JPH06241027A - 触媒機能を有する高周波発熱体 - Google Patents
触媒機能を有する高周波発熱体Info
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- JPH06241027A JPH06241027A JP5030432A JP3043293A JPH06241027A JP H06241027 A JPH06241027 A JP H06241027A JP 5030432 A JP5030432 A JP 5030432A JP 3043293 A JP3043293 A JP 3043293A JP H06241027 A JPH06241027 A JP H06241027A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- heating element
- catalyst
- catalytic function
- ceramic
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
- F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
- F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
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- Incineration Of Waste (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明はガソリンエンジンなどの排気ガスを
浄化する触媒機能を有する高周波発熱体に関するもの
で、高周波エネルギを利用して高周波発熱体を加熱昇温
させ、エンジンの始動時の排気ガスを浄化することを目
的としている。 【構成】 高周波発熱体は複数のセラミック繊維からな
る高周波吸収体１と触媒体２の両者から構成されてい
る。この構成による高周波発熱体は熱容量を小さくでき
るので高周波エネルギによって短時間で触媒として機能
する温度に昇温させることができ、エンジン始動時に排
出される有害な一酸化炭素や炭化水素を浄化することが
できる。
浄化する触媒機能を有する高周波発熱体に関するもの
で、高周波エネルギを利用して高周波発熱体を加熱昇温
させ、エンジンの始動時の排気ガスを浄化することを目
的としている。 【構成】 高周波発熱体は複数のセラミック繊維からな
る高周波吸収体１と触媒体２の両者から構成されてい
る。この構成による高周波発熱体は熱容量を小さくでき
るので高周波エネルギによって短時間で触媒として機能
する温度に昇温させることができ、エンジン始動時に排
出される有害な一酸化炭素や炭化水素を浄化することが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高周波エネルギを利用し
て加熱、昇温させ、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
触媒的に分解する高周波発熱体に関するものである。
て加熱、昇温させ、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
触媒的に分解する高周波発熱体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、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
触媒体（三元触媒）がある。
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、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
触媒体（三元触媒）がある。
【０００３】この触媒体はシリカ、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３００〜４００セ
ル／inch2のモノリス担体、または鉄−クロム−アルミ
ニウム系合金をコルゲート加工したメタル担体に、表面
積の大きいアルミナなどの微粒子からなるウォッシュコ
ートと呼ばれ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おり、触媒機能は排気ガスの加熱
によって発揮される。
アを主成分とするコーディエライトの３００〜４００セ
ル／inch2のモノリス担体、または鉄−クロム−アルミ
ニウム系合金をコルゲート加工したメタル担体に、表面
積の大きいアルミナなどの微粒子からなるウォッシュコ
ートと呼ばれ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おり、触媒機能は排気ガスの加熱
によって発揮される。
【０００４】また最近では触媒機能を短時間で発揮させ
るため、上記触媒体の骨格をなすメタル担体を抵抗体と
し、電流を流して触媒体を急速加熱する電気ヒータ方式
が検討されている。
るため、上記触媒体の骨格をなすメタル担体を抵抗体と
し、電流を流して触媒体を急速加熱する電気ヒータ方式
が検討されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では下記の課題があった。
従来の構成では下記の課題があった。
【０００６】すなわち、従来の触媒体は触媒機能を発揮
させるには触媒層の温度が３５０℃以上を必要とし、排
気ガスのみによって加熱される場合は前述の触媒として
機能する温度に到達するのに約１分を要し、それまでは
有害な排気ガスがそのまま大気へ排出されるという課題
があった。
させるには触媒層の温度が３５０℃以上を必要とし、排
気ガスのみによって加熱される場合は前述の触媒として
機能する温度に到達するのに約１分を要し、それまでは
有害な排気ガスがそのまま大気へ排出されるという課題
