JPH0478422A - 高周波加熱排ガス浄化装置 - Google Patents

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、水に分解する高周波加熱排ガス浄
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体を、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と２で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、ｉｔ気上ヒータ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２速に
温度を立ち上がらずことはできず、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ｉｕを解決するために本発明の高闇波加熱排ガス浄
化装置は、セラミックハニカム構造体の触媒担持体の表
面にアルミナなどの微粒子で結晶構造としてペロブスカ
イト型構造ＡＢＯ，を有する複合酸化物浄化触媒を担持
して排ガス浄化触媒体を構成し、これに高周波を給電し
てペロブスカイト型複合酸化物浄化触媒そのものを高周
波電力の吸収で自己発熱させ、触媒として機能する温度
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
を竪収し自ら誘電加熱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角が大きくない
と、高周波電力を効率よく吸収せず栄、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
周波加熱には通さない。又貴金属触媒も高周波電力で加
熱されるものでない。

ペロブスカイト型複合酸化物浄化触媒は、触媒としてＩ
！能すると共にペロブスカイト型複合酸化物として比較
的高い比誘電率の値を示す。構成する金属原子を選び粉
末を合成する手段によって高い値の誘電体損失角のもの
が得られる。コーディエライトなどのセラミンクハニカ
ム構造触媒担持体の表面に、このペロブスカイト型複合
酸化物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発振源であるマグ７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
ペロブスカイト型複合酸化物は高周波電力を吸収し自己
発熱する。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
担持されたペロブスカイト型複合酸化物浄化触媒は極め
て薄く、発熱体としての熱容量は小さいため短時間で高
温に加熱されやすい、触媒担持体を構成しているセラミ
ック構造体は、熱絶縁の役割を果たし、浄化触媒が２、
速に高温度に立ち上がるのを助ける。

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基づいて説明する
０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ｌ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１は高周波の共振箱とし
て作用し、高周波を閉じ込め漏洩しないように耐熱性の
あるステンレス鯛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
洩しないよう金属材料でなり、又排ガスが流れるように
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、コーディエライト又はムライトなどのセラミック
ハニカム構造触媒担持体の表面にペロブスカイト型複合
酸化物浄化触媒をアルミナなどの微粒子で担持した排ガ
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に用いられているペロブスカイト型
複合酸化物浄化触媒ＡＢＯ３（Ａ、Ｂ：金属原子）は、
例えばＡサイトにランタン、ブラセオジウムなどの各種
希土類の混合希土を用い、Ｂサイトにはコバルト、ニッ
ケル、鉄などの遷移元素から選択したものを用いている
。Ｂサイトにあるコバルト、ニスケル、鉄などの遷移金
属の活性が触媒作用をもたせている。ＡＢＯ３のペロブ
スカイト型複合酸化物は、比誘電率が３０〜４０の比較
的高い値を示す、又周波数が高くなれば誘電体損失角も
高い値になっていく。このため高周波の給電で高周波電
力をよく吸収し急速に加熱される。

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ＩＯ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セラミン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高周波を給電し
急速に発熱させ触媒が機能する温度まで短時間で立ち上
がらすためには、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やせ
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排ガスの浄化触媒体１０が
有効に作用する。排ガス浄化触媒体９の触媒担持体表面
に担持されたペロブスカイト型複合酸化物浄化触媒は薄
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ち上がらす
には有効である。

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、ｉｔ界の強い点は、使用している周波数に
よって決まる波長の４分の１以上加熱室１の壁面から離
れたところにある。ペロブスカイト型複合酸化物の高周
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ほうが効果的で、排ガスの人口側金
属透過体である吸気壁５との間に４分の１の波長以上の
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
収されて行く。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加熱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
前又は流れはしめて直後、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
媒担持体の表面に担持されたペロブスカイト型複合酸化
物浄化触媒が誘電加熱で自己発熱し、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、通過量を減少させることが
できる。

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）たとえば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のペロブ
スカイト型複合酸化物浄化触媒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ち上がる時間が短
い。

（２）ペロブスカイト型複合酸化物浄化触媒は、触媒機
能をもつとともにペロブスカイト型複合酸化物として高
周波電力吸収材料でもあり、一つの材料で高周波電力を
吸収し短時間で発熱して触媒としての機能を発揮する。

（３）高周波電力吸収材料であるペロブスカイト型複合
酸化物浄化触媒は薄い膜で担持されているので、熱容量
が小さく高温に急速に立ち上がる。

（４）運転初期の段階で排ガス浄化触媒体が２．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。

（５）高周波電力吸収材料のペロブスカイト型複合酸化
物を有する排ガス浄化触媒体と、高周波電力を喋収しに
くい貴金属触媒を有する第２の排ガス浄化触媒体とに分
けると、高周波電力はペロブスカイト型複合酸化物を有
する排ガス浄化触媒体に繁申して１収され、運転初期の
高温度化に効果的である。排熱が高い温度になると第２
の浄化触媒体が効果を表し、浄化装置としての能力が向
上する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示す高周波加熱排ガス浄化装置
の倒断面図である。 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、１０・・・・・・第２排ガス浄化触媒体。 力０　轄　覧 ２り゛午トＯン 馳用渓絵電０ １軒カ′入オ号し触様任 寥２１？？がスう寺イヒ両史す菓不１

Claims (2)

【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発振源と、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結晶構造としてペロブスカイト
   型構造ＡＢＯ＿３（Ａ，Ｂ：金属原子）を有する複合酸
   化物浄化触媒を担持して、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）触媒担持体の表面に結晶構造としてペロブスカイ
   ト型構造ＡＢＯ＿３を有する複合酸化物浄化触媒を担持
   した排ガス浄化触媒体を、前記加熱室内の排ガス入口側
   に、第２の触媒担持体の表面に白金、ロジウム、パラジ
   ウムなどの貴金属触媒を担持した第２の排ガス浄化触媒
   体を、前記加熱室内の排ガス出口側に設けた請求項１記
   載の高周波加熱排ガス浄化装置。