JPH0471620A - 高周波加熱排ガス浄化装置 - Google Patents

高周波加熱排ガス浄化装置

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JPH0471620A
JPH0471620A JP2180849A JP18084990A JPH0471620A JP H0471620 A JPH0471620 A JP H0471620A JP 2180849 A JP2180849 A JP 2180849A JP 18084990 A JP18084990 A JP 18084990A JP H0471620 A JPH0471620 A JP H0471620A
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JP
Japan
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catalyst
exhaust gas
frequency power
absorbing material
gas purification
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JP2180849A
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English (en)
Inventor
Ayumi Kiritooshi
切通 歩
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、たとえば自動車エンジン等から排出される未
燃焼の炭化水素、−酸化炭素、窒素酸化物を完全燃焼さ
せ、炭酸ガスと窒素、水に分解する排ガス浄化装置に関
するものである。
従来の技術 従来のこの種の排ガス浄化装置は、コーディエライトな
どの高密度のセラミックハニカム構造体の表面に表面積
を大きくするためにアルミナなどの微粒子をコーティン
グし、その上に白金、ロジウム、パラジウムなどの貴金
属触媒を担持した排ガス浄化触媒体を、自動車エンジン
から発生する排熱、又は電気ヒータなどの加熱手段を用
いて高温度化し、未燃焼ガスの炭化水素、−酸化炭素、
窒素酸化物を完全燃焼させ炭酸ガスと窒素、水とに分解
するようにしていた。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような排ガス浄化触媒を、自動車エ
ンジンから発生する排熱で高温度化する場合、排ガス浄
化触媒体が触媒として機能する温度まで加熱されるのに
時間を要し、その間に未燃焼ガスが発生し通過していく
、使用初期の段階で未燃焼ガスを完全燃焼させることが
できない、電気ヒータなどの加熱手段を用いる場合も、
排ガス浄化触媒体を外周から加熱するので急速に温度を
立上らすことはできず、排熱を利用するものと同様の課
題があった。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の高周波加熱排ガス浄
化装置は、セラミックハニカム構造体の触媒担持体にア
ルミナなどの微粒子で高周波電力吸収材料をコーティン
グし、その表面に貴金属などの浄化触媒を担持して排ガ
ス浄化触媒体を構成し、排ガス浄化触媒体に高周波を給
電して、触媒担持体表面の高周波電力吸収材料そのもの
が発熱し、表面に担持された浄化触媒が機能する温度に
急速に加熱されるようにしたものである。
作用 高周波を利用した高周波加熱は、被加熱物が高周波電力
を吸収し自から誘電加熱又は電気抵抗加熱などの高周波
損失で発熱するものである。この場合被加熱物の材料は
比誘電率と誘電体損失が大きいが、高周波による磁性体
損失が大きくないと、高周波電力を効率よく吸収せず急
速な発熱をしない、従来の排ガス浄化触媒体に用いられ
ている触媒担持体はコーディエライト又はムライトが一
般的であるが、これらの材料は比誘電率と誘電体損失角
の値が小さく高周波加熱には適さない。
比誘電率と誘電体損失角の値が大きいか、高周波による
磁性体損失の大きいかなどの高周波電力吸収材料を触媒
担持体の表面に用い、その上に浄化触媒を担持して排ガ
ス浄化触媒体を構成し、この排ガス浄化触媒体に高周波
給電口であるマグネトロンから発振した高周波を給電す
ると、触媒担持体表面の高周波電力吸収材料は自己発熱
し、しかも内部発熱であるので外部に逃げる余分な熱が
ほとんどなく、排ガス浄化触媒体は触媒として機能する
温度まで急速に加熱される。触媒担持体の表面にコーテ
ィングされた高周波電力吸収材料は極めて薄く、発熱体
としての熱容量は小さいため短時間で高温に発熱し易い
、しかも浄化触媒はその表面に担持され同時に高温にな
るとともに、触媒担持体を構成しているセラミック体は
熱絶縁の役割を果し、浄化触媒が急速に高温度化する。
未燃焼ガスを含む排ガス気流中に配置された本発明の高
周波加熱排ガス浄化装置は、高周波が給電されることに
より触媒として機能する温度まで急速に加熱され、運転
開始時の未燃焼ガスが分解されずに通過することを防ぐ
実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。第1図において、1は高周波が給電され被加熱物が