があった。
【０００７】またメタル担体に通電して急速に加熱する
ヒータ方式の触媒体は排気ガスのみによって加熱される
触媒体に比べ、昇温スピードが改善されるがメタル担体
の熱容量が大きいので極めて短時間で昇温させるには大
電力を必要とするという課題があるとともに、電気的絶
縁など信頼性に欠けるという課題がある。
ヒータ方式の触媒体は排気ガスのみによって加熱される
触媒体に比べ、昇温スピードが改善されるがメタル担体
の熱容量が大きいので極めて短時間で昇温させるには大
電力を必要とするという課題があるとともに、電気的絶
縁など信頼性に欠けるという課題がある。
【０００８】本発明は上記課題を解決するもので、高周
波加熱を利用し、自動車などのエンジン始動時に排出さ
れる排気ガス中の有害物質である炭化水素や一酸化炭素
を低減する触媒機能を有する高周波発熱体の提供を目的
としたものである。
波加熱を利用し、自動車などのエンジン始動時に排出さ
れる排気ガス中の有害物質である炭化水素や一酸化炭素
を低減する触媒機能を有する高周波発熱体の提供を目的
としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の触媒機能を有する高周波発熱体は複数のセ
ラミック繊維からなるセラミック支持体に高周波エネル
ギを吸収し発熱する高周波吸収層を形成してなる高周波
吸収体と、複数のセラミック繊維からなるセラミック支
持体に担体層を形成し、前記担体層に触媒を担持してな
る触媒体とから構成している。
め、本発明の触媒機能を有する高周波発熱体は複数のセ
ラミック繊維からなるセラミック支持体に高周波エネル
ギを吸収し発熱する高周波吸収層を形成してなる高周波
吸収体と、複数のセラミック繊維からなるセラミック支
持体に担体層を形成し、前記担体層に触媒を担持してな
る触媒体とから構成している。
【００１０】また本発明の触媒機能を有する高周波発熱
体は高周波エネルギを吸収し発熱する複数の高周波吸収
繊維からなる高周波吸収体と、複数のセラミック繊維か
らなるセラミック支持体に担体層を形成し、前記担体層
に触媒を担持してなる触媒体とから構成している。
体は高周波エネルギを吸収し発熱する複数の高周波吸収
繊維からなる高周波吸収体と、複数のセラミック繊維か
らなるセラミック支持体に担体層を形成し、前記担体層
に触媒を担持してなる触媒体とから構成している。
【００１１】
【作用】上記構成において、本発明の触媒機能を有する
高周波発熱体に高周波エネルギが給電されると高周波エ
ネルギは高周波吸収体を構成している高周波吸収層（セ
ラミック支持体に担持されている）あるいは高周波吸収
繊維によって吸収され、熱変換によって高周波吸収体が
加熱される。同時に前記高周波吸収体に隣接して配置さ
れている触媒体が触媒として機能する温度に加熱され
る。この加熱された触媒体によって自動車などから排出
される排気ガス中の一酸化炭素や炭化水素は触媒的に分
解され、無害な炭酸ガスと水蒸気に変換される。
高周波発熱体に高周波エネルギが給電されると高周波エ
ネルギは高周波吸収体を構成している高周波吸収層（セ
ラミック支持体に担持されている）あるいは高周波吸収
繊維によって吸収され、熱変換によって高周波吸収体が
加熱される。同時に前記高周波吸収体に隣接して配置さ
れている触媒体が触媒として機能する温度に加熱され
る。この加熱された触媒体によって自動車などから排出
される排気ガス中の一酸化炭素や炭化水素は触媒的に分
解され、無害な炭酸ガスと水蒸気に変換される。
【００１２】本発明の触媒機能を有する高周波発熱体を
構成する高周波吸収体および触媒体は従来の触媒体より
も熱容量を小さくすることができる。したがって前記高
周波吸収体の高周波エネルギによる急速加熱が可能とな
るとともに、その熱エネルギを触媒体に効率よく伝達で
き、触媒として機能する温度に短時間で昇温させること
ができる。
構成する高周波吸収体および触媒体は従来の触媒体より
も熱容量を小さくすることができる。したがって前記高
周波吸収体の高周波エネルギによる急速加熱が可能とな
るとともに、その熱エネルギを触媒体に効率よく伝達で
き、触媒として機能する温度に短時間で昇温させること
ができる。
【００１３】また、前記触媒体を構成するセラミック繊
維からなるセラミック支持体に担体層を形成することに
より比表面積を大きくすることができるので低温下での
触媒活性が高くなり、触媒として機能する時間をさらに
短縮することができる。
維からなるセラミック支持体に担体層を形成することに
より比表面積を大きくすることができるので低温下での
触媒活性が高くなり、触媒として機能する時間をさらに
短縮することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１５】図１は本発明の一実施例である触媒機能を
有する高周波発熱体の一部断面図を示している。同図
（ａ）において、１はセラミック支持体を骨格とする高
周波吸収体であり、複数のセラミック繊維からなるセラ
ミック支持体３に高周波エネルギを吸収して発熱する高
周波吸収層４が形成されている。同図（ｂ）において、
２はセラミック支持体を骨格とする触媒体であり、同図
（ａ）と同じ複数のセラミック繊維からなるセラミック
支持体３に比表面積を大きくする担体層５が形成され、
この担体層５に排気ガス中の有害物質を分解する触媒６
が担持されている。本発明の触媒機能を有する高周波発
熱体は上記高周波吸収体１と触媒体２の両者で構成され
る。
有する高周波発熱体の一部断面図を示している。同図
（ａ）において、１はセラミック支持体を骨格とする高
周波吸収体であり、複数のセラミック繊維からなるセラ
ミック支持体３に高周波エネルギを吸収して発熱する高
周波吸収層４が形成されている。同図（ｂ）において、
２はセラミック支持体を骨格とする触媒体であり、同図
（ａ）と同じ複数のセラミック繊維からなるセラミック
支持体３に比表面積を大きくする担体層５が形成され、
この担体層５に排気ガス中の有害物質を分解する触媒６
