JPH0549939A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化装置Info
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01N3/202—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means using microwaves
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は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、マイクロ波エネルギーを利用
して極めて短時間で浄化手段を加熱昇温させ、エンジン
のコールドスタート時の有害物質を浄化できると共に信
頼性の高い排気ガス浄化装置を提供することを目的とし
ている。 【構成】 セラミック担体に電波吸収体１８と必要に応
じて触媒１９を担持した浄化手段９にマイクロ波エネル
ギーを用いて加熱せしめる浄化手段９と加熱室８に加熱
した空気を供給する構成とした。この構成によって浄化
手段９は排気ガスを分解するのに必要な高温に短時間で
達成することができるので、排気ガス中に含まれる有害
物質を効率的に浄化することができる。
する装置に関するもので、マイクロ波エネルギーを利用
して極めて短時間で浄化手段を加熱昇温させ、エンジン
のコールドスタート時の有害物質を浄化できると共に信
頼性の高い排気ガス浄化装置を提供することを目的とし
ている。 【構成】 セラミック担体に電波吸収体１８と必要に応
じて触媒１９を担持した浄化手段９にマイクロ波エネル
ギーを用いて加熱せしめる浄化手段９と加熱室８に加熱
した空気を供給する構成とした。この構成によって浄化
手段９は排気ガスを分解するのに必要な高温に短時間で
達成することができるので、排気ガス中に含まれる有害
物質を効率的に浄化することができる。
Description
【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、一酸化炭素などを
浄化する触媒体をマイクロ波エネルギーを利用して加熱
昇温させる装置に関するものである。
ら排出される排気ガス中の炭化水素、一酸化炭素などを
浄化する触媒体をマイクロ波エネルギーを利用して加熱
昇温させる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】大気汚染の発生源の一つとして自動車か
ら排出される汚染物質が問題視され、１９６５年初めか
ら徐々に自動車排気ガスの規制が実施されてきた。近
年、世界各国ではこのような大気汚染物質の排出規制が
強化される動きにあり、特に自動車の排気ガスに関する
規制は従来の濃度規制から総量規制へ移行され、規制値
自体も大幅な強化改善となっている。
ら排出される汚染物質が問題視され、１９６５年初めか
ら徐々に自動車排気ガスの規制が実施されてきた。近
年、世界各国ではこのような大気汚染物質の排出規制が
強化される動きにあり、特に自動車の排気ガスに関する
規制は従来の濃度規制から総量規制へ移行され、規制値
自体も大幅な強化改善となっている。
【０００３】自動車の中でもガソリン車は排気ガス中に
含まれる炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物の排出規制
の強化が行われる。これら汚染物質の浄化方法として複
合渦流燃焼、希薄燃焼などのエンジン燃焼方式や触媒に
よる後処理方式などがあるが、現在は技術的にも経済的
にも優れている触媒による後処理方式が実用化されてい
る。この後処理方式に用いられる触媒体としては炭化水
素、一酸化炭素を酸化し、無害な炭酸ガス、水蒸気に変
換する酸化触媒（窒素酸化物低減のためＥＧＲなどを併
用することがある）と、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体があり、この三元触媒体は主とし
て乗用車に搭載されている。
含まれる炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物の排出規制
の強化が行われる。これら汚染物質の浄化方法として複
合渦流燃焼、希薄燃焼などのエンジン燃焼方式や触媒に
よる後処理方式などがあるが、現在は技術的にも経済的
にも優れている触媒による後処理方式が実用化されてい
る。この後処理方式に用いられる触媒体としては炭化水
素、一酸化炭素を酸化し、無害な炭酸ガス、水蒸気に変
換する酸化触媒（窒素酸化物低減のためＥＧＲなどを併
用することがある）と、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体があり、この三元触媒体は主とし