加熱される加熱室、2は加熱室1に高周波を給電する高
周波発振源であるマグネトロン、3はマグネトロン2よ
り発振した高周波を加熱室1へ導く導波管、4は導波管
3の開口で加熱室1への高周波給電口、5は加熱室1を
構成するもので排ガスの入口側にある吸気壁、6は同じ
く出口側にある排気壁である。加熱室lは高周波の共振
箱として作用し、高周波を閉じ込め漏電しないように耐
熱性のあるステンレス鋼などの金属板で構成されている
。加熱室1の一部を構成する吸気壁5と排気壁6も高周
波が漏洩しない金属材料でなり、排ガスが流れるよう金
網やパンチングメタルなどの金属透過体で形成されてい
る。7は排ガス流入口、8は同しく排気口である。この
ような構成の高周波加熱装置の加熱室l内で吸気壁5側
に、触媒担持体の表面に高周波電力吸収材料をコーティ
ングした排ガス浄化触媒体9を設けたものが本発明の高
周波加熱排ガス浄化装置である。
排ガス浄化触媒体9は、触媒担持体としてコーディエラ
イト又はムライトの高密度セラミックハニカム構造体を
用い、表面にアルミナなどの微粒子で1例としてチタン
酸バリュームB a T i Osの高周波電力吸収材
料をコーティングしている。
その上に白金、ロジューム、パラジウムなどの貴金属触
媒、又はペロブスカイト型複合酸化物触媒が担持されて
いる。チタン酸バリニームBaTi01は比誘電率と誘
電体損失角の値が大きく、高周波の給電で高周波電力を
よく吸収し2速に発熱する。
他の実施例として、触媒担持体の表面にフェライトMO
,Fex Os又はFe5Oaの高周波電力吸収材料を
コーティングする手段もある0MはCu、Mg、Mn、
Niなどの2価金属である。
フェライトはマイクロ波領域の高周波に対しては磁性体
損失を大きくすることができ、高周波電力吸収材料とし
て効果的である。
シリコンカーバイ)SiCも高周波電力吸収材料として
触媒担持体の表面にコーティングして用いることができ
る。シリコンカーバイトSiCは、純粋の単結晶では高
い絶縁性を表すが、焼き固めたセラミック体の微粒子は
多くの欠陥を有し、この欠陥からエレクトロンを供給す
るため適当な導電性を表し、高周波電力吸収材料となる
排ガス浄化触媒体9は、上記の如く触媒担持体としてセ
ラミックハニカム構造体の表面にチタン酸バリニームB
aTiOsなどの高周波電力吸収材料をコーティングし
、その上に貴金属触媒などを担持する構成を示したが、
触媒担持体の高密度セラミックハニカムなどの微粒子を
コーティングし、その上にチタン酸バリニームBaTi
○、などの高周波電力吸収材料と白金、ロジューム、パ
ラジュームなどの貴金属触媒又は他の浄化触媒とを混練
して同時に担持しても同し効果が得られる。
この場合加工工程の減少効果もある。
10は加熱室1内で、排ガス浄化触媒体9より排気壁6
側に設けられた第2排ガス浄化触媒体である。第2排ガ
ス浄化触媒体10は、触媒担持体として同じくコーディ
エライト又はムライトの高密度セラミックハニカム構造
体を用い、表面に表面積を大きくするためのアルミナな
どの微粒子をコーティングし、その上に白金、ロジウム
、パラジウムなどの貴金属触媒又はペロブスカイト型複
合酸化物触媒を担持している。排ガス浄化触媒体9を未
燃焼ガスが流れて触媒機能で分解するとき発生する分解
熱、又は高温になった自動車エンジンの排熱で加熱され
、触媒としての機能を発揮する。
高周波を給電し急速に発熱させ短時間で触媒が機能する
温度まで立上らすためには、排ガス浄化触媒体9は熱容
量を小さくする必要があり、触媒担持体の大きさ重量は
余り増せない、従って排ガス浄化触媒体9の容積は、第
2排ガス浄化触媒体10の容積より小さくしている未燃
焼ガスを大量に含む排ガスが流れ始めると浄化触媒体の
表面積は大きなものが望まれ、第2排ガス浄化触媒体1
0が有効に作用する。触媒担持体の表面にコーティング
された高周波電力吸収材料は薄い膜状であるため、排ガ
ス浄化触媒体9の発熱体としての熱容量は小さく、短時
間で高い温度まで立上らす構成でもある。
高周波に対し加熱室1は共振箱として作用し、内部に定
在波が立つ、電界の強い点は、使用している周波数によ
って決る波長の4分の1以上加熱室1の壁面から離れた
ところにある。高周波電力吸収材料を有する排ガス浄化
触媒体9は、電界の強い点に配置される方が効果的で、
排ガスの入口側金属透過体である吸気壁5との間に4分
の1波長以上の間隙を設けている。
高周波はインピーダンスの急激な変化面では反射する。
従って導波管3の開口を直接排ガス浄化触媒体9の近傍
にもってくると、効果的高周波電力の吸収が行われない
、又高周波は進行波でもあり、給電面に近い物体から吸
収されていく。このため高周波電力吸収材料を有する排
ガス浄化触媒体9近傍の空隙に給電することが効果的で
、吸気壁5と排ガス浄化触媒体9との間隙に高周波給電
口4を設けている。
このような構成の高周波排ガス浄化装置であれば、未燃
焼ガスを含む排ガスが自動車エンジンから流れる直前又
は流れ始めて直後、マグネトロン2を発振させ加熱室1
に高周波を給電すると、排ガス浄化触媒体9の触媒担持
体の表面にコーティングされた高周波電力吸収材料が誘
電加熱又は高周波による磁性体損失で自己発熱し、しか
