３に流入する。エンジン始動と
同時に高周波発振器１７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１８を伝送して第２の浄化手段１３を構成している加
熱室１４に給電される。本発明では第２の浄化手段１３
が第１の浄化手段９よりも排気管１０の後方に配置され
ている。したがって排気ガスが第２の浄化手段１３に到
達するまでに前記高周波エネルギを第２の浄化手段１３
を構成する加熱室１４に給電することができ、加熱室１
４に収納されている高周波発熱体１５（高周波吸収材料
２１）が給電された高周波エネルギを効率的に吸収し、
熱エネルギに変換されることによってきわめて短時間で
加熱される。そして高周波発熱体１５に担持されている
触媒２２が前記排気ガス中の有害物質を分解可能な温度
に上昇することによって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、排気ガ
スが浄化される。

【００２９】また、エンジン始動直後は瞬間的に多量の
有害物質が発生するが、第２の浄化手段を構成している
高周波発熱体１５は高周波エネルギにより昇温の途中に
あり、触媒機能が十分に発揮できない状態にある。一
方、第２の浄化手段１３の前方には第１の浄化手段９が
配置されており、この第１の浄化手段９を構成する三元
触媒体１２は排気ガス温度によってのみ加熱されるもの
であるのでエンジン始動直後は排気ガス中の有害物質を
分解できないが、この三元触媒体１２は温度が低いため
に排気ガス中の有害物質を一時的に吸着する機能を有す
る。したがって、三元触媒体１２がエンジン始動直後に
多量に発生する前記有害物質を第２の浄化手段１３への
流入を抑制するので、第２の浄化手段１３の触媒能力が
低くても大気への有害物質の排出を抑制することができ
る。また、三元触媒体１２に吸着した有害物質はすぐに
放出されるがそのときには第２の浄化手段１３の触媒機
能がが十分発揮できるので分解することが可能となり、
排気ガス中の有害物質の浄化性能が一層向上する。

【００３０】本発明の高周波発熱体１５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２１と触媒２２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高周波発熱体１５の表面
層だけになり、短時間で触媒２２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。

【００３１】またセラミック担体としてセラミック繊維
２４を用いた場合（図３（ｂ））、高周波吸収材料２
１、触媒２２は高周波発熱体１５の表面だけでなくその
内部にも担持され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１５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
容量を小さくさせることができるので短時間で触媒２２
が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一層向上させることができ
る。

【００３２】また、高周波発熱体１５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
２１を担持することにより、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力を自動車電源から十分に供給す
ることができる。

【００３３】高周波の吸収特性の高い高周波吸収材料２
１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
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。

【００３４】また排気ガス中の有害物質を低温で分解す
る触媒２２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
２１とともに担持される。

【００３５】また無機質バインダ２３は特に限定される
ものではないが、耐熱製、接着製に優れたアルミナ、シ
リカ、ジルコニアなどのコロイド粒子のものがよい。

【００３６】次に、本発明の第２の浄化手段１３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
２００cc，２００cell/inch²）、高周波吸収材料２１と
しての炭化ケイ素ウィスカー、触媒２２としてパラジウ
ム、無機質バインダ２３としてアルミナゾルから構成さ
れる高周波発熱体１５と、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、排気ガスのモデル
ガスとしてプロピレン８００ppm濃度（流量８０l/min）
とし、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２１である炭化
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２２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。

【００３７】一方、担体として図３（ｂ）に示すセラミ
ック繊維２４よりなるハニカム構造体（アルミナ・シリ
カ繊維、容積２００cc，２００cell/inch²）、高周波吸
収材料２１として炭化ケイ素ウィスカー、触媒２２とし
てパラジウム、無機質バインダ２３としてアルミナゾル
から構成される高周波発熱体１５と、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
スのモデルガスとしてプロピレン８００ppm濃度（流量
８０l/min)とし、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。

【００３８】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２４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。

【００３９】また、第２の浄化手段１３は第１の浄化手
段９の後方に配置されるので自動車が走行状態に入り排
気ガス温度が高くなってもこの高温排気ガスに曝される
ことがないので第２の浄化手段１３を構成する高周波発
熱体１５の熱的劣化が防止され、高い耐久性を得ること
ができる。

【００４０】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２２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。

【００４１】一方、エンジン始動後は排気ガス温度が徐
々に高くなり、約１分経過すると第１の浄化手段９を構
成する三元触媒体１２が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９のみで排気ガス中の有害物質を分解する機能を
有するので第２の浄化手段１３を高周波エネルギで加熱
する必要はなくなり、高周波発振器１７からの高周波の
発振が止められる。

【００４２】図４は本発明の他の実施例における内燃機
関排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、第２の浄化手段に高周
波エネルギにより加熱される高周波発熱体の後方にさら
に触媒体を配置した構成としていることである。

