JP2000104538A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化装置Info
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- F01N3/18—Exhaust 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
- F01N3/20—Exhaust 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
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
- F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
- 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】
【課題】 マイクロ波加熱触媒の表面温度を的確に制御
し、マイクロ波加熱触媒を有効に機能させることのでき
る排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 排気ガスＧの流路の途中に設けられ、内
部にマイクロ波加熱触媒１２を備えたマイクロ波吸収体
１０を配置した空洞共振器１にマイクロ波を供給するマ
イクロ波発振器２にサーモスイッチ１５を設け、上記サ
ーモスイッチ１５の検出信号に基づいて、マイクロ波発
振器へ供給される電力を制御するようにした。
し、マイクロ波加熱触媒を有効に機能させることのでき
る排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 排気ガスＧの流路の途中に設けられ、内
部にマイクロ波加熱触媒１２を備えたマイクロ波吸収体
１０を配置した空洞共振器１にマイクロ波を供給するマ
イクロ波発振器２にサーモスイッチ１５を設け、上記サ
ーモスイッチ１５の検出信号に基づいて、マイクロ波発
振器へ供給される電力を制御するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波のエネ
ルギーを利用して触媒を短期間に活性化し、冷間始動時
に排出される有害排気ガスを浄化することのできる排気
ガス浄化装置に関するもので、特にマイクロ波加熱触媒
に照射するマイクロ波の電力制御に関するものである。
ルギーを利用して触媒を短期間に活性化し、冷間始動時
に排出される有害排気ガスを浄化することのできる排気
ガス浄化装置に関するもので、特にマイクロ波加熱触媒
に照射するマイクロ波の電力制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車の排気ガスには、炭化水素，一酸
化炭素，窒素酸化物等の大気汚染物質が含まれている。
このような有害排気ガスを浄化する方法として、エンジ
ン燃焼方式や触媒による後処理方式がある。上記触媒に
よる後処理方式は、自動車の排気ガスをＰｄ／Ｒｈ，Ｐ
ｔ／Ｒｈ等の貴金属元素の合金から成る三元触媒を備え
た浄化手段中を通過させ、炭化水素，一酸化炭素を酸化
するとともに窒素酸化物を還元し、無害な炭酸ガス，水
蒸気，窒素に変換し車外に排出するものである。しかし
ながら、従来の触媒装置を有する内燃機関の排気ガス浄
化装置においては、上記触媒を内燃機関の排気ガス自身
によって加熱するように構成されているため、触媒の温
度が触媒機能が有効に機能する温度にまで達するのに時
間がかかり、内燃機関の冷間始動時においては上記有害
物質を十分に取り除くことができないという欠点があっ
た。
化炭素，窒素酸化物等の大気汚染物質が含まれている。
このような有害排気ガスを浄化する方法として、エンジ
ン燃焼方式や触媒による後処理方式がある。上記触媒に
よる後処理方式は、自動車の排気ガスをＰｄ／Ｒｈ，Ｐ
ｔ／Ｒｈ等の貴金属元素の合金から成る三元触媒を備え
た浄化手段中を通過させ、炭化水素，一酸化炭素を酸化
するとともに窒素酸化物を還元し、無害な炭酸ガス，水
蒸気，窒素に変換し車外に排出するものである。しかし
ながら、従来の触媒装置を有する内燃機関の排気ガス浄
化装置においては、上記触媒を内燃機関の排気ガス自身
によって加熱するように構成されているため、触媒の温
度が触媒機能が有効に機能する温度にまで達するのに時
間がかかり、内燃機関の冷間始動時においては上記有害
物質を十分に取り除くことができないという欠点があっ
た。
【０００３】そこで、冷間始動時においても排気ガス中
の有害物質を取り除くため、マイクロ波加熱技術を用い
て、上記浄化手段の触媒を短時間で加熱する方法が提案
されている。これは、排気ガスの流路に、例えば、ハニ
カム構造を有する絶縁性の高い基板の隔壁の表面に触媒
材料を担持したマイクロ波吸収材料から成るマイクロ波
加熱触媒をコーティングしたマイクロ波吸収体を配置
し、このマイクロ波吸収体をマイクロ波で加熱すること
