(57)【要約】【課題】  粒子状物質（ＰＭ）の排出を大幅に低減す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。さらに本発明は、排出される排気ガス温度を、排気ガス浄化装置への吸入時と同等な温度まで低下す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】  内燃機関又は焼却炉から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置であって、カーボンマイクロコイルを混入したセラミックスから形成された筒状体１の内部に、排気ガス導入用の金属製管２を、螺旋状又は直線状に１乃至複数本配置すると共に、筒状体１を赤熱化させるためのマイクロ波又はレーザー波照射手段３を備えたことを特徴とする、排気ガス浄化装置を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関又は焼却炉から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置であって、カーボンマイクロコイルを混入したセラミックスから形成された筒状体の内部に、排気ガス導入用の金属製管を、螺旋状又は直線状に１乃至複数本配置すると共に、前記筒状体を赤熱化させるためのマイクロ波又はレーザー波照射手段を備えたことを特徴とする、排気ガス浄化装置。
【請求項２】
セラミックスが、カーボンマイクロコイルと共に金属粉末を混入した伝導性セラミックスである、請求項１記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
セラミックスが、通気性を有する伝導性セラミックスである、請求項１又は２記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
金属製管が、多重構造式スパイラル金属製管である、請求項１〜３のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
筒状体の内面側に、酸化防止層を形成してなる、請求項１〜４のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【請求項６】
前記筒状体の後に、非熱性材及び／又は冷却素子からなり、且つ、前記筒状体と同径の冷却用筒状体を連設すると共に、前記冷却用筒状体の内部に、排気ガス導入用の金属製管を、螺旋状又は直線状に１乃至複数本配置し、これにより前記筒状体内部にて６００℃以上となる排気ガス温度を、前記冷却用筒状体終端の排気ガス出口付近において少なくとも５２０℃以下に低下させてなる、請求項１〜５のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【請求項７】
金属製管が、多重構造式スパイラル金属製管である、請求項６に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項８】
前記筒状体全体が、排気ガス浄化装置に吸入される排気ガスの圧力により回転する、請求項１〜７のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の排気ガス浄化装置を備えた建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のエンジン、建設機械のエンジン等の内燃機関や、焼却炉などから排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジン、建設機械のエンジン等の内燃機関や、焼却炉などから排出される排気ガスには、様々な成分が含まれている。例えば、建設機械のディーゼルエンジンから排出される排気ガスには、黒煙（煤煙、スス）、硫黄化合物（サルフェート）、未燃焼の燃料等からなる粒子状物質（ＰＭ）と、ＣＯ、ＣＯ２、ＨＣ、ＮＯｘなどからなるガス状物質とが含まれている。
従来、このような自動車のエンジンから排出される排気ガスを浄化するために、様々な手段が講じられているが、大きく二つの流れがある。
一つは自動車のエンジン本体を改善することにより粒子状物質（ＰＭ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減しようとする方法であり、もう一つは排気ガス後処理装置を取り付ける方法である。