て乗用車に搭載されている。
【０００４】図４は乗用車に搭載されている従来の排ガ
ス浄化装置を示す。同図において、１はエンジン、２は
排気マニホールド、３は内燃機関の排気ガスを排出する
排気管、４は三元触媒体、５は三元触媒体４を収納する
触媒室、６は三元触媒体４を触媒室５に保持するための
支持部材であり、この支持部材は三元触媒体４の外周と
触媒室５の内壁との間の断熱機能を兼ね備えている。７
はマフラーである。従来の排ガス浄化装置は三元触媒体
４と触媒室５から構成され、触媒室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４は触媒室５の内部に同心円上に配置されてい
る。三元触媒体４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。
ス浄化装置を示す。同図において、１はエンジン、２は
排気マニホールド、３は内燃機関の排気ガスを排出する
排気管、４は三元触媒体、５は三元触媒体４を収納する
触媒室、６は三元触媒体４を触媒室５に保持するための
支持部材であり、この支持部材は三元触媒体４の外周と
触媒室５の内壁との間の断熱機能を兼ね備えている。７
はマフラーである。従来の排ガス浄化装置は三元触媒体
４と触媒室５から構成され、触媒室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４は触媒室５の内部に同心円上に配置されてい
る。三元触媒体４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。
【０００５】上記構成においてエンジン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４のハニカム構造を構成する各
々のセルを通過してマフラー７を介して大気に排気され
る。この時、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４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４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４
はエンジン始動時のコールドスタート以外の定常走行中
は排気ガスの熱によって触媒効果が発揮できる温度に到
達しているが、エンジン始動時のコールドスタートでは
触媒として機能する温度に到達するのに約１分を必要と
し、それまでは有害な炭化水素、一酸化炭素や窒素酸化
物は排気ガスが大気に排出されることになる。自動車の
排気ガスに関する規制は従来の濃度規制から総量規制へ
移行され、規制値自体も大幅な強化される中でこのコー
ルドスタート時の汚染物質の排出も大きな課題である。
特に炭化水素は人類に有害な紫外線を吸収する大気圏内
のオゾンと結合し、オゾン層の崩壊を来す物質であり、
大幅な規制強化がなされつつある。
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４のハニカム構造を構成する各
々のセルを通過してマフラー７を介して大気に排気され
る。この時、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４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４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４
はエンジン始動時のコールドスタート以外の定常走行中
は排気ガスの熱によって触媒効果が発揮できる温度に到
達しているが、エンジン始動時のコールドスタートでは
触媒として機能する温度に到達するのに約１分を必要と
し、それまでは有害な炭化水素、一酸化炭素や窒素酸化
物は排気ガスが大気に排出されることになる。自動車の
排気ガスに関する規制は従来の濃度規制から総量規制へ
移行され、規制値自体も大幅な強化される中でこのコー
ルドスタート時の汚染物質の排出も大きな課題である。
特に炭化水素は人類に有害な紫外線を吸収する大気圏内
のオゾンと結合し、オゾン層の崩壊を来す物質であり、
大幅な規制強化がなされつつある。
【０００６】最近では上記有害な排気ガスの排出を低減
し、触媒の耐久性向上、触媒体の小型化を図るため、担
体としてコーディエライトのセラミックハニカム構造体
の代わりにメタルハニカム構造体の検討もなされたが、
トータルの熱容量が増大するので触媒として機能する温
度に到達する時間はセラミックハニカム構造体のものと
同等もしくはそれ以上の結果であった。
し、触媒の耐久性向上、触媒体の小型化を図るため、担