により、上記マイクロ波吸収体を通過する排気ガスを浄
化するものである。図４は、上述したマイクロ波加熱触
媒を用いた排気ガス浄化装置の一構成例を示す図で、図
外の排気管から送られてきた排気ガスＧを、両端にパン
チングメタルからなるリフレクター１ａ，１ｂを有し、
マイクロ波加熱触媒を備えたマイクロ波吸収体１０を内
部に配置した円筒形の空洞共振器１内に導入し、マグネ
トロン２からのマイクロ波により加熱された上記マイク
ロ波加熱触媒により上記排気ガスＧを浄化して車外に排
出するものである。このとき、マグネトロン２で発生し
たマイクロ波は、導波経路３を経由して、結合スロット
４から上記空洞共振器１に伝送されてマイクロ波吸収体
１０のマイクロ波加熱触媒に吸収され、マイクロ波加熱
触媒を発熱させる。そのため、上記マイクロ波加熱触媒
の温度は、触媒材料が活性化される温度（２６０〜３０
０℃以上）まで急上昇する。したがって、空洞共振器１
に導かれた排気ガスＧは上記マイクロ波加熱触媒の触媒
材料と反応し、排気ガスＧ中の有害物質を取り除くこと
ができる。なお、上記マイクロ波加熱触媒の温度制御を
行う方法としては、上記マイクロ波吸収体１０の後方
に、例えば、シールドした熱電対等の温度測定手段５を
設けて、上記マイクロ波加熱触媒の表面温度を推定し、
上記推定温度に基づいて上記マグネトロン２の出力電力
を制御する。
の有害物質を取り除くため、マイクロ波加熱技術を用い
て、上記浄化手段の触媒を短時間で加熱する方法が提案
されている。これは、排気ガスの流路に、例えば、ハニ
カム構造を有する絶縁性の高い基板の隔壁の表面に触媒
材料を担持したマイクロ波吸収材料から成るマイクロ波
加熱触媒をコーティングしたマイクロ波吸収体を配置
し、このマイクロ波吸収体をマイクロ波で加熱すること
により、上記マイクロ波吸収体を通過する排気ガスを浄
化するものである。図４は、上述したマイクロ波加熱触
媒を用いた排気ガス浄化装置の一構成例を示す図で、図
外の排気管から送られてきた排気ガスＧを、両端にパン
チングメタルからなるリフレクター１ａ，１ｂを有し、
マイクロ波加熱触媒を備えたマイクロ波吸収体１０を内
部に配置した円筒形の空洞共振器１内に導入し、マグネ
トロン２からのマイクロ波により加熱された上記マイク
ロ波加熱触媒により上記排気ガスＧを浄化して車外に排
出するものである。このとき、マグネトロン２で発生し
たマイクロ波は、導波経路３を経由して、結合スロット
４から上記空洞共振器１に伝送されてマイクロ波吸収体
１０のマイクロ波加熱触媒に吸収され、マイクロ波加熱
触媒を発熱させる。そのため、上記マイクロ波加熱触媒
の温度は、触媒材料が活性化される温度（２６０〜３０
０℃以上）まで急上昇する。したがって、空洞共振器１
に導かれた排気ガスＧは上記マイクロ波加熱触媒の触媒
材料と反応し、排気ガスＧ中の有害物質を取り除くこと
ができる。なお、上記マイクロ波加熱触媒の温度制御を
行う方法としては、上記マイクロ波吸収体１０の後方
に、例えば、シールドした熱電対等の温度測定手段５を
設けて、上記マイクロ波加熱触媒の表面温度を推定し、
上記推定温度に基づいて上記マグネトロン２の出力電力
を制御する。
【０００４】しかしながら、上記マイクロ波加熱触媒の
温度上昇は、昇温速度が３０℃／ｄｅｇ以上と急激であ
るだけでなく、マイクロ波加熱触媒によるマイクロ波の
吸収による温度上昇に加えて、昇温途中で、排気ガス中
の炭化水素，一酸化炭素，窒素酸化物等の有害物質と触
媒材料との触媒反応による反応熱による温度上昇のた
め、その昇温速度が更に加速される。したがって、マイ
クロ波加熱触媒の表面温度を間接的に推定する方法で
は、表面温度の推定精度が低く迅速で的確な制御ができ
ず、上記マイクロ波加熱触媒が溶損してしまうかあるい
は触媒機能が失われてしまい、排気ガスＧの浄化を行う
ことができなくなるといった問題点があった。
温度上昇は、昇温速度が３０℃／ｄｅｇ以上と急激であ
るだけでなく、マイクロ波加熱触媒によるマイクロ波の
吸収による温度上昇に加えて、昇温途中で、排気ガス中
の炭化水素，一酸化炭素，窒素酸化物等の有害物質と触
媒材料との触媒反応による反応熱による温度上昇のた
め、その昇温速度が更に加速される。したがって、マイ
クロ波加熱触媒の表面温度を間接的に推定する方法で
は、表面温度の推定精度が低く迅速で的確な制御ができ
ず、上記マイクロ波加熱触媒が溶損してしまうかあるい
は触媒機能が失われてしまい、排気ガスＧの浄化を行う
ことができなくなるといった問題点があった。
【０００５】本発明は、従来の問題点に鑑みてなされた
もので、マイクロ波加熱触媒の表面温度を的確に制御
し、マイクロ波加熱触媒を有効に機能させることのでき
る排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
もので、マイクロ波加熱触媒の表面温度を的確に制御
し、マイクロ波加熱触媒を有効に機能させることのでき