例えば、自動車のエンジンそのものの改善策として、エンジンの燃焼をコントロールして排気ガスをクリーン化する電子制御式の燃料噴射装置や、排気ガスを再循環して排気ガス中のＮＯｘを低減するＥＧＲ（排気ガス再循環）装置が知られている。
一方、排気ガス後処理装置としては、ハニカム構造の触媒器を用いて、自動車のエンジンから排出される排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を除去して浄化する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
これら排気ガス浄化装置によれば、排気ガスをかなり浄化することができる。
【０００３】
しかしながら、自動車のエンジン、とりわけ建設機械用ディーゼルエンジンについては、近時、日本、欧米にて著しく排気ガス規制が厳しくなっており、その規制値をクリアするためには、さらなる改善が求められている。
さらに、前記のいずれの排気ガス浄化装置も比較的サイズが大きく、また、複雑な構造によりコスト高である。省エネ等により小型化が要求される自動車、建設機械にとって、排気ガス浄化装置の小型化と共に、コストダウンに対する更なる改善が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５８９３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の問題を解消し、粒子状物質（ＰＭ）の排出を大幅に低減す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ある。
次に、本発明は、排出される排気ガス温度を、排気ガス浄化装置への吸入時と同等な温度まで低下す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ある。
また、本発明は、さらに、排気ガス中のＮＯｘをも大幅に低減す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ある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
即ち、請求項１に係る本発明は、内燃機関又は焼却炉から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置であって、カーボンマイクロコイルを混入したセラミックスから形成された筒状体の内部に、排気ガス導入用の金属製管を、螺旋状又は直線状に１乃至複数本配置すると共に、前記筒状体を赤熱化させるためのマイクロ波又はレーザー波照射手段を備えたことを特徴とする、排気ガス浄化装置を提供するものである。
請求項２に係る本発明は、セラミックスが、カーボンマイクロコイルと共に金属粉末を混入した伝導性セラミックスである、請求項１記載の排気ガス浄化装置を提供するものである。
請求項３に係る本発明は、セラミックスが、通気性を有する伝導性セラミックスである、請求項１又は２記載の排気ガス浄化装置を提供するものである。
請求項４に係る本発明は、金属製管が、多重構造式スパイラル金属製管である、請求項１〜３のいずれかに記載の排気ガス浄化装置を提供するものである。
請求項５に係る本発明は、筒状体の内面側に、酸化防止層を形成してなる、請求項１〜４のいずれかに記載の排気ガス浄化装置を提供するものである。
請求項６に係る本発明は、前記筒状体の後に、非熱性材及び／又は冷却素子からなり、且つ、前記筒状体と同径の冷却用筒状体を連設すると共に、前記冷却用筒状体の内部に、排気ガス導入用の金属製管を、螺旋状又は直線状に１乃至複数本配置し、これにより前記筒状体内部にて６００℃以上となる排気ガス温度を、前記冷却用筒状体終端の排気ガス出口付近において少なくとも５２０℃以下に低下させてなる、請求項１〜５のいずれかに記載の排気ガス浄化装置を提供するものである。
請求項７に係る本発明は、金属製管が、多重構造式スパイラル金属製管である、請求項６に記載の排気ガス浄化装置を提供するものである。
請求項８に係る本発明は、前記筒状体全体が、排気ガス浄化装置に吸入される排気ガスの圧力により回転する、請求項１〜７のいずれかに記載の排気ガス浄化装置を提供するものである。
