JPH0617643A - 排ガス浄化装置 - Google Patents

排ガス浄化装置

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JPH0617643A
JPH0617643A JP4175453A JP17545392A JPH0617643A JP H0617643 A JPH0617643 A JP H0617643A JP 4175453 A JP4175453 A JP 4175453A JP 17545392 A JP17545392 A JP 17545392A JP H0617643 A JPH0617643 A JP H0617643A
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JP
Japan
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exhaust gas
catalyst
silicon carbide
porous body
gas purifying
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Withdrawn
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JP4175453A
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English (en)
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Takao Inukai
崇雄 犬飼
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • F01N3/202Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means using microwaves
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直接通電加熱の問題点を解決し急速加熱が可
能で通気性・耐酸化性に優れ且つ通電用の電極を必要と
しない触媒ヒーターを提供することを目的とする。 【構成】 排ガス流路10の途中に炭化珪素質の多孔体
12が該流路内を横断するように設けられている。この
流路の管壁部には、マイクロ波照射口14が開口され、
該マイクロ波照射口14の外側に導波管16を介してマ
グネトロン18が配設されている。この炭化珪素質の多
孔体12の下流側に排ガス浄化触媒を担持した触媒担体
20が設けられている。 【効果】 急速加熱が可能で、耐酸化性及び耐久性に優
れ、しかも通電用電極が不要である。エンジンのスター
ト直後から排ガス中の有害成分を効率良く除去すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車エンジン等の燃焼
・排出ガスを浄化するための排ガス浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、自動車エンジンの燃焼排ガス中の
一酸化炭素・窒素酸化物・炭化水素等の有害成分はセラ
ミックス多孔体(コウジエライト・ハニカム)やステン
レス・ハニカム等の触媒担体に担持された白金−パラジ
ウム系触媒によって酸化又は還元されて無害化されてい
る。
【0003】上記触媒は約250℃以上でないと触媒活
性を示さない為、エンジンスタート時に触媒が暖まって
いない間、排ガス中の上記有害成分が無害化されずに排
出される。この問題を解決する為、エンジンをスタート
させる前に、次の〜の様な方法で触媒を加熱し、3
0秒以内に250℃に昇温させることが試みられてい
る。 エンジンと触媒(触媒担体)との間に直接通電によ
る加熱ヒーターを設け、このヒーターでエンジン排ガス
を直接加熱する。 触媒(触媒担体)の周囲に加熱ヒーターを設け触媒
を加熱する。 導電体で触媒担体を作り、この触媒担体に直接通電
し自己加熱する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のエンジンと触
媒(触媒担体)との間に直接通電による加熱ヒーターを
設け、ヒーターを通過エンジン排ガスを直接加熱する方
式には、次のような問題がある。 (i) エンジン排ガスに直接曝される為、耐酸化性・
耐食性に優れ、圧損が少なく且つ電気抵抗が小さく通電
加熱の可能なヒーター材料を用いる必要があるが、これ
に適当する材料がない。 (ii) エンジン排ガスに直接曝される為、通電用電極
構造に問題がある。
【0005】上記の触媒(触媒担体)の周囲に加熱ヒ
ーターを設け触媒を加熱する方式には、次のような問題
がある。 (iii )触媒担体が多孔体の為、断熱材となってしまい
急速加熱が難しい。
【0006】上記の導電体で触媒担体を作り、この触
媒担体に直接通電し自己加熱する方式には次のような問