体としてコーディエライトのセラミックハニカム構造体
の代わりにメタルハニカム構造体の検討もなされたが、
トータルの熱容量が増大するので触媒として機能する温
度に到達する時間はセラミックハニカム構造体のものと
同等もしくはそれ以上の結果であった。
【０００７】また従来の三元触媒体の前面に配置したメ
タルハニカムをバーナで加熱する方法は加熱範囲が狭
く、短時間でメタルハニカム全体を触媒として機能する
温度にすることは困難であるとともに、バーナの加熱手
段からも炭化水素が発生するという問題があった。
タルハニカムをバーナで加熱する方法は加熱範囲が狭
く、短時間でメタルハニカム全体を触媒として機能する
温度にすることは困難であるとともに、バーナの加熱手
段からも炭化水素が発生するという問題があった。
【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）を必要とし、駆動電源を自動
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。
る方法は大電力（大電流）を必要とし、駆動電源を自動
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】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成におい
て、三元触媒体は排気ガスによって加熱されて触媒とし
て機能する温度に到達するのに約１分かかり、この状況
は現在の排気ガス規制をクリアしているものの、今後さ
らに強化される排気ガス規制に対しては上記コールドス
タート時の排気ガス中の有害物質の排出量の課題解決が
必要で有り、現状の排ガス浄化装置でこれをクリアする
ことは困難である。
て、三元触媒体は排気ガスによって加熱されて触媒とし
て機能する温度に到達するのに約１分かかり、この状況
は現在の排気ガス規制をクリアしているものの、今後さ
らに強化される排気ガス規制に対しては上記コールドス
タート時の排気ガス中の有害物質の排出量の課題解決が
必要で有り、現状の排ガス浄化装置でこれをクリアする
ことは困難である。
【００１０】本発明は上記課題を解決するもので、マイ
クロ波エネルギー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短時間に急速加熱し、コールド
スタート時の排気ガス中の有害物質を低減し、より効果
的な浄化性能を得ると共に、マイクロ波エネルギー発生
源の駆動電源を自動車電源から十分に供給できる装置を
提供することを目的としたものである。
クロ波エネルギー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短時間に急速加熱し、コールド
スタート時の排気ガス中の有害物質を低減し、より効果
的な浄化性能を得ると共に、マイクロ波エネルギー発生
源の駆動電源を自動車電源から十分に供給できる装置を
提供することを目的としたものである。
【００１１】
【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に設け
られた加熱室と、前記加熱室に収納され前記内燃機関の
排気ガス中に含まれる有害物質を浄化する触媒と、マイ
クロ波エネルギーを吸収する電波吸収材料のハニカム構
造体とからなる浄化手段と、前記加熱室に給電するマイ
クロ波エネルギーを発生するマイクロ波発生手段と、前
記加熱室に空気を供給する送風手段と、送風手段からの
空気を加熱する加熱手段を備えた構成としている。
するため、内燃機関の排気ガスを排出する排気管に設け
られた加熱室と、前記加熱室に収納され前記内燃機関の
排気ガス中に含まれる有害物質を浄化する触媒と、マイ
クロ波エネルギーを吸収する電波吸収材料のハニカム構
造体とからなる浄化手段と、前記加熱室に給電するマイ
クロ波エネルギーを発生するマイクロ波発生手段と、前
記加熱室に空気を供給する送風手段と、送風手段からの
空気を加熱する加熱手段を備えた構成としている。
【００１２】
【作用】本発明の上記構成によって、前記加熱室に酸素
を含む気体を供給する送風手段を設けた構成にすること
によって排気ガス中に含まれている炭化水素や一酸化炭
素の酸化分解に必要な酸素を充分に供給することができ
る。従って、マイクロ波エネルギーにより加熱された前
記浄化手段に前記送風手段からの酸素を含む気体を供給
することによって炭化水素や一酸化炭素の酸化反応の進
行を促進できるのでより高い有害物質の浄化性能を得る
ことができる。
を含む気体を供給する送風手段を設けた構成にすること
によって排気ガス中に含まれている炭化水素や一酸化炭
素の酸化分解に必要な酸素を充分に供給することができ