請求項９に係る本発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の排気ガス浄化装置を備えた建設機械を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の排気ガス浄化装置によれば、金属製管（好ましくは波形スパイラル金属製チューブ）２の内部の温度を容易に６００℃以上、特に６００〜１２００℃という高温にすることができることから、排気ガスはこの高温によって化学反応し、完全燃焼することにより、粒子状物質（ＰＭ）、特に黒煙（すす）がほぼ皆無となる。
従って、本発明の排気ガス浄化装置によれば、粒子状物質（ＰＭ）の排出を大幅に低減することができる。
さらに、本発明の排気ガス浄化装置によれば、このように排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）、特に黒煙（すす）が完全燃焼し、ほぼ皆無となるため、粒子状物質（ＰＭ）を捕捉するタイプの排気ガス浄化装置で必要となる、捕捉された粒子状物質（ＰＭ）の除去機構が不要となる、などのメリットがある。
本発明の排気ガス浄化装置は、低温燃焼により、比較的ＮＯｘの生成が抑制されていて、粒子状物質（ＰＭ）を多く含む排気ガスの浄化に特に有効である。
また、本発明の排気ガス浄化装置によれば、該装置から排出されるガス温度を大幅に低下することができ、安全性を保つことができる。
本発明の排気ガス浄化装置によれば、さらに、排気ガス中のＮＯｘをも大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の排気ガス浄化装置の１態様を示す断面説明図である。
【図２】図１のＸ方向からみた（Ｘ矢視）図である。
【図３】図１のＹ方向からみた（Ｙ矢視）図である。
【図４】筒状体１の断面構造を示す説明図である。
【図５】金属製管（特に多重構造式スパイラル金属製管）２を４本、螺旋状に配置した例を示す模式図である。
【図６】金属製管（特に多重構造式スパイラル金属製管）２の断面形状を示す説明図である。
【図７】金属製管（特に多重構造式スパイラル金属製管）２を直線状に配置した例（本発明の排気ガス浄化装置の別態様）を示す断面説明図である。
【図８】レーザー波照射手段の１例を示す縦断面説明図である。
【図９】本発明の排気ガス浄化装置における温度変化（温度勾配）を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
請求項１に係る本発明は、排気ガス浄化装置に関し、内燃機関又は焼却炉から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置であって、カーボンマイクロコイルを混入したセラミックスから形成された筒状体の内部に、排気ガス導入用の金属製管を、螺旋状又は直線状に１乃至複数本配置すると共に、前記筒状体を赤熱化させるためのマイクロ波又はレーザー波照射手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明の排気ガス浄化装置の１態様を示す断面説明図である。
図２は、図１のＸ方向からみた（Ｘ矢視）図であり、図３は、図１のＹ方向からみた（Ｙ矢視）図である。
【００１１】
本発明の排気ガス浄化装置は、内燃機関又は焼却炉から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置である。
即ち、自動車のエンジン、建設機械のエンジン等の内燃機関や、焼却炉などから排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置に関する。
【００１２】
本発明の排気ガス浄化装置は、カーボンマイクロコイルを混入したセラミックスから形成された筒状体１と、その内部に螺旋状又は直線状に１乃至複数本配置される排気ガス導入用の金属製管２と、前記筒状体１を赤熱化させるためのマイクロ波又はレーザー波照射手段３と、を有している。
【００１３】
筒状体１は、カーボンマイクロコイルを混入したセラミックスから、好ましくはカーボンマイクロコイルと共に金属粉末を混入したセラミックスから形成されたものである。筒状体１は、所定長さのもの複数個に分割（輪切り状に縦に分割）したものを連結して用いることができる。複数個に分割する場合、少なくとも最高温度となる場所付近の、分割筒状体を形成するセラミックス中に、カーボンマイクロコイルと共に金属粉末を混入すると良い。勿論、全てのセラミックス中に、カーボンマイクロコイルと共に金属粉末を混入してもよい。この場合には、場所に応じてカーボンマイクロコイルの混入量を増減させることができる。