る排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の排気ガス浄化装置は、排気ガスの流路の途中に設けら
れ、内部にマイクロ波加熱触媒を配置した空洞共振器に
マイクロ波を供給するマイクロ波発振器に、マイクロ波
発振器の表面温度を検出する温度検出手段を設けるとと
もに、上記温度検出手段の検出信号に基づいて、マイク
ロ波発振器へ供給される電力を制御するようにしたもの
である。
の排気ガス浄化装置は、排気ガスの流路の途中に設けら
れ、内部にマイクロ波加熱触媒を配置した空洞共振器に
マイクロ波を供給するマイクロ波発振器に、マイクロ波
発振器の表面温度を検出する温度検出手段を設けるとと
もに、上記温度検出手段の検出信号に基づいて、マイク
ロ波発振器へ供給される電力を制御するようにしたもの
である。
【０００７】本発明の請求項２に記載の排気ガス浄化装
置は、上記マイクロ波加熱触媒を、マイクロ波をほとん
ど吸収しない材料から成る基板と、この基板の表面に形
成された電気伝導性金属酸化物と絶縁材料との混合物か
ら成るマイクロ波吸収層と、上記マイクロ波吸収層に材
料に担持されたＰｔ／ＲｈやＰｄ／Ｒｈ等の触媒材料と
から構成し、そのインピーダンスを、上記触媒材料の活
性化温度を含む所定の温度範囲において、上記空洞共振
器の特性インピーダンスと、反射電力比が１０ｄＢ以上
となるような状態に整合したものである。
置は、上記マイクロ波加熱触媒を、マイクロ波をほとん
ど吸収しない材料から成る基板と、この基板の表面に形
成された電気伝導性金属酸化物と絶縁材料との混合物か
ら成るマイクロ波吸収層と、上記マイクロ波吸収層に材
料に担持されたＰｔ／ＲｈやＰｄ／Ｒｈ等の触媒材料と
から構成し、そのインピーダンスを、上記触媒材料の活
性化温度を含む所定の温度範囲において、上記空洞共振
器の特性インピーダンスと、反射電力比が１０ｄＢ以上
となるような状態に整合したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施の形
態に係わる排気ガスの浄化装置の構成を示す図で、１は
両端にパンチングメタルから成るリフレクター１ａ，１
ｂを備え、マイクロ波加熱触媒を備えたマイクロ波吸収
体１０を内部に配置した円筒形の空洞共振器、２はマイ
クロ波発振器であるマグネトロン、３は上記マグネトロ
ン２で発生したマイクロ波を伝送する導波経路、４は上
記導波経路３と空洞共振器１との結合スロット（結合
穴）で、マグネトロン２の表面には、マグネトロン２の
表面温度を検出する温度検出手段であるサーモスイッチ
１５が取付けられており、このサーモスイッチ１５の出
力はマグネトロン２の図示しない出力電力制御装置に入
力される。また、マイクロ波吸収体１０は、図２
（ａ），（ｂ）に示すように、ハニカム構造を有し絶縁
性の耐熱衝撃性の高いコーディライト焼結体から成る基
板１１と、上記基板１１の隔壁１１Ｋの表面にコーティ
ングされたマイクロ波加熱触媒１２とから成る。なお、
同図において、符号１１ｓは基板１１の貫通孔で、排気
ガスＧは、図２（ｃ）に示すように、上記貫通孔１１ｓ
を通過する間に、上記マイクロ波加熱触媒１２により浄
化される。このマイクロ波加熱触媒１２は、電気伝導性
金属酸化物と絶縁材料との混合物から成るマイクロ波吸
収層にＰｔ／Ｒｈ等の三元触媒を担持させたもので、本
実施の形態においては、電気伝導性金属酸化物として平
均粒径が１〜３μｍのＬａ0.6Ｓｒ0.4ＭｎＯ3を、絶縁
材料として平均粒径が５μｍのγ−アルミナを用い、上
記γ−アルミナが２０〜３０ｗｔ％となるように混合
し、上記コーディライト焼結体から成る基板１１にコー
ティングした後、これをＰd塩基水溶液に浸漬して焼成
し、マイクロ波吸収層に触媒能を付加したものを用い
た。このマイクロ波加熱触媒１２のマイクロ波吸収層
は、常温から上記触媒材料（Ｐｄ）の活性化温度範囲で
ある約４００℃まで、そのインピーダンスが空洞共振器
１の特性インピーダンスに、マイクロ波の発振周波数
（例えば、ｆ＝2.45ＧＨｚ）において、反射電力比が１
０ｄＢ以上となるような状態に整合されている。
て、図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施の形
態に係わる排気ガスの浄化装置の構成を示す図で、１は
両端にパンチングメタルから成るリフレクター１ａ，１
ｂを備え、マイクロ波加熱触媒を備えたマイクロ波吸収
体１０を内部に配置した円筒形の空洞共振器、２はマイ
クロ波発振器であるマグネトロン、３は上記マグネトロ
ン２で発生したマイクロ波を伝送する導波経路、４は上
記導波経路３と空洞共振器１との結合スロット（結合
穴）で、マグネトロン２の表面には、マグネトロン２の
表面温度を検出する温度検出手段であるサーモスイッチ
１５が取付けられており、このサーモスイッチ１５の出
力はマグネトロン２の図示しない出力電力制御装置に入
力される。また、マイクロ波吸収体１０は、図２