る。従って、マイクロ波エネルギーにより加熱された前
記浄化手段に前記送風手段からの酸素を含む気体を供給
することによって炭化水素や一酸化炭素の酸化反応の進
行を促進できるのでより高い有害物質の浄化性能を得る
ことができる。
【００１３】また、ガソリン車のエンジンを始動すると
同時にマイクロ波エネルギーが加熱室に給電され、前記
加熱室に収納されている排気ガス中の有害物質を分解す
る浄化手段が加熱される。この時前記浄化手段はマイク
ロ波エネルギーを効率的に吸収される電波吸収体を用い
るので極めて短時間で排気ガス中に含まれている有害物
質である炭化水素や一酸化炭素を分解する温度に昇温さ
れる。また、送風手段から加熱室に前記有害物質の酸化
分解に必要なシーズヒーターなどで加熱された酸素を含
む気体を供給することによって酸素の運動が活性化され
て上記反応をスムーズに行うことができ、排気ガス中の
炭化水素や一酸化炭素を含む排気ガスは完全に無害であ
る水蒸気と炭酸ガスに変換され、より高い有害物質の浄
化性能をえることができる。
同時にマイクロ波エネルギーが加熱室に給電され、前記
加熱室に収納されている排気ガス中の有害物質を分解す
る浄化手段が加熱される。この時前記浄化手段はマイク
ロ波エネルギーを効率的に吸収される電波吸収体を用い
るので極めて短時間で排気ガス中に含まれている有害物
質である炭化水素や一酸化炭素を分解する温度に昇温さ
れる。また、送風手段から加熱室に前記有害物質の酸化
分解に必要なシーズヒーターなどで加熱された酸素を含
む気体を供給することによって酸素の運動が活性化され
て上記反応をスムーズに行うことができ、排気ガス中の
炭化水素や一酸化炭素を含む排気ガスは完全に無害であ
る水蒸気と炭酸ガスに変換され、より高い有害物質の浄
化性能をえることができる。
【００１４】また、ガソリン車のエンジンを始動すると
同時にマイクロ波エネルギーが加熱室に給電され、前記
加熱室に収納されている排気ガス中の有害物質を分解す
る浄化手段が加熱される。この時前記浄化手段はマイク
ロ波エネルギーを効率的に吸収される電波吸収体を用い
るので極めて短時間で排気ガス中に含まれている有害物
質である炭化水素や一酸化炭素を分解する温度に昇温さ
れる。また、送風手段から加熱室に前記有害物質の酸化
分解に必要なシーズヒーターなどで加熱された酸素を含
む気体を供給することによって担体がマイクロ波エネル
ギーとこの加熱させた気体の熱によって昇温が加速され
る。従って、排気ガスの浄化を行う担体の温度はより高
くなり触媒の活性化能力が高まり、排気ガス中の炭化水
素や一酸化炭素を含む排気ガスは完全に無害である水蒸
気と炭酸ガスに変換され、より高い有害物質の浄化を効
率的に行える。
同時にマイクロ波エネルギーが加熱室に給電され、前記
加熱室に収納されている排気ガス中の有害物質を分解す
る浄化手段が加熱される。この時前記浄化手段はマイク
ロ波エネルギーを効率的に吸収される電波吸収体を用い
るので極めて短時間で排気ガス中に含まれている有害物
質である炭化水素や一酸化炭素を分解する温度に昇温さ
れる。また、送風手段から加熱室に前記有害物質の酸化
分解に必要なシーズヒーターなどで加熱された酸素を含
む気体を供給することによって担体がマイクロ波エネル
ギーとこの加熱させた気体の熱によって昇温が加速され
る。従って、排気ガスの浄化を行う担体の温度はより高
くなり触媒の活性化能力が高まり、排気ガス中の炭化水
素や一酸化炭素を含む排気ガスは完全に無害である水蒸
気と炭酸ガスに変換され、より高い有害物質の浄化を効
率的に行える。
【００１５】
【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。
説明する。
【００１６】図１において、３は内燃機関の排気ガスを
排出する排気管、８は排気管の途中に設けられた加熱
室、９は加熱室８内に収納された排気ガスが通過する間
に排気ガスに含まれる有害物質である炭化水素や一酸化
炭素を分解する浄化手段、１０は加熱室８内に浄化手段
９を保持するための支持部材であり、この支持部材は浄
化手段９の外周と加熱室８の内壁との間の断熱機能を兼
ね備えている。１１は加熱室８に給電するマイクロ波エ
ネルギーを供給する高周波発振器、１２は高周波発振器
１１を冷却する冷却手段、１３は高周波発振器１２から
発生したマイクロ波エネルギーを加熱室に伝播させるた
めの導波管、１４および１５は加熱室８を形成するため
のマイクロ波遮蔽手段であり、多数のパンチング孔を有
する金属板あるいは貫通孔を有する金属のハニカム構造
体から構成される。１６は加熱室の排気温度を検知し、
加熱室８内の温度上昇を検知するための排気温度センサ
である。２１は加熱室８に酸素を含む気体を供給する送
風手段であり、２２は前記気体を加熱室８に導く導風