が担持されている。本発明の触媒機能を有する高周波発
熱体は上記高周波吸収体１と触媒体２の両者で構成され
る。
【００１６】図２は図１で示した上記高周波吸収体１お
よび触媒体２の骨格を構成するセラミック支持体３の一
部断面図および外観図を示している。同図（ａ）におい
て、７はセラミック繊維であり、複数本のセラミック繊
維７を集束して得られる撚糸によってセラミック支持体
３が構成される。同図（ｂ）、（ｃ）はセラミック支持
体３が同図（ａ）で示した撚糸を織布状に織り上げた偏
織品で構成されたものである。同図（ｂ）、（ｃ）は平
織の例を示しているが、朱子織、からみ織、ブレード、
ロープ、テープなど各種の織り方が可能である。また、
セラミック支持体３は上記織布ではなく、ペーパーやマ
ットなどの不織布も適用できる。
よび触媒体２の骨格を構成するセラミック支持体３の一
部断面図および外観図を示している。同図（ａ）におい
て、７はセラミック繊維であり、複数本のセラミック繊
維７を集束して得られる撚糸によってセラミック支持体
３が構成される。同図（ｂ）、（ｃ）はセラミック支持
体３が同図（ａ）で示した撚糸を織布状に織り上げた偏
織品で構成されたものである。同図（ｂ）、（ｃ）は平
織の例を示しているが、朱子織、からみ織、ブレード、
ロープ、テープなど各種の織り方が可能である。また、
セラミック支持体３は上記織布ではなく、ペーパーやマ
ットなどの不織布も適用できる。
【００１７】上記の高周波吸収層４、担体層５は任意の
形に構成されたセラミック支持体３に形成されるのが望
ましいが、セラミック支持体３を構成する各々のセラミ
ック繊維７またはセラミック繊維７よりなる撚糸に予め
形成することも可能である。なお、セラミック支持体３
と高周波吸収層４、担体層５は無機質バインダで接着さ
れ、触媒６は前記無機質バインダによる接着もしくは触
媒溶液の浸漬・乾燥処理により担持される。
形に構成されたセラミック支持体３に形成されるのが望
ましいが、セラミック支持体３を構成する各々のセラミ
ック繊維７またはセラミック繊維７よりなる撚糸に予め
形成することも可能である。なお、セラミック支持体３
と高周波吸収層４、担体層５は無機質バインダで接着さ
れ、触媒６は前記無機質バインダによる接着もしくは触
媒溶液の浸漬・乾燥処理により担持される。
【００１８】セラミック繊維７は耐熱性に優れたセラミ
ック材料が望ましく、特にアルミナ、シリカ、ジルコニ
アの少なくとも１種の材質が適用される。
ック材料が望ましく、特にアルミナ、シリカ、ジルコニ
アの少なくとも１種の材質が適用される。
【００１９】高周波吸収特性に優れた高周波吸収層４の
材料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、前記金属を含むペロブスカイト
型複合酸化物などの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。上記半導体材料が高周波エネルギ
の吸収、発熱特性に優れている理由は明確ではないが、
上記半導体材料が高周波の吸収に適した導電特性、誘電
特性を有していることが考えられる。特に高周波吸収材
料として炭化ケイ素を適用することにより、より優れた
高周波エネルギの吸収、発熱特性と排気ガス雰囲気下で
の耐熱性、化学的安定性を実現することができる。
材料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、前記金属を含むペロブスカイト
型複合酸化物などの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。上記半導体材料が高周波エネルギ
の吸収、発熱特性に優れている理由は明確ではないが、
上記半導体材料が高周波の吸収に適した導電特性、誘電
特性を有していることが考えられる。特に高周波吸収材
料として炭化ケイ素を適用することにより、より優れた
高周波エネルギの吸収、発熱特性と排気ガス雰囲気下で
の耐熱性、化学的安定性を実現することができる。
【００２０】担体層５の材料としては比表面積を大きく
して担持される触媒６の分散性を向上させ、触媒活性を
高くするために形成されるものであり、耐熱性に優れた
シリカ、アルミナ、ジルコニア、セリアの少なくとも１
種を主成分とするセラミック微粒子が適用される。
して担持される触媒６の分散性を向上させ、触媒活性を
高くするために形成されるものであり、耐熱性に優れた
シリカ、アルミナ、ジルコニア、セリアの少なくとも１
種を主成分とするセラミック微粒子が適用される。
【００２１】有害物質を分解する触媒６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種が適用される。
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種が適用される。
【００２２】また無機質バインダは特に限定されるもの
ではないが、耐熱性、接着性に優れたアルミナ、シリ
カ、ジルコニアなどのコロイド粒子のものがよい。
ではないが、耐熱性、接着性に優れたアルミナ、シリ
カ、ジルコニアなどのコロイド粒子のものがよい。
【００２３】高周波吸収体１は次のようにして製造され
る。高周波吸収材料に無機質バインダと溶媒（通常は
水）からなるスラリーを作製し、このスラリーにセラミ
ック支持体３を浸漬するか、もしくは前記スラリーをセ
ラミック支持体３に刷毛塗りやスプレーなどの方法によ
り塗布し、前記高周波吸収材料と無機質バインダを付着
させて高周波吸収層４を形成した後、乾燥もしくは焼成
する。前記スラリーの組成は必要とする高周波吸収材料
の付着量、前記高周波吸収材料の接着力を保持できる無
機質バインダ量、浸漬処理の際の作業などによって適宜
設定される。
る。高周波吸収材料に無機質バインダと溶媒（通常は
水）からなるスラリーを作製し、このスラリーにセラミ
ック支持体３を浸漬するか、もしくは前記スラリーをセ
ラミック支持体３に刷毛塗りやスプレーなどの方法によ