（ａ），（ｂ）に示すように、ハニカム構造を有し絶縁
性の耐熱衝撃性の高いコーディライト焼結体から成る基
板１１と、上記基板１１の隔壁１１Ｋの表面にコーティ
ングされたマイクロ波加熱触媒１２とから成る。なお、
同図において、符号１１ｓは基板１１の貫通孔で、排気
ガスＧは、図２（ｃ）に示すように、上記貫通孔１１ｓ
を通過する間に、上記マイクロ波加熱触媒１２により浄
化される。このマイクロ波加熱触媒１２は、電気伝導性
金属酸化物と絶縁材料との混合物から成るマイクロ波吸
収層にＰｔ／Ｒｈ等の三元触媒を担持させたもので、本
実施の形態においては、電気伝導性金属酸化物として平
均粒径が１〜３μｍのＬａ0.6Ｓｒ0.4ＭｎＯ3を、絶縁
材料として平均粒径が５μｍのγ−アルミナを用い、上
記γ−アルミナが２０〜３０ｗｔ％となるように混合
し、上記コーディライト焼結体から成る基板１１にコー
ティングした後、これをＰd塩基水溶液に浸漬して焼成
し、マイクロ波吸収層に触媒能を付加したものを用い
た。このマイクロ波加熱触媒１２のマイクロ波吸収層
は、常温から上記触媒材料（Ｐｄ）の活性化温度範囲で
ある約４００℃まで、そのインピーダンスが空洞共振器
１の特性インピーダンスに、マイクロ波の発振周波数
（例えば、ｆ＝2.45ＧＨｚ）において、反射電力比が１
０ｄＢ以上となるような状態に整合されている。
【０００９】次に、上記構成の排気ガスの浄化装置の動
作について説明する。マグネトロン２で発生したマイク
ロ波は、導波経路３を経由して、結合スロット４におい
て上記導波経路３と空洞共振器１とのインピーダンス整
合が達成され、上記空洞共振器１に伝送される。一方、
図外の排気管からは、パンチングメタル１ａの図示しな
い貫通孔を通って排気ガスＧが空洞共振器１内に送られ
る。空洞共振器１に伝送されたマイクロ波は、空洞共振
器１内において上記マイクロ波吸収体１０のマイクロ波
加熱触媒１２に吸収され、上記マイクロ波加熱触媒１２
を発熱させる。このマイクロ波加熱触媒１２のインピー
ダンスと、空洞共振器１の伝送経路の特性インピーダン
スとは整合状態になるように材料設計されているので、
上記マイクロ波吸収体１０によるマイクロ波の反射が少
く、マイクロ波吸収体１０に照射されたマイクロ波のエ
ネルギーは効率よくマイクロ波吸収体１０吸収され、マ
イクロ波加熱触媒１２に担持された触媒の温度を急上昇
させることができる。したがって、空洞共振器１に導か
れた排気ガスＧは上記マイクロ波加熱触媒１２と反応し
て浄化される。そのとき、上記マイクロ波加熱触媒１２
は触媒反応によっても発熱するので、上記マイクロ波加
熱触媒１２の温度は更に上昇する。
作について説明する。マグネトロン２で発生したマイク
ロ波は、導波経路３を経由して、結合スロット４におい
て上記導波経路３と空洞共振器１とのインピーダンス整
合が達成され、上記空洞共振器１に伝送される。一方、
図外の排気管からは、パンチングメタル１ａの図示しな
い貫通孔を通って排気ガスＧが空洞共振器１内に送られ
る。空洞共振器１に伝送されたマイクロ波は、空洞共振
器１内において上記マイクロ波吸収体１０のマイクロ波
加熱触媒１２に吸収され、上記マイクロ波加熱触媒１２
を発熱させる。このマイクロ波加熱触媒１２のインピー
ダンスと、空洞共振器１の伝送経路の特性インピーダン
スとは整合状態になるように材料設計されているので、
上記マイクロ波吸収体１０によるマイクロ波の反射が少
く、マイクロ波吸収体１０に照射されたマイクロ波のエ
ネルギーは効率よくマイクロ波吸収体１０吸収され、マ
イクロ波加熱触媒１２に担持された触媒の温度を急上昇
させることができる。したがって、空洞共振器１に導か
れた排気ガスＧは上記マイクロ波加熱触媒１２と反応し
て浄化される。そのとき、上記マイクロ波加熱触媒１２
は触媒反応によっても発熱するので、上記マイクロ波加
熱触媒１２の温度は更に上昇する。
【００１０】ところで、上記マイクロ波加熱触媒１２の
マイクロ波吸収効率は、通常、マイクロ波の当該物質に
対する入射電力Ｐ0と反射電力Ｐrの比であるリターンロ
スＬ＝１０・ｌｏｇ（Ｐr／Ｐ0）（ｄＢ）として表わさ
れる。図３は、このマイクロ波加熱触媒１２のマイクロ
波吸収特性を示す図で、横軸はマグネトロン２の発振周
波数、縦軸はマイクロ波加熱触媒１２のリターンロス
で、同図の実線は４００℃、破線は５００℃、一点鎖線
は常温（２５℃）での特性曲線を示す。上記マイクロ波
加熱触媒１２のインピーダンスは、上述したように、マ
イクロ波の伝送される伝送経路の特性インピーダンス
に、マイクロ波の発振周波数（例えば、ｆ＝2.45ＧＨ
ｚ）において、反射電力比が１０ｄＢ以上（リターンロ
スＬが−１０ｄＢ以下）となるような状態に整合するよ
うに材料設計されており、また、上記マイクロ波加熱触
媒１２のインピーダンスは、温度が上昇するにしたがっ
て低下する。本実施の形態においては、マイクロ波加熱
触媒１２の室温におけるインピーダンスは空洞共振器１
のインピーダンスよりも高く設定され、マイクロ波加熱