管、２３は前記導風管に設けられた加熱手段である。
排出する排気管、８は排気管の途中に設けられた加熱
室、９は加熱室８内に収納された排気ガスが通過する間
に排気ガスに含まれる有害物質である炭化水素や一酸化
炭素を分解する浄化手段、１０は加熱室８内に浄化手段
９を保持するための支持部材であり、この支持部材は浄
化手段９の外周と加熱室８の内壁との間の断熱機能を兼
ね備えている。１１は加熱室８に給電するマイクロ波エ
ネルギーを供給する高周波発振器、１２は高周波発振器
１１を冷却する冷却手段、１３は高周波発振器１２から
発生したマイクロ波エネルギーを加熱室に伝播させるた
めの導波管、１４および１５は加熱室８を形成するため
のマイクロ波遮蔽手段であり、多数のパンチング孔を有
する金属板あるいは貫通孔を有する金属のハニカム構造
体から構成される。１６は加熱室の排気温度を検知し、
加熱室８内の温度上昇を検知するための排気温度センサ
である。２１は加熱室８に酸素を含む気体を供給する送
風手段であり、２２は前記気体を加熱室８に導く導風
管、２３は前記導風管に設けられた加熱手段である。
【００１７】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３を通り、加熱室８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
炭素の有害物質は浄化手段９によって浄化され、浄化さ
れた排気ガスは酸化還元反応によって炭化水素、一酸化
炭素や窒素酸化物は更に浄化されてマフラーを経由して
大気に排気される。
の矢印で示した方向から排気管３を通り、加熱室８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
炭素の有害物質は浄化手段９によって浄化され、浄化さ
れた排気ガスは酸化還元反応によって炭化水素、一酸化
炭素や窒素酸化物は更に浄化されてマフラーを経由して
大気に排気される。
【００１８】図２は本発明に関連する排気ガス浄化装置
に用いられる浄化手段９の外観を示すものである。浄化
手段９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
る多孔質のコルゲート加工やアルミナ、シリカ、マグナ
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作られる。そして、
上述したハニカム構造体からなる担体にマイクロ波エネ
ルギーを吸収する電波吸収体や必要に応じて排気ガス中
の有害物質を低温で分解する触媒が担持される。
に用いられる浄化手段９の外観を示すものである。浄化
手段９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
る多孔質のコルゲート加工やアルミナ、シリカ、マグナ
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作られる。そして、
上述したハニカム構造体からなる担体にマイクロ波エネ
ルギーを吸収する電波吸収体や必要に応じて排気ガス中
の有害物質を低温で分解する触媒が担持される。
【００１９】図３は前記電波吸収体や触媒を担持した状
態を示す浄化手段９の一部断面図である。同図（ａ）は
ハニカム構造体からなる担体がセラミック繊維から構成
される場合であり、１７はセラミック繊維、１８は電波
吸収体、１９は触媒を示している。セラミック繊維１７
から構成されるシートは多孔質であり電波吸収体１８、
触媒１９は前記シートだけでなく、多孔質の孔にも担持
される。一方、同図（ｂ）はハニカム構造体からなる担
体がセラミック粉末から構成された場合であり、２０は
前記粉末からなる隔壁を示している。このセラミック隔
壁２０は緻密であるので電波吸収体１８、触媒１９のほ
とんどは隔壁の表面に担持された状態になる。
態を示す浄化手段９の一部断面図である。同図（ａ）は
ハニカム構造体からなる担体がセラミック繊維から構成
される場合であり、１７はセラミック繊維、１８は電波
吸収体、１９は触媒を示している。セラミック繊維１７
から構成されるシートは多孔質であり電波吸収体１８、
触媒１９は前記シートだけでなく、多孔質の孔にも担持
される。一方、同図（ｂ）はハニカム構造体からなる担
体がセラミック粉末から構成された場合であり、２０は
前記粉末からなる隔壁を示している。このセラミック隔
壁２０は緻密であるので電波吸収体１８、触媒１９のほ
とんどは隔壁の表面に担持された状態になる。
【００２０】またハニカム構造体はそれそのものでもハ
ニカム構造体の形状を維持し、それ自身がマイクロ波エ
ネルギーを吸収して発熱する炭化珪素などを使用するこ
ともできる。
ニカム構造体の形状を維持し、それ自身がマイクロ波エ