も内部発熱であるので、排ガス浄化触媒体9の表面は触
媒として機能する温度まで短時間に発熱し、未燃焼ガス
を分解する。未燃焼ガスの通過を防ぐか、未燃焼ガスの
通過量を減少させることができる。
第2図a、bは、排ガス浄化触媒体9の実施例を示す拡
大断面図である。第2図aにおいて11は触媒担持体で
、コーチデイエライトなどのセラミックハニカム構造体
で構成しガス透過孔14を有している。12が触媒担持
体11の表面にアルミナなどの微粒子でコーティングさ
れたチタン酸バリュームBaTiO3などの高周波電力
吸収材料である。
13は高周波電力吸収材料12の表面に担持された貴金
属などの浄化触媒である。第2図すにおいて、15は同
じく触媒担持体でガス透過孔17を存している。16は
高周波電力吸収材料と浄化触媒とを混練して、触媒担持
体15の表面に同時に担持した高周波電力吸収浄化触媒
体である。このように触媒担持体11又は15の表面に
高周波電力吸収材料12又は高周波電力吸収浄化触媒体
16を薄い膜状でコーティングした排ガス浄化触媒体9
を、加熱室1の中に設けて高周波を給電するようにした
ものが本発明の高周波加熱排ガス浄化装置である。
発明の効果 以上のように本発明の高周波加熱排ガス浄化装置によれ
ば、次の効果が得られる。
(1)  自動車エンジンからの排熱、又は電気ヒータ
を用いた加熱手段からの熱による外部加熱と異なり、触
媒担持体の表面にある高周波電力吸収材料又高周波電力
吸収浄化触媒体自体の内部発熱であるので、触媒が活性
機能を表す温度まで立上る時間が短い。
(2)高周波電力吸収材料は薄い膜でコーティングされ
ているので、熱容量が小さく高温に栄、速に立上る。
(3)運転初期の段階で排ガス浄化触媒体が急速に加熱
されるので、未燃焼ガスが分解されずに通過していくこ
とを防ぐか、未燃焼ガスの通過量を減少させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一寞施例を示す高周波加熱排ガス浄化
装置の側断面図、第2図(a)、(blは同装置の排ガ
ス浄化触媒体を示す拡大断面図である。 1・・・・・・加熱室、2・・・・・・マグネトロン、
4・・・・・・高周波給電口、9・・・・・・排ガス浄
化触媒体、11,15・・・・・・触媒担持体、12・
・・・・・高周波電力吸収材料、13・・・・・・浄化
触媒、16・・・・・・高周波電力吸収浄化触媒体。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか1名第 1!!
I ? 第211!1 c山) (b)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)高周波が給電される加熱室と、前記加熱室に高周
    波を給電する高周波電源と、前記加熱室内に設けられた
    ガス透過形状の触媒担持体とを備え、前記触媒担持体の
    少なくとも一部表面に高周波電力吸収材料をコーティン
    グし、この高周波電力吸収材料の上に排ガス浄化用触媒
    を担持して、前記加熱室への排ガス入口及び出口に金属
    透過体を設けた高周波加熱排ガス浄化装置。
  2. (2)触媒担持体として、コーディエライト又はムライ
    トの表面にチタン酸バリュームBaTiO_3をコーテ
    ィングしたセラミック体を用いた請求項1記載の高周波
    加熱排ガス浄化装置。
  3. (3)触媒担持体として、コーディエライト又はムライ
    トの表面にフェライトをコーティングしたセラミック体
    を用いた請求項1記載の高周波加熱排ガス浄化装置。
  4. (4)触媒担持体としてのコーディエライト又はムライ
    トの表面に、チタン酸バリュームBaTiO_3又はフ
    ァライトの高周波電波吸収材料を排ガス浄化用触媒とを
    混練して同時に担持した請求項1記載の高周波加熱排ガ
    ス浄化装置。
JP2180849A 1990-07-09 1990-07-09 高周波加熱排ガス浄化装置 Pending JPH0471620A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05168950A (ja) * 1991-12-17 1993-07-02 Zexel Corp 燃焼排気ガス浄化触媒
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JP2007247477A (ja) * 2006-03-15 2007-09-27 Nobuyasu Kondo 排ガス処理装置及び排ガス処理方法
JP2019173583A (ja) * 2018-03-27 2019-10-10 トヨタ自動車株式会社 車両用排ガス浄化装置
KR20220026732A (ko) * 2020-08-26 2022-03-07 주식회사 제이케이글로벌 촉매 집진기
CN114644845A (zh) * 2022-04-08 2022-06-21 中国科学院过程工程研究所 一种导热催化剂涂料及其制备方法与应用

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