り塗布し、前記高周波吸収材料と無機質バインダを付着
させて高周波吸収層４を形成した後、乾燥もしくは焼成
する。前記スラリーの組成は必要とする高周波吸収材料
の付着量、前記高周波吸収材料の接着力を保持できる無
機質バインダ量、浸漬処理の際の作業などによって適宜
設定される。
【００２４】一方触媒体２は次のようにして製造され
る。シリカ、アルミナなどのセラミック微粒子と無機質
バインダと溶媒（通常は水）をからなるスラリーを作製
し、このスラリーにセラミック支持体３を浸漬するか、
もしくは前記スラリーをセラミック支持体３に刷毛塗り
やスプレーなどの方法により塗布し担体層５を形成した
後、乾燥もしくは焼成する。次に金属からなる触媒６、
もしくは触媒６を含む金属化合物を分散（または溶解）
させた触媒溶液を作製し、この触媒溶液中に上記の担体
層５を形成したセラミック支持体３を浸漬するか、もし
くは前記触媒溶液をスプレーなどにより担体層５上に塗
布した後、乾燥もしくは焼成する。
る。シリカ、アルミナなどのセラミック微粒子と無機質
バインダと溶媒（通常は水）をからなるスラリーを作製
し、このスラリーにセラミック支持体３を浸漬するか、
もしくは前記スラリーをセラミック支持体３に刷毛塗り
やスプレーなどの方法により塗布し担体層５を形成した
後、乾燥もしくは焼成する。次に金属からなる触媒６、
もしくは触媒６を含む金属化合物を分散（または溶解）
させた触媒溶液を作製し、この触媒溶液中に上記の担体
層５を形成したセラミック支持体３を浸漬するか、もし
くは前記触媒溶液をスプレーなどにより担体層５上に塗
布した後、乾燥もしくは焼成する。
【００２５】なお、触媒６が金属酸化物である場合、触
媒６と無機質バインダと溶媒からなるスラリーを作製
し、このスラリーにセラミック支持体３を浸漬するか、
もしくは刷毛塗りやスプレーにより塗布した後、乾燥も
しくは焼成することにより触媒６が担持される。
媒６と無機質バインダと溶媒からなるスラリーを作製
し、このスラリーにセラミック支持体３を浸漬するか、
もしくは刷毛塗りやスプレーにより塗布した後、乾燥も
しくは焼成することにより触媒６が担持される。
【００２６】次に本発明の触媒機能を有する高周波発熱
体の作用と効果について、排ガス浄化装置を一例に挙げ
説明する。
体の作用と効果について、排ガス浄化装置を一例に挙げ
説明する。
【００２７】図３は本発明の高周波吸収体１と触媒体２
で構成される触媒機能を有する高周波発熱体８を配置し
た自動車から排出される排気ガスを浄化する装置の一例
を示すものである。同図において、９は内燃機関の排気
ガスを排出する排気管、１０は排気管の途中に設けられ
た加熱室であり、本発明の触媒機能を有する高周波発熱
体８は加熱室１０に収納される。このとき前記触媒機能
を有する高周波発熱体８は排気ガスの流れに対し前流側
に高周波吸収体１、後流側に触媒体２となるように配置
されている。１１は加熱室１０に収納される触媒機能を
有する高周波発熱体８を支持するための支持部材であ
り、この支持部材１１は前記触媒機能を有する高周波発
熱体８の外周と加熱室１０の内壁との間の断熱機能も兼
ねている。１２は加熱室１０に給電する高周波エネルギ
を発生させる高周波発振器、１３は高周波発振器１２か
ら発生した高周波エネルギを加熱室１０に伝送する導波
管である。１４、１５は加熱室１０を限定する高周波遮
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。
で構成される触媒機能を有する高周波発熱体８を配置し
た自動車から排出される排気ガスを浄化する装置の一例
を示すものである。同図において、９は内燃機関の排気
ガスを排出する排気管、１０は排気管の途中に設けられ
た加熱室であり、本発明の触媒機能を有する高周波発熱
体８は加熱室１０に収納される。このとき前記触媒機能
を有する高周波発熱体８は排気ガスの流れに対し前流側
に高周波吸収体１、後流側に触媒体２となるように配置
されている。１１は加熱室１０に収納される触媒機能を
有する高周波発熱体８を支持するための支持部材であ
り、この支持部材１１は前記触媒機能を有する高周波発
熱体８の外周と加熱室１０の内壁との間の断熱機能も兼
ねている。１２は加熱室１０に給電する高周波エネルギ
を発生させる高周波発振器、１３は高周波発振器１２か
ら発生した高周波エネルギを加熱室１０に伝送する導波
管である。１４、１５は加熱室１０を限定する高周波遮
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。
【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９を通り、触媒機能を有する
高周波発熱体８に流入する。一方、エンジン始動と同時
に、あるいはエンジン始動直前に高周波発振器１２が制
御部（図示せず）からの指令により高周波エネルギを発
生させる。この高周波エネルギは導波管１３を伝送して
加熱室１０に給電されると、高周波吸収体１のセラミッ
ク支持体２に形成されている高周波吸収層４によって高
周波エネルギが吸収され、熱に変換される。同時に高周
波吸収体１の排気ガスの流れに対し後方に隣接して配置
されている触媒体２が高周波吸収体１からの熱伝達によ
って加熱される。触媒体２に担持されている触媒６が触
媒として機能する温度に到達すると、排気ガス中の有害
物質である一酸化炭素や炭化水素は排気ガス中に含まれ
る酸素との反応が起こり無害である水蒸気と炭酸ガスに
分解される。この無害となった排気ガスはマフラを通過
して排気管９より大気に排出される。
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９を通り、触媒機能を有する
高周波発熱体８に流入する。一方、エンジン始動と同時
に、あるいはエンジン始動直前に高周波発振器１２が制
御部（図示せず）からの指令により高周波エネルギを発
生させる。この高周波エネルギは導波管１３を伝送して