ネルギーを吸収して発熱する炭化珪素などを使用するこ
ともできる。
【００２１】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基本的な浄化プロセスを
説明する。
気ガス中に含まれる有害物質の基本的な浄化プロセスを
説明する。
【００２２】ガソリン車のエンジンが起動されると制御
部（図示せず）からの指令により高周波発振器１１がマ
イクロ波エネルギーを発生させる。このマイクロ波エネ
ルギーは導波管内を伝播して浄化手段９を収納している
加熱室８に給電される。浄化手段９を構成している電波
吸収体１８が給電されたマイクロ波エネルギーを吸収す
る。ハニカム構造体の表面に担持した電波吸収体１８は
この内部変換された熱エネルギーによって極めて短時間
に自ら温度上昇する。一方、エンジンから排出された炭
化水素や一酸化炭素などの有害物質を含む排気ガスは排
気管３を通り浄化手段９を収納した加熱室８に流入す
る。この加熱室８に流入した排気ガスはマイクロ波エネ
ルギーによって高温になっている電波吸収体１８、触媒
１９で構成されている浄化手段に接触することで前述の
炭化水素や一酸化炭素は排気ガス中に含まれている酸素
と反応して、無害である水蒸気と炭酸ガスに分解され
る。更にマフラー７を通過して大気に放出される。
部（図示せず）からの指令により高周波発振器１１がマ
イクロ波エネルギーを発生させる。このマイクロ波エネ
ルギーは導波管内を伝播して浄化手段９を収納している
加熱室８に給電される。浄化手段９を構成している電波
吸収体１８が給電されたマイクロ波エネルギーを吸収す
る。ハニカム構造体の表面に担持した電波吸収体１８は
この内部変換された熱エネルギーによって極めて短時間
に自ら温度上昇する。一方、エンジンから排出された炭
化水素や一酸化炭素などの有害物質を含む排気ガスは排
気管３を通り浄化手段９を収納した加熱室８に流入す
る。この加熱室８に流入した排気ガスはマイクロ波エネ
ルギーによって高温になっている電波吸収体１８、触媒
１９で構成されている浄化手段に接触することで前述の
炭化水素や一酸化炭素は排気ガス中に含まれている酸素
と反応して、無害である水蒸気と炭酸ガスに分解され
る。更にマフラー７を通過して大気に放出される。
【００２３】排気ガス中の炭化水素や一酸化炭素を分解
し、水蒸気や炭酸ガスに変換するには酸素が必要とな
る。しかし、ガソリン車を理論空燃比近辺で効率的にエ
ンジンが運転する場合は排ガス中の酸素濃度は極めて希
薄な状態であり、上記反応がスムーズに行われない問題
が発生する。送風手段２２から加熱室８に前記有害物質
の酸化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おこなうことができる。更に
前記気体を加熱して加熱室８に送るとこによって酸素の
活性化、電波吸収体の昇温を早め触媒の活性化を促進で
き、これによって排気ガス中に含まれる有害物質の浄化
性能を更に高めることができる。図１に示す内燃機関用
排気ガス浄化装置の構成において、図面中の２１は加熱
室８に酸素を含む気体を供給する送風手段であり、この
送風手段２１は送風機あるいはポンプを用い、前記気体
は導風管２２を通り加熱室８に導かれる。導風管２２の
内部にはシーズヒータなどの加熱手段２３が設けられて
おり、加熱室８に送り込まれる空気を加熱している。加
熱室８に送られた加熱された空気は前記浄化手段を加熱
する。
し、水蒸気や炭酸ガスに変換するには酸素が必要とな
る。しかし、ガソリン車を理論空燃比近辺で効率的にエ
ンジンが運転する場合は排ガス中の酸素濃度は極めて希
薄な状態であり、上記反応がスムーズに行われない問題
が発生する。送風手段２２から加熱室８に前記有害物質
の酸化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おこなうことができる。更に
前記気体を加熱して加熱室８に送るとこによって酸素の
活性化、電波吸収体の昇温を早め触媒の活性化を促進で
き、これによって排気ガス中に含まれる有害物質の浄化
性能を更に高めることができる。図１に示す内燃機関用
排気ガス浄化装置の構成において、図面中の２１は加熱
室８に酸素を含む気体を供給する送風手段であり、この
送風手段２１は送風機あるいはポンプを用い、前記気体
は導風管２２を通り加熱室８に導かれる。導風管２２の
内部にはシーズヒータなどの加熱手段２３が設けられて
おり、加熱室８に送り込まれる空気を加熱している。加
熱室８に送られた加熱された空気は前記浄化手段を加熱
する。
【００２４】上述した構成の排気ガス浄化装置よる浄化
手段における昇温特性は図３（ａ）に示す約２００ccの
セラミック繊維のハニカム構造体からなる担体に電波吸