題がある。 (iV) 触媒担体は多孔体の為、均質に通電し加熱する
構造が難しい。 (v) 多孔体の為、通電用電極の構造に技術的難点が
ある。
【0007】本発明は以上述べた直接通電加熱の問題点
を解決し急速加熱が可能で通気性・耐酸化性に優れ且つ
通電用の電極を必要としない触媒ヒーターを提供するこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の排ガス浄化装
置は、排ガスの流路と、該流路に排ガスと接触するよう
に設けられた触媒担体と、該触媒担体に担持された排ガ
ス浄化触媒とを備えてなる排ガス浄化装置において、該
触媒担体の上流側の流路内に炭化珪素質の多孔体を設置
すると共に、この炭化珪素質の多孔体にマイクロ波を照
射するためのマグネトロンを設けたことを特徴とするも
のである。
【0009】請求項2の排ガス浄化装置は、排ガスの流
路と、該流路に排ガスと接触するように設けられた触媒
担体と、該触媒担体に担持された排ガス浄化触媒とを備
えてなる排ガス浄化装置において、該触媒担体を複数個
配置し、触媒担体の間に炭化珪素質の多孔体を設置する
と共に、この炭化珪素質の多孔体にマイクロ波を照射す
るためのマグネトロンを設けたことを特徴とするもので
ある。
【0010】請求項3の排ガス浄化装置は、排ガスの流
路と、該流路に排ガスと接触するように設けられた触媒
担体と、該触媒担体に担持された排ガス浄化触媒とを備
えてなる排ガス浄化装置において、前記触媒担体を炭化
珪素質の多孔体とすると共に、この炭化珪素質の多孔体
にマイクロ波を照射するためのマグネトロンを設けたこ
とを特徴とするものである。
【0011】
【作用】炭化珪素質の多孔体は、熱容量の小さい耐熱・
耐熱衝撃性のあるマイクロ波吸収材料であるので、マイ
クロ波により急速加熱される。従って、通電用の電極が
不要である。
【0012】なお、この炭化珪素質の多孔体は、耐酸化
性にきわめて優れる。
【0013】請求項1の排ガス浄化装置においては、触
媒担体の上流側に配置された炭化珪素質の多孔体を急速
加熱することにより、エンジンスタート直後の排ガスが
この炭化珪素質の多孔体で十分に加熱されてから触媒と
接する。このため、触媒の温度もすぐに250℃程度ま
で昇温される。
【0014】請求項2の排ガス浄化装置においても、炭
化珪素質の多孔体を急速加熱することにより、炭化珪素
質の多孔体と接するエンジンスタート直後の排ガスを十
分に加熱できる。そして、この加熱された排ガスによ
り、炭化珪素質の多孔体よりも下流側に配置された触媒
を急速に250℃程度まで昇温させることができる。
【0015】なお、加熱された炭化珪素質の多孔体から
の輻射熱によっても、炭化珪素質の多孔体近傍の触媒を
急速に昇温させることができる。
【0016】請求項3の排ガス浄化装置においては、触
媒担体自体をマグネトロンによって急速加熱できる。
【0017】なお、この場合、炭化珪素質の多孔体の誘
電加熱特性に悪影響を与えない程度に触媒を担持させる
のが好ましい。
【0018】
【実施例】以下、図面を参照して実施例について説明す
る。第1図に示す第1実施例において、排ガス流路10
の途中に炭化珪素質の多孔体12が該流路内を横断する
ように設けられている。この流路の管壁部には、マイク
ロ波照射口14が開口され、該マイクロ波照射口14の
外側に導波管16を介してマグネトロン18が配設され
ている。この炭化珪素質の多孔体12の下流側に、排ガ
ス浄化触媒を担持した触媒担体20が設けられている。
【0019】この排ガス浄化装置において、マグネトロ
ン18を作動させてマイクロ波を炭化珪素質の多孔体1
2に照射すると、この多孔体12が急速に加熱される。
そして、エンジンスタート直後の排ガスがこの多孔体1
2と接触して十分に加熱される。そして、この加熱され
た排ガスが触媒担体20と接触することにより、該触媒
担体20の触媒を急速に250℃程度以上に昇温させる
ことができる。
【0020】第2図は第2実施例に係る排ガス浄化装置
を示すものであり、触媒担体20aが流路10内に設け
られ、その下流側に別個の触媒担体20bが設けられて
いる。そして、両触媒担体20a、20bの間に炭化珪
素質の多孔体12が設けられている。この多孔体12に
マイクロ波を照射するために、マイクロ波照射口14、
導波管16及びマグネトロン18が設けられている。
【0021】この第2実施例においても、炭化珪素質の
多孔体12にマイクロ波を照射して急速加熱し、それと
接触する排ガスを加熱し、該多孔体12の下流側の触媒
担体20bの触媒を急速に250℃程度以上に昇温させ
ることができる。なお、触媒担体20a、20bが多孔
体の為、断熱材として働き、炭化珪素質多孔体12の昇
温がより容易となる。
【0022】第3図に示す第3実施例においては、触媒
担体20自体が炭化珪素製となっている。そして、この
触媒担体20にマイクロ波を照射するように、マイクロ
波照射口14、導波管16及びマグネトロン18が設け
られている。
【0023】この第3実施例では、マイクロ波を照射す