加熱室１０に給電されると、高周波吸収体１のセラミッ
ク支持体２に形成されている高周波吸収層４によって高
周波エネルギが吸収され、熱に変換される。同時に高周
波吸収体１の排気ガスの流れに対し後方に隣接して配置
されている触媒体２が高周波吸収体１からの熱伝達によ
って加熱される。触媒体２に担持されている触媒６が触
媒として機能する温度に到達すると、排気ガス中の有害
物質である一酸化炭素や炭化水素は排気ガス中に含まれ
る酸素との反応が起こり無害である水蒸気と炭酸ガスに
分解される。この無害となった排気ガスはマフラを通過
して排気管９より大気に排出される。
【００２９】（実施例１）セラミック支持体３として直
径１５μｍのシリカの連続繊維（セラミック繊維）を１
０００本集束した撚糸を縦糸、横糸ともに１０本（撚
糸）／inchの打ち込み数で平織された織布（直径９０m
m）と、高周波吸収層４を構成する高周波吸収材料とし
て炭化ケイ素ウィスカーを用い高周波吸収体１を作製し
た。またセラミック支持体３として上記と同じ織布と、
担体層５を構成するセラミック微粒子としてアルミナ
と、有害物質を分解する触媒６として白金を用い触媒体
２を作製した。なお、無機質バインダとしてアルミナゾ
ルを用いた。上記高周波吸収体１を５枚、上記の触媒体
２を５枚それぞれ重ね合せて触媒機能を有する高周波発
熱体８を構成し、高周波吸収体１が排気ガスの前流側と
なるように図３に示す排気ガス浄化装置（高周波消費電
力１．５kW）の加熱室１０に収納し、排気ガス量約３０
０l／min、排気ガス温度３００〜３５０℃となるように
エンジン（排気量２０００cc）を運転し、炭化水素分析
計による炭化水素の浄化性能を評価したところ、高周波
給電３０秒後で約７０％の浄化率が得られた。
径１５μｍのシリカの連続繊維（セラミック繊維）を１
０００本集束した撚糸を縦糸、横糸ともに１０本（撚
糸）／inchの打ち込み数で平織された織布（直径９０m
m）と、高周波吸収層４を構成する高周波吸収材料とし
て炭化ケイ素ウィスカーを用い高周波吸収体１を作製し
た。またセラミック支持体３として上記と同じ織布と、
担体層５を構成するセラミック微粒子としてアルミナ
と、有害物質を分解する触媒６として白金を用い触媒体
２を作製した。なお、無機質バインダとしてアルミナゾ
ルを用いた。上記高周波吸収体１を５枚、上記の触媒体
２を５枚それぞれ重ね合せて触媒機能を有する高周波発
熱体８を構成し、高周波吸収体１が排気ガスの前流側と
なるように図３に示す排気ガス浄化装置（高周波消費電
力１．５kW）の加熱室１０に収納し、排気ガス量約３０
０l／min、排気ガス温度３００〜３５０℃となるように
エンジン（排気量２０００cc）を運転し、炭化水素分析
計による炭化水素の浄化性能を評価したところ、高周波
給電３０秒後で約７０％の浄化率が得られた。
【００３０】また、触媒６として白金の代わりにロジウ
ム、パラジウムの貴金属及び銅、マンガン、鉄、コバル
トの金属酸化物を用いたところ、高周波給電３０秒後で
４０〜７０％の浄化率が得られた。
ム、パラジウムの貴金属及び銅、マンガン、鉄、コバル
トの金属酸化物を用いたところ、高周波給電３０秒後で
４０〜７０％の浄化率が得られた。
【００３１】（実施例２）セラミック支持体２として直
径１２μｍのアルミナの連続繊維（セラミック繊維）を
１０００本集束した撚糸を縦糸、横糸ともに１０本（撚
糸）／inchの打ち込み数で平織された織布（直径９０m
m）と、高周波吸収層４を構成する高周波吸収材料とし
て酸化亜鉛ウィスカーを用い高周波吸収体１を作製し
た。またセラミック支持体３として上記と同じ織布と、
担体層５を構成するセラミック微粒子としてジルコニア
と、有害物質を分解する触媒６として白金を用い触媒体
２を作製した。なお、無機質バインダとしてアルミナゾ
ルを用いた。上記高周波吸収体１を５枚、上記の触媒体
２を５枚それぞれ重ね合せて触媒機能を有する高周波発
熱体８を構成し、高周波吸収体１が排気ガスの前流側と
なるように図３に示す排気ガス浄化装置（高周波消費電
力１．５kW）の加熱室１０に収納し、排気ガス量約３０
０l／min、排気ガス温度３００〜３５０℃となるように
エンジン（排気量２０００CC）を運転し、炭化水素分析
計による炭化水素の浄化性能を評価したところ、高周波
給電３０秒後で約６５％の浄化率が得られた。
径１２μｍのアルミナの連続繊維（セラミック繊維）を
１０００本集束した撚糸を縦糸、横糸ともに１０本（撚
糸）／inchの打ち込み数で平織された織布（直径９０m
m）と、高周波吸収層４を構成する高周波吸収材料とし
て酸化亜鉛ウィスカーを用い高周波吸収体１を作製し
た。またセラミック支持体３として上記と同じ織布と、
担体層５を構成するセラミック微粒子としてジルコニア
と、有害物質を分解する触媒６として白金を用い触媒体
２を作製した。なお、無機質バインダとしてアルミナゾ
ルを用いた。上記高周波吸収体１を５枚、上記の触媒体
２を５枚それぞれ重ね合せて触媒機能を有する高周波発
熱体８を構成し、高周波吸収体１が排気ガスの前流側と
なるように図３に示す排気ガス浄化装置（高周波消費電
力１．５kW）の加熱室１０に収納し、排気ガス量約３０
０l／min、排気ガス温度３００〜３５０℃となるように
エンジン（排気量２０００CC）を運転し、炭化水素分析
計による炭化水素の浄化性能を評価したところ、高周波
給電３０秒後で約６５％の浄化率が得られた。
【００３２】また、前記高周波吸収材料で構成される高
周波吸収層４として酸化亜鉛ウィスカーの代わりに銅、
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とこ
ろ、高周波給電３０秒後で５０〜６０％の浄化率が得ら
れた。
周波吸収層４として酸化亜鉛ウィスカーの代わりに銅、
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とこ
ろ、高周波給電３０秒後で５０〜６０％の浄化率が得ら
れた。
【００３３】また、前記セラミック微粒子で構成される