触媒１２の温度上昇とともに空洞共振器１のインピーダ
ンスに接近する。そして、マイクロ波加熱触媒１２の温
度が上記三元触媒であるＰｄの触媒機能が有効に作用す
る温度（約４００℃）付近になると、マイクロ波加熱触
媒１２のインピーダンスと空洞共振器３のインピーダン
スとはほぼ一致（クリティカルマッチング）するので、
図３に示すように、約４００℃においては、上記マイク
ロ波加熱触媒１２のリターンロスが−２０ｄＢ以下にな
る。これは、入射したマイクロ波電力の９９％以上がマ
イクロ波加熱触媒１２に吸収されて熱に変換されたこと
を示している。しかし、マイクロ波加熱触媒１２の温度
が更に上昇すると、マイクロ波加熱触媒１２のインピー
ダンスは急激に小さくなり、空洞共振器１のインピーダ
ンスとの差が大きくなるため、図３の破線（５００℃で
の特性曲線）に示すように、マイクロ波加熱触媒１２の
リターンロスが増加し、マイクロ波加熱触媒１２のマイ
クロ波の吸収効率が大幅に低下する。
マイクロ波吸収効率は、通常、マイクロ波の当該物質に
対する入射電力Ｐ0と反射電力Ｐrの比であるリターンロ
スＬ＝１０・ｌｏｇ（Ｐr／Ｐ0）（ｄＢ）として表わさ
れる。図３は、このマイクロ波加熱触媒１２のマイクロ
波吸収特性を示す図で、横軸はマグネトロン２の発振周
波数、縦軸はマイクロ波加熱触媒１２のリターンロス
で、同図の実線は４００℃、破線は５００℃、一点鎖線
は常温（２５℃）での特性曲線を示す。上記マイクロ波
加熱触媒１２のインピーダンスは、上述したように、マ
イクロ波の伝送される伝送経路の特性インピーダンス
に、マイクロ波の発振周波数（例えば、ｆ＝2.45ＧＨ
ｚ）において、反射電力比が１０ｄＢ以上（リターンロ
スＬが−１０ｄＢ以下）となるような状態に整合するよ
うに材料設計されており、また、上記マイクロ波加熱触
媒１２のインピーダンスは、温度が上昇するにしたがっ
て低下する。本実施の形態においては、マイクロ波加熱
触媒１２の室温におけるインピーダンスは空洞共振器１
のインピーダンスよりも高く設定され、マイクロ波加熱
触媒１２の温度上昇とともに空洞共振器１のインピーダ
ンスに接近する。そして、マイクロ波加熱触媒１２の温
度が上記三元触媒であるＰｄの触媒機能が有効に作用す
る温度（約４００℃）付近になると、マイクロ波加熱触
媒１２のインピーダンスと空洞共振器３のインピーダン
スとはほぼ一致（クリティカルマッチング）するので、
図３に示すように、約４００℃においては、上記マイク
ロ波加熱触媒１２のリターンロスが−２０ｄＢ以下にな
る。これは、入射したマイクロ波電力の９９％以上がマ
イクロ波加熱触媒１２に吸収されて熱に変換されたこと
を示している。しかし、マイクロ波加熱触媒１２の温度
が更に上昇すると、マイクロ波加熱触媒１２のインピー
ダンスは急激に小さくなり、空洞共振器１のインピーダ
ンスとの差が大きくなるため、図３の破線（５００℃で
の特性曲線）に示すように、マイクロ波加熱触媒１２の
リターンロスが増加し、マイクロ波加熱触媒１２のマイ
クロ波の吸収効率が大幅に低下する。
【００１１】一般に、マイクロ波加熱触媒１２のリター
ンロスが−１０ｄＢ以上、すなわち入射電力の１０％以
上がマグネトロン２に反射されると、マグネトロン２の
発振動作を継続することが困難になり、発振がマグネト
ロン２内に留まってしまうという、いわゆるモーディン
グを引き起こし、マグネトロン２の表面温度が短時間で
高温に達するという現象が起こる。例えば、図３に示し
た特性を有するマイクロ波加熱触媒１２に対して、発振
周波数がｆ＝2.45ＧＨｚ、出力が８００Ｗａｔｔのマイ
クロ波を照射した場合、上記マイクロ波加熱触媒１２か
らの反射電力が−１０ｄＢ以下になる温度は４５０℃付
近にあり、そのときのマグネトロン２の表面温度は１３
０〜１４０℃になることが実験的に確かめられている。
本実施の形態においては、マグネトロン２に、その表面
温度を検出するサーモスイッチ１５を取付けてマグネト
ロン２の表面温度を監視し、上記表面温度が予め設定さ
れた温度（例えば、１２０℃）に達したときに、マグネ
トロン２の動作を一時停止するようにしている。すなわ
ち、マイクロ波加熱触媒１２の温度上昇を、マイクロ波
加熱触媒１２による反射電力の増大によるマグネトロン
２への表面温度の上昇として検知し、マグネトロン２へ
供給される電力を制御するようにしているので、実際的
でかつ迅速な温度制御を行うことができる。具体的に
は、本発明を実施した排気ガス浄化装置と従来の排気ガ
ス浄化装置とをそれぞれ自動車の排気マニフォールドに
取り付けて、エンジン始動後に９００Ｗａｔｔのマイク
ロ波電力を用いて上記マイクロ波加熱触媒１２を備えた
マイクロ波吸収体１０を加熱したところ、本実施の形態
の排気ガス浄化装置では、エンジン始動が約１５秒後に
サーモスイッチ１５が作動してマグネトロン２への電力
供給が停止されたが、従来の排気ガス浄化装置では、エ
ンジン始動が約２５秒後にマグネトロン２がモーディン