収体として酸化亜鉛を担持し、図１に示した排気ガス浄
化装置の構成でマイクロ波エネルギーの給電時の消費電
力を約１kWとした場合、給電３０秒後の温度は約６５０
度であった。また、酸化亜鉛の代わりに銅、マンガン、
コバルトの酸化物の混合物を用いた場合は６００度であ
った。また、上記構成及び条件で排気ガスのモデルガス
としてプロピレンガスの８００ppm 濃度を用いて、炭化
水素分析計でその浄化性能を評価したところマイクロ波
エネルギー給電後１分間において累積で７０％の浄化率
を得た。なお触媒を担持せず電波吸収体のみを用いた時
でさえ５０％以上の浄化性能が得られた。
手段における昇温特性は図３（ａ）に示す約２００ccの
セラミック繊維のハニカム構造体からなる担体に電波吸
収体として酸化亜鉛を担持し、図１に示した排気ガス浄
化装置の構成でマイクロ波エネルギーの給電時の消費電
力を約１kWとした場合、給電３０秒後の温度は約６５０
度であった。また、酸化亜鉛の代わりに銅、マンガン、
コバルトの酸化物の混合物を用いた場合は６００度であ
った。また、上記構成及び条件で排気ガスのモデルガス
としてプロピレンガスの８００ppm 濃度を用いて、炭化
水素分析計でその浄化性能を評価したところマイクロ波
エネルギー給電後１分間において累積で７０％の浄化率
を得た。なお触媒を担持せず電波吸収体のみを用いた時
でさえ５０％以上の浄化性能が得られた。
【００２５】また上述のハニカム構造体からなる担体に
電波吸収体と共に一酸化炭素や炭化水素を低温で分解す
る触媒を担持することにより浄化性能を向上させること
ができるが、この触媒としては白金、ロジューム、パラ
ジューム、ペロブスカイト形複合酸化物が挙げられる。
触媒としてパラジュームを担持し、上記と同様な条件で
評価したところ、約８０％の浄化性能が得られた。
電波吸収体と共に一酸化炭素や炭化水素を低温で分解す
る触媒を担持することにより浄化性能を向上させること
ができるが、この触媒としては白金、ロジューム、パラ
ジューム、ペロブスカイト形複合酸化物が挙げられる。
触媒としてパラジュームを担持し、上記と同様な条件で
評価したところ、約８０％の浄化性能が得られた。
【００２６】
【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。
排気ガス浄化装置によれば、以下の効果が得られる。
【００２７】（１）本発明における浄化手段はマイクロ
波を効率的に吸収する電波吸収材を用いているので極め
て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昇温し、酸化分解反応
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。窒素酸化物をもエンジン起動時から早い時点で
浄化出来る。したがって自動車エンジンのコールドスタ
ート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。
波を効率的に吸収する電波吸収材を用いているので極め
て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昇温し、酸化分解反応
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。窒素酸化物をもエンジン起動時から早い時点で
浄化出来る。したがって自動車エンジンのコールドスタ
ート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。
【００２８】（２）本発明における浄化手段は加熱室に
供給する空気の温度とマイクロ波を効率的に吸収する電
波吸収材を用いて触媒効果が出る温度に昇温するので極
めて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昇温し、酸化分解反
応によって無害である水蒸気と炭酸ガスに変換すること
ができる。したがって自動車エンジンのコールドスター
ト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。
供給する空気の温度とマイクロ波を効率的に吸収する電
波吸収材を用いて触媒効果が出る温度に昇温するので極
めて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昇温し、酸化分解反
応によって無害である水蒸気と炭酸ガスに変換すること
ができる。したがって自動車エンジンのコールドスター
ト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。
【００２９】（３）また前記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、有害物質である炭