担体層５としてジルコニアの代わりにシリカ、セリアを
用いたところ、高周波給電３０秒後で５５〜６５％の浄
化率が得られた。
担体層５としてジルコニアの代わりにシリカ、セリアを
用いたところ、高周波給電３０秒後で５５〜６５％の浄
化率が得られた。
【００３４】一方、実施例２において、高周波エネルギ
を給電しない場合、３０秒後の浄化率は約５％であっ
た。
を給電しない場合、３０秒後の浄化率は約５％であっ
た。
【００３５】以上のように、本発明の触媒機能を有する
高周波発熱体８を排気ガス浄化装置に適用することによ
り優れた浄化性能を得ることができる。これは高周波吸
収体１および触媒体２の骨格となるセラミック支持体３
がセラミック繊維７から構成されるので、従来のコーデ
ィエライト担体からなる触媒体に比べて熱容量が１／３
以下となり、セラミック支持体３に奪われる熱量が抑制
され触媒として機能する温度により速く昇温させること
ができるためである。
高周波発熱体８を排気ガス浄化装置に適用することによ
り優れた浄化性能を得ることができる。これは高周波吸
収体１および触媒体２の骨格となるセラミック支持体３
がセラミック繊維７から構成されるので、従来のコーデ
ィエライト担体からなる触媒体に比べて熱容量が１／３
以下となり、セラミック支持体３に奪われる熱量が抑制
され触媒として機能する温度により速く昇温させること
ができるためである。
【００３６】また触媒体２は高周波吸収体１の排気ガス
の流れに対し後流側に配置されるので排気ガス中に含ま
れるイオウなどの付着が抑制され、被毒による触媒の劣
化を防止することができる。
の流れに対し後流側に配置されるので排気ガス中に含ま
れるイオウなどの付着が抑制され、被毒による触媒の劣
化を防止することができる。
【００３７】上述の実施例では本発明の触媒機能を有す
る高周波発熱体８は高周波吸収体１および触媒体２をそ
れぞれ５枚積層しているが、それぞれの積層する枚数は
特に限定されるものではなく、高周波発熱体として必要
とされる圧力損失、熱容量、触媒性能によって最適な状
態に適宜設計されるものである。
る高周波発熱体８は高周波吸収体１および触媒体２をそ
れぞれ５枚積層しているが、それぞれの積層する枚数は
特に限定されるものではなく、高周波発熱体として必要
とされる圧力損失、熱容量、触媒性能によって最適な状
態に適宜設計されるものである。
【００３８】また実施例では排気ガスの通路は織布の縦
糸と横糸で構成される格子を利用しているが、この構成
に限定されるものではなく、織布をスパイラル状に巻
き、織布と織布の隙間で排気ガスの通路を構成してもよ
い。
糸と横糸で構成される格子を利用しているが、この構成
に限定されるものではなく、織布をスパイラル状に巻
き、織布と織布の隙間で排気ガスの通路を構成してもよ
い。
【００３９】また実施例ではセラミック支持体３として
織布を用いているが、前記織布に限定されるものではな
く、セラミック繊維７または複数のセラミック繊維７を
集束した撚糸から構成されるペーパーやマットなどの不
織布もセラミック支持体３として適用される。
織布を用いているが、前記織布に限定されるものではな
く、セラミック繊維７または複数のセラミック繊維７を
集束した撚糸から構成されるペーパーやマットなどの不
織布もセラミック支持体３として適用される。
【００４０】一方、図４は本発明の他の実施例である触
媒機能を有する高周波発熱体を構成する高周波吸収体の
一部断面図である。１６は高周波吸収体を示し、この高
周波吸収体１６は図２で説明したセラミック支持体３と
同様な構成、製造方法によって得ることができる。すな
わち、複数の高周波吸収繊維１７を集束して撚糸を構成
し、第２図（ｂ）、（ｃ）に示すように前記撚糸を織布
状に織り上げて、高周波吸収体１６が造られる。この高
周波吸収体１６においてもセラミック支持体３と同様に
平織、朱子織、からみ織、ブレード、ロープ、テープな
ど各種の織り方が可能である。また上記織布ではなくペ
ーパーやマットなどの不織布が適用できる。前述の高周
波吸収体１と異なる点は高周波吸収繊維１７が高周波を
吸収することができるので高周波吸収層４を必要としな
いことである。
媒機能を有する高周波発熱体を構成する高周波吸収体の
一部断面図である。１６は高周波吸収体を示し、この高
周波吸収体１６は図２で説明したセラミック支持体３と
同様な構成、製造方法によって得ることができる。すな
わち、複数の高周波吸収繊維１７を集束して撚糸を構成
し、第２図（ｂ）、（ｃ）に示すように前記撚糸を織布
状に織り上げて、高周波吸収体１６が造られる。この高
周波吸収体１６においてもセラミック支持体３と同様に
平織、朱子織、からみ織、ブレード、ロープ、テープな
ど各種の織り方が可能である。また上記織布ではなくペ
ーパーやマットなどの不織布が適用できる。前述の高周
波吸収体１と異なる点は高周波吸収繊維１７が高周波を
吸収することができるので高周波吸収層４を必要としな
いことである。
【００４１】なお、高周波吸収体１６は前述の本発明の
触媒機能を有する高周波発熱体８と同様に触媒体２との
組み合わせで用いられる。
触媒機能を有する高周波発熱体８と同様に触媒体２との
組み合わせで用いられる。
【００４２】高周波吸収体１６を構成する高周波吸収繊
維１７の材料は前述の高周波吸収層４と同じものが適用
される。特に高周波吸収特性、連続繊維としての加工性
に優れている炭化ケイ素、チタン−ケイ素−炭素−酸素
の化合物がよい。
維１７の材料は前述の高周波吸収層４と同じものが適用
される。特に高周波吸収特性、連続繊維としての加工性
に優れている炭化ケイ素、チタン−ケイ素−炭素−酸素
の化合物がよい。
【００４３】（実施例３）高周波吸収体１６として直径
１０μｍの炭化ケイ素の連続繊維を８００本集束した撚
糸を縦糸、横糸ともに１０本（撚糸）／inchの打ち込み
数で平織された織布（直径９０mm）を用いた。また、触
媒体２としては実施例１と同じものを用いた。上記高周
波吸収体１６を５枚、上記触媒体２を５枚それぞれ重ね