グを起こし、マグネトロン２が動作しなくなった。ま
た、この従来の排気ガス浄化装置でマグネトロン２のみ
を交換して再度動作させたところ、マイクロ波加熱触媒
１２のマイクロ波吸収特性及び触媒能が著しく低下して
いることから、マイクロ波加熱触媒１２の温度が異常に
上昇したため、マイクロ波加熱触媒１２の溶損ないしは
触媒の失活が起こり、マイクロ波加熱触媒１２自身も使
用できない状態になっていることがわかった。
ンロスが−１０ｄＢ以上、すなわち入射電力の１０％以
上がマグネトロン２に反射されると、マグネトロン２の
発振動作を継続することが困難になり、発振がマグネト
ロン２内に留まってしまうという、いわゆるモーディン
グを引き起こし、マグネトロン２の表面温度が短時間で
高温に達するという現象が起こる。例えば、図３に示し
た特性を有するマイクロ波加熱触媒１２に対して、発振
周波数がｆ＝2.45ＧＨｚ、出力が８００Ｗａｔｔのマイ
クロ波を照射した場合、上記マイクロ波加熱触媒１２か
らの反射電力が−１０ｄＢ以下になる温度は４５０℃付
近にあり、そのときのマグネトロン２の表面温度は１３
０〜１４０℃になることが実験的に確かめられている。
本実施の形態においては、マグネトロン２に、その表面
温度を検出するサーモスイッチ１５を取付けてマグネト
ロン２の表面温度を監視し、上記表面温度が予め設定さ
れた温度（例えば、１２０℃）に達したときに、マグネ
トロン２の動作を一時停止するようにしている。すなわ
ち、マイクロ波加熱触媒１２の温度上昇を、マイクロ波
加熱触媒１２による反射電力の増大によるマグネトロン
２への表面温度の上昇として検知し、マグネトロン２へ
供給される電力を制御するようにしているので、実際的
でかつ迅速な温度制御を行うことができる。具体的に
は、本発明を実施した排気ガス浄化装置と従来の排気ガ
ス浄化装置とをそれぞれ自動車の排気マニフォールドに
取り付けて、エンジン始動後に９００Ｗａｔｔのマイク
ロ波電力を用いて上記マイクロ波加熱触媒１２を備えた
マイクロ波吸収体１０を加熱したところ、本実施の形態
の排気ガス浄化装置では、エンジン始動が約１５秒後に
サーモスイッチ１５が作動してマグネトロン２への電力
供給が停止されたが、従来の排気ガス浄化装置では、エ
ンジン始動が約２５秒後にマグネトロン２がモーディン
グを起こし、マグネトロン２が動作しなくなった。ま
た、この従来の排気ガス浄化装置でマグネトロン２のみ
を交換して再度動作させたところ、マイクロ波加熱触媒
１２のマイクロ波吸収特性及び触媒能が著しく低下して
いることから、マイクロ波加熱触媒１２の温度が異常に
上昇したため、マイクロ波加熱触媒１２の溶損ないしは
触媒の失活が起こり、マイクロ波加熱触媒１２自身も使
用できない状態になっていることがわかった。
【００１２】なお、上記表面温度が予め設定された温度
に達したときに、マグネトロン２の動作を一時停止する
ような制御にかえて、マグネトロン２へ供給される電力
を制御してマグネトロン出力を低減するようにしてもよ
い。あるいは、マグネトロン２の表面温度を検出する温
度検出手段として、サーモスイッチ１５に代えてサーミ
スタ等の温度検出手段を取付け、マグネトロン２の表面
温度に応じてマグネトロン２の出力電力を増減するよう
に制御してもよい。また、上記例では、電気伝導性金属
酸化物としてＬａ0.6Ｓｒ0.4ＭｎＯ3を、絶縁材料とし
てγ−アルミナを、また、触媒材料としてＰｄを用いた
が、電気伝導性金属酸化物としてＬａ(1-x)ＳｒxＣｏＯ
3，Ｌａ(1-x)ＳｒxＣｒＯ3（０〈ｘ〈１，０〈ｙ〈１）
等の複合金属酸化物の１種もしくは２種以上の混合物
を、絶縁材料としてセリアもしくはセリア安定化ジルコ
ニアを、また、触媒材料としてＰｔ／ＲｈやＰｄ／Ｒｈ
等を用いてもよい。
に達したときに、マグネトロン２の動作を一時停止する
ような制御にかえて、マグネトロン２へ供給される電力
を制御してマグネトロン出力を低減するようにしてもよ
い。あるいは、マグネトロン２の表面温度を検出する温
度検出手段として、サーモスイッチ１５に代えてサーミ
スタ等の温度検出手段を取付け、マグネトロン２の表面
温度に応じてマグネトロン２の出力電力を増減するよう
に制御してもよい。また、上記例では、電気伝導性金属
酸化物としてＬａ0.6Ｓｒ0.4ＭｎＯ3を、絶縁材料とし
てγ−アルミナを、また、触媒材料としてＰｄを用いた
が、電気伝導性金属酸化物としてＬａ(1-x)ＳｒxＣｏＯ
3，Ｌａ(1-x)ＳｒxＣｒＯ3（０〈ｘ〈１，０〈ｙ〈１）
等の複合金属酸化物の１種もしくは２種以上の混合物
を、絶縁材料としてセリアもしくはセリア安定化ジルコ
ニアを、また、触媒材料としてＰｔ／ＲｈやＰｄ／Ｒｈ
等を用いてもよい。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、マイクロ波発振器に、マイクロ波発振器
の表面温度を検出する温度検出手段を設けるとともに、
上記温度検出手段の検出信号に基づいて、マイクロ波発