化水素や一酸化炭素の分解反応を低温で起こさせること
ができるので浄化性能が一層向上するとともにマイクロ
波エネルギー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。
で分解する触媒を用いることにより、有害物質である炭
化水素や一酸化炭素の分解反応を低温で起こさせること
ができるので浄化性能が一層向上するとともにマイクロ
波エネルギー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。
【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
浄化装置の構成図
【図２】同浄化手段の外観図
【図３】同浄化手段の一部断面図
【図４】従来の排ガス浄化装置の構成図
３ 排気管 ８ 加熱室 ９ 浄化手段 １１ 高周波発振器 ２１ 送風手段 ２３ 加熱手段
Claims (1)
- 【請求項１】排気ガスに含まれている有害物質をマイク
ロ波エネルギーによって発生する熱をもって浄化する排
気ガス浄化装置において、マイクロ波エネルギーを発生
する高周波発振器と、内燃機関の排気ガスを排出する排
気管の途中に設けられかつ、前記マイクロ波エネルギー
によって加熱される浄化手段を収納する加熱室と、空気
を供給する送風手段と、送風手段からの空気を加熱する
加熱手段を備えた排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3215087A JPH0549939A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3215087A JPH0549939A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 排気ガス浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0549939A true JPH0549939A (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=16666539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3215087A Pending JPH0549939A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0549939A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004110584A2 (en) * | 2003-06-09 | 2004-12-23 | George Thompson | High energy field air purifier |
| WO2004105808A3 (en) * | 2003-05-28 | 2005-07-28 | George Thompson | Combined high energy field air sterilizer and absorption chiller/cooler |
| CN104047680A (zh) * | 2014-05-20 | 2014-09-17 | 周家镳 | 燃油汽车尾气二氧化碳仿生净化器 |
-
1991
- 1991-08-27 JP JP3215087A patent/JPH0549939A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004105808A3 (en) * | 2003-05-28 | 2005-07-28 | George Thompson | Combined high energy field air sterilizer and absorption chiller/cooler |
| WO2004110584A2 (en) * | 2003-06-09 | 2004-12-23 | George Thompson | High energy field air purifier |
| WO2004110584A3 (en) * | 2003-06-09 | 2005-02-17 | George Thompson | High energy field air purifier |
| CN104047680A (zh) * | 2014-05-20 | 2014-09-17 | 周家镳 | 燃油汽车尾气二氧化碳仿生净化器 |
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