カーボンマイクロコイル（ＣＭＣ）は、コイル径がｎｍオーダーからμｍオーダーの螺旋形状を有する炭素系素材である。
本発明においては、取り扱い性を考慮して、カーボンマイクロコイルとして、樹脂コーティングしたもの、その中でも特にビーズ状のものを用いることが好ましい。コーティングする樹脂としては、特に制限はないが、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂などが挙げられ、特に好ましくはアクリル樹脂を用いることができる。
また、セラミックスへのカーボンマイクロコイルの混入量（全体に対する割合）は、特に制限されないが、重量比で０．５〜５．０％が好ましい。
【００１４】
筒状体１としては、その内部に配置される排気ガス導入用の金属製管２の内部の温度上昇時間を短縮するため、カーボンマイクロコイルと共に金属粉末を混入したセラミックスから形成されたものが好ましく、特にこれを円筒状に形成したものが好ましい。
金属粉末は、メッシュ２００〜２５０程度の粒径のものが好ましい。金属粉末としては特に鉄粉が好ましい。また、金属粉末のセラミックスへの混入量（全体に対する割合）は、特に制限されないが、重量比で２〜５％が好ましい。
【００１５】
筒状体１は、上記したようなカーボンマイクロコイル（好ましくはアクリル樹脂コーティングしたカーボンマイクロコイル）を、好ましくはカーボンマイクロコイルと金属粉末とを、セラミックス中に混入したものを、筒状に成形したものである。
ここでセラミックスとしては、特に通気性を有する伝導性セラミックスを用いることが好ましい。
なお、伝導性セラミックスの材質は、炭化ケイ素や窒化ケイ素などからなる。
通気性を有する伝導性セラミックスを用いることが好ましい理由は、本発明においては、樹脂コーティングしたカーボンマイクロコイルを用いており、これを混入したセラミックスから筒状体１を成形する際に、焼成工程があることから、焼成時に樹脂からのガスが発生し、ヘアークラックが生じるのを防止する見地からである。
【００１６】
通気性を有する伝導性セラミックスとしては、市販品を用いることもできるが、通気性を有していない伝導性セラミックスを用い、これを焼成して筒状体１を成形する際に、１００℃前後の低い温度範囲に保持することにより、通気性を持たせたものであってもよい。
【００１７】
なお、カーボンマイクロコイル（ＣＭＣ）は、高温による繰返し使用により、酸化し、温度上昇効果が減ずることから、本発明においては、筒状体１の内面側に（必要に応じて外面側にも）、筒状体１中のＣＭＣの酸化を防止するための酸化防止層１Ａを形成したものを用いることが好ましい。
図４に、筒状体１の内面側に酸化防止層１Ａを形成した構造を示す。
ここで酸化防止層１Ａの層の厚さは特に制限されないが、通常、１〜２ｍｍ程度である。
酸化防止層１Ａは、伝導性セラミックスのみからなる層であり、好ましくは通気性を有する伝導性セラミックスのみからなる層である。伝導性セラミックスとしては、上記したものを用いることができる。
ＣＭＣが伝導性セラミックスの表面に露出していると、伝導性セラミックスが高温（例えば、１０００℃）になったときに、酸素の影響によって、ＣＭＣは徐々に酸化消耗し、寿命を短くする要因となる。従って、ＣＭＣの酸化消耗を防止するために、酸化防止層１Ａを設け、ＣＭＣの露出を防ぐための層としている。
本発明においては、このような筒状体１（好ましくは内面側に酸化防止層１Ａを形成したもの）の外面に、断熱層として金属ケースを設けることができる。
【００１８】
次に、ＣＭＣを混入した、通気性を有する伝導性セラミックスからなる筒状体１の作成方法について述べる。
図４は、筒状体１の断面構造を示す説明図である。
まず、筒状体１の内側の数ｍｍ（１〜２ｍｍ程度）の部分（第１層、すなわち酸化防止層１Ａ）は、伝導性セラミックスのみからなるものであり、この部分にはＣＭＣやその他の添加物は一切用いない。
なお、このような厚み（１〜２ｍｍ程度）の第１層（酸化防止層）１Ａを作成することは難しいので、削り代を付けた、より厚い層（３〜５ｍｍ程度の層）を最初に作成しておき、仮焼終了の時点で工作機械にて加工して（削り加工して）、所定の厚さ（１〜２ミリ程度）に仕上げればよい。