振器へ供給される電力を制御するようにしたので、正確
ででかつ迅速な温度制御を行うことができ、マイクロ波
加熱触媒の溶損ないしは触媒の失活を確実に防止するこ
とができる。
発明によれば、マイクロ波発振器に、マイクロ波発振器
の表面温度を検出する温度検出手段を設けるとともに、
上記温度検出手段の検出信号に基づいて、マイクロ波発
振器へ供給される電力を制御するようにしたので、正確
ででかつ迅速な温度制御を行うことができ、マイクロ波
加熱触媒の溶損ないしは触媒の失活を確実に防止するこ
とができる。
【００１４】また、請求項２に記載の発明によれば、マ
イクロ波加熱触媒として、インピーダンスが、触媒材料
の活性化温度を含む所定の温度範囲において、空洞共振
器の特性インピーダンスと、反射電力比が１０ｄＢ以上
となるような状態に整合された電気伝導性金属酸化物と
絶縁材料との混合物から成るマイクロ波吸収層にＰｔ／
ＲｈやＰｄ／Ｒｈ等の触媒材料を担持させたものを用い
たので、マイクロ波加熱触媒に担持された触媒の温度を
急上昇させることができる。更に、マイクロ波加熱触媒
の温度が活性化温度を越えるとインピーダンスは急激に
小さくなって、空洞共振器のインピーダンスとの差が増
大するので、マイクロ波加熱触媒の温度を的確に捕らえ
ることができ、実際的な温度制御を行うことができる。
イクロ波加熱触媒として、インピーダンスが、触媒材料
の活性化温度を含む所定の温度範囲において、空洞共振
器の特性インピーダンスと、反射電力比が１０ｄＢ以上
となるような状態に整合された電気伝導性金属酸化物と
絶縁材料との混合物から成るマイクロ波吸収層にＰｔ／
ＲｈやＰｄ／Ｒｈ等の触媒材料を担持させたものを用い
たので、マイクロ波加熱触媒に担持された触媒の温度を
急上昇させることができる。更に、マイクロ波加熱触媒
の温度が活性化温度を越えるとインピーダンスは急激に
小さくなって、空洞共振器のインピーダンスとの差が増
大するので、マイクロ波加熱触媒の温度を的確に捕らえ
ることができ、実際的な温度制御を行うことができる。
【図１】 本発明の実施の形態に係わる排気ガス浄化装
置の構成を示す図である。
置の構成を示す図である。
【図２】 本実施の形態に係わるマイクロ波吸収体の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図３】 本実施の形態に係わるマイクロ波加熱触媒の
マイクロ波吸収特性を示す図である。
マイクロ波吸収特性を示す図である。
【図４】 従来の排気ガス浄化装置の構成を示す図であ
る。
る。
１ 空洞共振器、１ａ，１ｂ リフレクター、２ マグ
ネトロン、３ 導波経路、４ 結合スロット、１０ マ
イクロ波吸収体、１１ 基板、１２ マイクロ波加熱触
媒、１５ サーモスイッチ、Ｇ 排気ガス。
ネトロン、３ 導波経路、４ 結合スロット、１０ マ
イクロ波吸収体、１１ 基板、１２ マイクロ波加熱触
媒、１５ サーモスイッチ、Ｇ 排気ガス。
Claims (2)
- 【請求項１】 排気ガスの流路の途中に設けられた空洞
共振器と、上記空洞共振器にマイクロ波を供給するマイ
クロ波発振器と、上記空洞共振器内に配設されたマイク
ロ波加熱触媒とを備えた排気ガス浄化装置において、上
記マイクロ波発振器に、上記マイクロ波発振器の表面温
度を検出する温度検出手段を設けるとともに、上記温度
検出手段の検出信号に基づいて、マイクロ波発振器へ供
給される電力を制御するようにしたことを特徴とする排
気ガス浄化装置。 - 【請求項２】 上記マイクロ波加熱触媒を、マイクロ波
をほとんど吸収しない材料から成る基板と、この基板の
表面に形成された電気伝導性金属酸化物と絶縁材料との
混合物から成るマイクロ波吸収層と、上記マイクロ波吸
収層に担持されたＰｔ／ＲｈやＰｄ／Ｒｈ等の触媒材料
とから構成し、そのインピーダンスを、上記触媒材料の
活性化温度を含む所定の温度範囲において、上記空洞共
振器の特性インピーダンスと、反射電力比が１０ｄＢ以
上となるような状態に整合したことを特徴とする請求項
１記載の排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10270266A JP2000104538A (ja) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | 排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10270266A JP2000104538A (ja) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | 排気ガス浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000104538A true JP2000104538A (ja) | 2000-04-11 |
Family