【００４３】２５は加熱室１４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２５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２６を通り
加熱室１４に導かれる。また導風管２６の途中には前記
気体の供給を制御するバルブ２７が設けられている。こ
のバルブ２７は本発明の排気ガス浄化装置を使用しない
場合、エンジンからの排気ガスが供給手段２５へ流入し
ないように閉鎖されている。２８は高周波を放射するア
ンテナであり、高周波発振器１７から発生した高周波エ
ネルギは導波管１８を伝送され、アンテナ２８より第２
の浄化手段１３に放射状に給電される。この場合、加熱
室１４内部の導波管１８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２９はハニカム構造を有する金属を担体とし、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
などの貴金属が担持された三元触媒体である。三元触媒
体２９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１９を設ける必要はない。また第
２の浄化手段１３の前方には第１の浄化手段９が配置さ
れている。

【００４４】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２５から加熱室１４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２５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
や高周波発熱体１５を冷却することになる。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。

【００４５】一方、高周波発熱体１５の後方に配置され
た三元触媒体２９は高周波エネルギで加熱された高周波
発熱体１５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。この加熱によって三元触媒体２９に担
持された触媒２２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され、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１０より大気に排出される。

【００４６】

【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。

【００４７】（１）本発明における第２の浄化手段が第
１の浄化手段の後方に配置していることおよび第２の浄
化手段を構成している高周波発熱体には高周波の吸収特
性に優れた高周波吸収材料と触媒を担持しているので、
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させることができ、
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することができる。

【００４８】（２）第２の浄化手段の前方に配置した第
１の浄化手段がエンジン始動直後の排気ガス中の有害物
質を一時的に吸着するので排気ガス中の有害物質の第２
の浄化手段への流入が抑制され、浄化性能が一層向上す
る。

【００４９】（３）高周波発熱体の後方に、排気ガスに
よる熱や高周波発熱体から放出される熱によって加熱さ
れる三元触媒体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。

【００５０】（４）本発明の第２の浄化手段を構成する
高周波発熱体に高い高周波吸収特性をもつ高周波吸収材
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。

【００５１】（５）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、前記高
周波発熱体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。

【００５２】（６）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第１の浄化
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
でより高い排気ガスの浄化性能を得ることができる。

【００５３】（７）第２の浄化手段は第１の浄化手段の
後方に配置されるので自動車が走行状態に入り排気ガス
温度が高くなってもこの高温排気ガスに曝されることが
ないので第２の浄化手段を構成する高周波発熱体の熱的
劣化が防止され、高い耐久性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における内燃機関用排気ガス
浄化装置の構成図

【図２】本発明の一実施例における第２の浄化手段の外
観図

【図３】本発明の一実施例における第２の浄化手段の一
部断面図

【図４】本発明の他の実施例における内燃機関用排気ガ
ス浄化装置の構成図

【図５】従来の排ガス浄化装置の構成図

【符号の説明】

９第１の浄化手段１０排気管１１浄化室１２三元触媒体１３第２の浄化手段１４加熱室１５高周波発熱体１７高周波発振器２１高周波吸収材料２２触媒２３無機質バインダ２４セラミック繊維

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気ガスを排出する排気管内に
設けられ、前記排気ガスの熱によって加熱され排気ガス
中に含まれる有害物質を分解する第１の浄化手段と、排
気ガスの流れに対し前記第１の浄化手段の後方の排気管
内に配置され、高周波エネエルギによって加熱され排気
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
を備えた内燃機関用排気ガス浄化装置。
【請求項２】内燃機関の排気ガスを排出する排気管内に
設けられ、前記排気ガスの熱によって加熱され排気ガス
中に含まれる有害物質を分解する第１の浄化手段と、排
気ガスの流れに対し前記第１の浄化手段の後方の排気管
内に配置され、高周波エネルギによって加熱され排気ガ
ス中に含まれる有害物質を分解する第２の浄化手段と、
前記第２の浄化手段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。
【請求項３】有害物質を浄化する第２の浄化手段は、排
気管の途中に設けられた加熱室と、前記加熱室に給電す
る高周波エネルギを発生する高周波発振器と、前記加熱
室に収納され、前記高周波エネルギの吸収による自己発
熱機能と有害物質を分解する触媒機能を有する高周波発
熱体とから構成される請求項１または２記載の内燃機関
用排気ガス浄化装置。
【請求項４】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
バインダとからなる請求項３記載の内燃機関用排気ガス
浄化装置。
【請求項５】高周波を吸収する高周波吸収材料は半導体
材料からなる請求項４記載の内燃機関用排気ガス浄化装
置。
【請求項６】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、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
複合酸化物の少なくとも１種からなる請求項４記載の内
燃機関用排気ガス浄化装置。
【請求項７】触媒が白金、ロジウム、パラジウムの金
属、銅、マンガン、コバルトの酸化物、ペロブスカイト
型複合酸化物の少なくとも１種からなる請求項４記載の
内燃機関用排気ガス浄化装置。
【請求項８】有害物質を分解する第１の浄化手段は金
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。