ることによって触媒担体20それ自体を急速に加熱で
き、それに担持された触媒を短時間で250℃以上に昇
温させることができる。
【0024】上記の炭化珪素質の多孔体は、その気孔率
及び開口率が高い程通気性が良く、エンジン出力に影響
を与えない。従って、本発明においては、炭化珪素質の
多孔体の気孔率を80%以上又は、開口率を70%以上
とするのが好ましい。
【0025】この炭化珪素質の多孔体は、通常の焼結法
や反応焼結法によっても製造可能であるが、最適なもの
は、マイクロ波透過性の多孔体の内外表面にSiC(炭
化珪素)をCVD(化学気相蒸着法)コートしたもの
か、カーボン等の多孔体基材の内外表面にSiCをCV
Dコートした後この基材を除去することにより製造した
ものである。
【0026】次に実験例について説明する。
【0027】(実施例1)気孔率87%、気孔径60P
PIのウレタンフォーム形骸化SiC多孔体を、第1図
の如く、エンジンと触媒担体の間の排ガスパイプの中に
設置した。そして、SiC多孔体の側面部より出力50
0Wの2.45GHZ のマイクロ波をSiC多孔体に照
射したところ、5秒間の照射でSiC多孔体は190℃
に、10秒間の照射で310℃、30秒間で約600℃
になり、エンジン排ガスの加熱に十分な発熱特性を示し
た。
【0028】(実施例2)第2図の如く、触媒担体を2
個に分割し、その間に開口率70%の厚さ10mmの開
口率70%のSiCハニカムとマイクロ波照射口を設け
た。この照射口より500Wの2.45GHZ のマイク
ロ波を照射したところ、SiCハニカムは5秒間で16
0℃、15秒間で300℃、30秒間で550℃になり
触媒を活性化するのに十分な加熱特性を示した。
【0029】
【発明の効果】以上の通り、本発明の請求項1〜3によ
ると、急速加熱が可能で、耐酸化性及び耐久性に優れ、
しかも通電用電極が不要な排ガス浄化装置が提供され
る。
【0030】この排ガス浄化装置によると、エンジンの
スタート直後から排ガス中の有害成分を効率良く除去す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例に係る排ガス浄化装置の断面図であ
る。
【図2】第2実施例に係る排ガス浄化装置の断面図であ
る。
【図3】第3実施例に係る排ガス浄化装置の断面図であ
る。
【符号の説明】
10 流路 12 炭化珪素質の多孔体 14 マイクロ波照射口 16 導波管 18 マグネトロン 20、20a、20b 触媒担体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排ガスの流路と、該流路に排ガスと接触
    するように設けられた触媒担体と、該触媒担体に担持さ
    れた排ガス浄化触媒とを備えてなる排ガス浄化装置にお
    いて、 該触媒担体の上流側の流路内に炭化珪素質の多孔体を設
    置すると共に、この炭化珪素質の多孔体にマイクロ波を
    照射するためのマグネトロンを設けたことを特徴とする
    排ガス浄化装置。
  2. 【請求項2】 排ガスの流路と、該流路に排ガスと接触
    するように設けられた触媒担体と、該触媒担体に担持さ
    れた排ガス浄化触媒とを備えてなる排ガス浄化装置にお
    いて、 該触媒担体を複数個配置し、触媒担体の間に炭化珪素質
    の多孔体を設置すると共に、この炭化珪素質の多孔体に
    マイクロ波を照射するためのマグネトロンを設けたこと
    を特徴とする排ガス浄化装置。
  3. 【請求項3】 排ガスの流路と、該流路に排ガスと接触
    するように設けられた触媒担体と、該触媒担体に担持さ
    れた排ガス浄化触媒とを備えてなる排ガス浄化装置にお
    いて、 前記触媒担体を炭化珪素質の多孔体とすると共に、この
    炭化珪素質の多孔体にマイクロ波を照射するためのマグ
    ネトロンを設けたことを特徴とする排ガス浄化装置。
JP4175453A 1992-07-02 1992-07-02 排ガス浄化装置 Withdrawn JPH0617643A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07222912A (ja) * 1994-02-15 1995-08-22 Zexel Corp 車両用排ガス浄化装置
KR20140141244A (ko) * 2013-05-31 2014-12-10 주식회사 엔바이온 유전성 열교환층을 구비하는 축열식 연소 설비 및 그에 사용되는 유전성 열교환층
WO2018131579A1 (ja) * 2017-01-13 2018-07-19 パナソニック株式会社 触媒加熱装置及び加熱装置
CN111780139A (zh) * 2020-07-07 2020-10-16 天津大学 一种微波快速预热VOCs催化氧化装置

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Effective date: 19991005