合せて触媒機能を有する高周波発熱体８を構成し、高周
波吸収体１６が排気ガスの前流側となるように図３に示
す排気ガス浄化装置（高周波消費電力１．５kW）の加熱
室１０に収納し、排気ガス量約３００l／min、排気ガス
温度３００〜３５０℃となるようにエンジン（排気量２
０００cc）を運転し、炭化水素分析計による炭化水素の
浄化性能を評価したところ、高周波給電３０秒後で約６
５％の浄化率が得られた。
１０μｍの炭化ケイ素の連続繊維を８００本集束した撚
糸を縦糸、横糸ともに１０本（撚糸）／inchの打ち込み
数で平織された織布（直径９０mm）を用いた。また、触
媒体２としては実施例１と同じものを用いた。上記高周
波吸収体１６を５枚、上記触媒体２を５枚それぞれ重ね
合せて触媒機能を有する高周波発熱体８を構成し、高周
波吸収体１６が排気ガスの前流側となるように図３に示
す排気ガス浄化装置（高周波消費電力１．５kW）の加熱
室１０に収納し、排気ガス量約３００l／min、排気ガス
温度３００〜３５０℃となるようにエンジン（排気量２
０００cc）を運転し、炭化水素分析計による炭化水素の
浄化性能を評価したところ、高周波給電３０秒後で約６
５％の浄化率が得られた。
【００４４】また、高周波吸収繊維１７として炭化ケイ
素連続繊維の代わりにチタン−ケイ素−炭素−酸素の化
合物からなる連続繊維を用いたところ、高周波給電３０
秒後で６０％の浄化率が得られた。
素連続繊維の代わりにチタン−ケイ素−炭素−酸素の化
合物からなる連続繊維を用いたところ、高周波給電３０
秒後で６０％の浄化率が得られた。
【００４５】上述のように、高周波吸収体１６として高
周波吸収繊維を用いても優れた浄化性能を得ることがで
きる。これは実施例１、２と同様に高周波吸収体１６と
して高周波吸収繊維１７を用いることにより熱容量を小
さくすることができるので急速加熱が可能となるととも
にその熱を触媒体２へ効率よ伝達でき、触媒として機能
する温度により速く昇温させることができるためであ
る。
周波吸収繊維を用いても優れた浄化性能を得ることがで
きる。これは実施例１、２と同様に高周波吸収体１６と
して高周波吸収繊維１７を用いることにより熱容量を小
さくすることができるので急速加熱が可能となるととも
にその熱を触媒体２へ効率よ伝達でき、触媒として機能
する温度により速く昇温させることができるためであ
る。
【００４６】本発明の触媒機能を有する高周波発熱体８
を構成する高周波吸収体１または１６と触媒体２は上記
実施例のように複数枚用いる場合、例えば各々を１枚ず
つあるいは２枚ずつ交互に配置してもよく、実施例に限
定されるものではない。
を構成する高周波吸収体１または１６と触媒体２は上記
実施例のように複数枚用いる場合、例えば各々を１枚ず
つあるいは２枚ずつ交互に配置してもよく、実施例に限
定されるものではない。
【００４７】なお、本発明の触媒機能を有する高周波発
熱体８はオーブン電子レンジなどの調理器から排出され
る油煙、臭気の分解手段としても利用できる。
熱体８はオーブン電子レンジなどの調理器から排出され
る油煙、臭気の分解手段としても利用できる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の触媒機能を
有する高周波発熱体によれば、以下の効果が得られる。
有する高周波発熱体によれば、以下の効果が得られる。
【００４９】（１）高周波吸収体および触媒体が軽量で
あるセラミック繊維から構成されるので、従来のコーデ
ィエライト担体からなる触媒体に比べて熱容量を１／３
以下とすることができる。したがって、触媒として機能
する温度により速く昇温させることができ、優れた排気
ガスの浄化性能を得ることができる。
あるセラミック繊維から構成されるので、従来のコーデ
ィエライト担体からなる触媒体に比べて熱容量を１／３
以下とすることができる。したがって、触媒として機能
する温度により速く昇温させることができ、優れた排気
ガスの浄化性能を得ることができる。
【００５０】（２）触媒体を構成するセラミック繊維か
らなるセラミック支持体に担体層を形成することにより
比表面積を大きくすることができるので、触媒活性が高
くなり、より低温から触媒反応を起こさせるができる。
したがって触媒として機能する時間をさらに短縮するこ
とができ、優れた排気ガスの浄化性能を得ることができ
る。
らなるセラミック支持体に担体層を形成することにより
比表面積を大きくすることができるので、触媒活性が高
くなり、より低温から触媒反応を起こさせるができる。
したがって触媒として機能する時間をさらに短縮するこ
とができ、優れた排気ガスの浄化性能を得ることができ
る。
【００５１】（３）本発明の触媒機能を有する高周波発
熱体は触媒として機能する温度に極めて短時間で昇温で
きるので、エンジンから離れた位置に配設することでき
る。したがって自動車が高速走行時などのようにエンジ
ン直下で排気ガス温度が高い状況でも高温環境が避けら
れられるで、高周波吸収体、触媒体の劣化が著しく抑制
され、優れた耐久性を実現することができる。
熱体は触媒として機能する温度に極めて短時間で昇温で
きるので、エンジンから離れた位置に配設することでき
る。したがって自動車が高速走行時などのようにエンジ
ン直下で排気ガス温度が高い状況でも高温環境が避けら
れられるで、高周波吸収体、触媒体の劣化が著しく抑制
され、優れた耐久性を実現することができる。
【００５２】（４）触媒体は高周波吸収体の排気ガスの
流れに対し後流側に配置されるので排気ガス中に含まれ
るイオウなどの付着が抑制され、被毒による触媒の劣化
を防止することができるので触媒寿命を向上させること
ができる。
流れに対し後流側に配置されるので排気ガス中に含まれ
るイオウなどの付着が抑制され、被毒による触媒の劣化
を防止することができるので触媒寿命を向上させること
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高周波発熱体の一部