ID=17483865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10270266A Pending JP2000104538A (ja) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | 排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000104538A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6797517B1 (en) * | 1999-04-28 | 2004-09-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Catalyst degradation detecting device and method thereof in internal combustion engine |
| JP2007261960A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-10-11 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Ｃｏ２から高級脂肪酸メチルエステルを連続的に製造する方法 |
| DE102011076558A1 (de) | 2010-05-31 | 2011-12-01 | Denso Corporation | Abgasreinigungssystem für brennkraftmaschine |
| JPWO2013039123A1 (ja) * | 2011-09-15 | 2015-03-26 | イマジニアリング株式会社 | 加熱装置 |
| EP3103977A1 (en) * | 2015-06-09 | 2016-12-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas control system for internal combustion engine |
| CN109731468A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-05-10 | 广东环境保护工程职业学院 | 一种废气净化机构及废气处理装置 |
-
1998
- 1998-09-24 JP JP10270266A patent/JP2000104538A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6797517B1 (en) * | 1999-04-28 | 2004-09-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Catalyst degradation detecting device and method thereof in internal combustion engine |
| JP2007261960A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-10-11 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Ｃｏ２から高級脂肪酸メチルエステルを連続的に製造する方法 |
| DE102011076558A1 (de) | 2010-05-31 | 2011-12-01 | Denso Corporation | Abgasreinigungssystem für brennkraftmaschine |
| JPWO2013039123A1 (ja) * | 2011-09-15 | 2015-03-26 | イマジニアリング株式会社 | 加熱装置 |
| EP2767691A4 (en) * | 2011-09-15 | 2015-10-21 | Imagineering Inc | HEATING DEVICE |
| EP3103977A1 (en) * | 2015-06-09 | 2016-12-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas control system for internal combustion engine |
| CN109731468A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-05-10 | 广东环境保护工程职业学院 | 一种废气净化机构及废气处理装置 |
| CN109731468B (zh) * | 2019-03-05 | 2024-04-05 | 广东环境保护工程职业学院 | 一种废气净化机构及废气处理装置 |
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