断面図
断面図
【図２】本発明の高周波発熱体を構成するセラミック支
持体の一部断面図と外観図
持体の一部断面図と外観図
【図３】本発明の高周波発熱体を用いた排ガス浄化装置
の構成図
の構成図
【図４】本発明の他の実施例における高周波吸収体の一
部断面図
部断面図
１ 高周波吸収体 ２ 触媒体 ３ セラミック支持体 ４ 高周波吸収層 ５ 担体層 ６ 触媒 ７ セラミック繊維 ８ 触媒機能を有する高周波発熱体 １６ 高周波吸収体 １７ 高周波吸収繊維
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２３Ｇ 7/06 １０２ Ｔ 7815−3Ｋ
Claims (8)
- 【請求項１】複数のセラミック繊維からなるセラミック
支持体に高周波エネルギを吸収し発熱する高周波吸収層
を形成してなる高周波吸収体と、複数のセラミック繊維
からなるセラミック支持体に担体層を形成し、前記担体
層に触媒を担持してなる触媒体とから構成される触媒機
能を有する高周波発熱体。 - 【請求項２】高周波エネルギを吸収し発熱する複数の高
周波吸収繊維からなる高周波吸収体と、複数のセラミッ
ク繊維からなるセラミック支持体に担体層を形成し、前
記担体層に触媒を担持してなる触媒体とから構成される
触媒機能を有する高周波発熱体。 - 【請求項３】セラミック支持体を構成するセラミック繊
維はシリカ、アルミナ、ジルコニアの少なくとも１種で
ある請求項１または２記載の触媒機能を有する高周波発
熱体。 - 【請求項４】高周波吸収層および高周波吸収繊維は半導
体材料で構成される請求項１または２記載の触媒機能を
有する高周波発熱体。 - 【請求項５】高周波吸収層および高周波吸収繊維は亜
鉛、銅、マンガン、コバルト、鉄、チタン、ケイ素の少
なくとも１種を含む酸化物および炭化物で構成される請
求項１または２記載の触媒機能を有する高周波発熱体。 - 【請求項６】高周波吸収層および高周波吸収繊維は炭化
ケイ素で構成される請求項１または２記載の触媒機能を
有する高周波発熱体。 - 【請求項７】セラミック支持体に形成される担体層はシ
リカ、アルミナ、ジルコニア、セリアの少なくとも１種
を主成分とするセラミック微粒子で構成される請求項１
または２記載の触媒機能を有する高周波発熱体。 - 【請求項８】高周波吸収体および触媒体は気体が通過で
きる開口を有する織布で構成される請求項１または２記
載の触媒機能を有する高周波発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5030432A JPH06241027A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 触媒機能を有する高周波発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5030432A JPH06241027A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 触媒機能を有する高周波発熱体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06241027A true JPH06241027A (ja) | 1994-08-30 |
Family
ID=12303789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5030432A Pending JPH06241027A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 触媒機能を有する高周波発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06241027A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200055387A (ko) * | 2018-11-13 | 2020-05-21 | 한국생산기술연구원 | 휘발성 유기 화합물 저감을 위한 직물 기반 자가히팅 유연소자 및 그 제조방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04241717A (ja) * | 1991-01-11 | 1992-08-28 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化装置 |
| JPH04354543A (ja) * | 1991-05-31 | 1992-12-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ハニカム構造セラミックス |
-
1993
- 1993-02-19 JP JP5030432A patent/JPH06241027A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04241717A (ja) * | 1991-01-11 | 1992-08-28 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化装置 |
| JPH04354543A (ja) * | 1991-05-31 | 1992-12-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ハニカム構造セラミックス |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200055387A (ko) * | 2018-11-13 | 2020-05-21 | 한국생산기술연구원 | 휘발성 유기 화합물 저감을 위한 직물 기반 자가히팅 유연소자 및 그 제조방법 |
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