次に、この筒状体１の内側の数ｍｍ（１〜２ｍｍ程度）の部分（第１層１Ａ）の外側に、第２層１Ｂを設ける。勿論、この逆に、第２層１Ｂの内側に、厚さ数ｍｍ（１〜２ｍｍ程度）の第１層１Ａを設けるようにしてもよい。
この第２層１Ｂを構成する伝導性セラミックスには、樹脂コーティングしたＣＭＣが混入されており、さらに好ましくは金属粉末が混入されている。
次に、第２層１Ｂの外側に、第３層１Ｃを設ける。この第３層１Ｃを構成する伝導性セラミックスには、樹脂コーティングしたＣＭＣと、通気性を発生させるための物質を混入しておく。通気性を発生するための物質とは、８０〜１３０℃程度、好ましくは８０〜１００℃という低温で消失する物質であり、特に細長いものが好ましい。具体的には例えば木綿糸などの糸類がある。この他、細長いものであって前記温度で消失するものであれば特に制限はない。なお、この反対に、燃えにくい繊維質素材、例えばカーボン繊維のような細ものを利用し、その繊維に沿って通気ができればよい。
要するに、ＣＭＣにコーティングされている樹脂が焼成時に発生するガスによって、筒状体１を形成する伝導性セラミックスへ悪影響（ヘアークラック等の発生）がなければよい。
ここで、まず８０〜１３０℃という低温で焼成すると、第３層１Ｃを構成する伝導性セラミックス中の通気性を発生させるための物質が消失して、先に通気性微細穴を作り、その後に、１５０〜２５０℃の温度にて焼成すると、ＣＭＣのコーティング用樹脂が、この通気性微細穴を通って、ガス体となって外部へ放出される。
つまり、最初に消失した、通気性を発生させるための物質の消失跡が通気性微細穴として残るので、この通気性微細穴を通じて、２番目に消失するＣＭＣのコーティング用樹脂の消失時に発生するガスが通過し、外部へ飛散することになる。
それ故、ＣＭＣのコーティング用樹脂の消失時に発生するガスによる、筒状体１を形成する伝導性セラミックスへの悪影響（ヘアークラック等の発生）を最小限にとどめることができる。
このようにして通気性微細穴を有し、通気性を有する伝導性セラミックスから形成された筒状体１が得られ、本発明においては好ましくはこれを用いる。
このようにして通気性を有する、特に連通性通気口を有するものとした後に、続けて１５０〜２００℃の温度にて焼成し、筒状体を成形することにより、連通性通気口を利用して、カーボンマイクロコイルの周囲にコーティングされた樹脂を熱消失させることができ、このため焼成時にコーティングされた樹脂からのガスが発生し、筒状体にヘアークラックが生じるのを防止することができる。
【００１９】
このようにして、超微細な通気孔を有していて、通気性を有する伝導性セラミックスから形成された筒状体１が得られ、本発明においては好ましくはこれを用いる。
【００２０】
本発明の排気ガス浄化装置は、上記した如きカーボンマイクロコイル（好ましくはカーボンマイクロコイルと金属粉末）を混入したセラミックスから形成された筒状体１の内部に、排気ガス導入用の金属製管２を、螺旋状又は直線状に１乃至複数本配置している。
金属製管２の内部に、自動車のエンジン、建設機械のエンジン等の内燃機関や、焼却炉などから排出される排気ガスが導入される。
【００２１】
排気ガス導入用の金属製管２としては、鋼管など通常の金属管を用いることもできるが、本発明においては特に多重構造式スパイラル金属製管を用いることが好ましい。
多重構造式スパイラル金属製管２は、鋼管、ステンレス管（耐熱性ＳＵＳなど）、チタン管などからなる、平滑な金属製円管を、ツイスト加工等により多重構造式スパイラル状に成形した金属製管（金属製チューブ）である。
この多重構造式スパイラル金属製管２は、乱流形成されることに加えて経路が長いことから、伝熱性が高く、本発明において有効に用いられる。
なお、図５は、金属製管（特に多重構造式スパイラル金属製管）２を４本、螺旋状に配置した例を示す模式図である。
また、図６は、金属製管（特に多重構造式スパイラル金属製管）２の断面形状を示す説明図である。即ち、上記ツイスト加工による多重構造式スパイラル金属製管２の断面構造を示す説明図を図６に示す。
図６に示す如き断面構造を有しているため、多重構造式スパイラル金属製管２は、通常の鋼管容量の約３倍の流体、気体を流すことができる。このため、排気ガス中の黒煙（すす）の残渣（燃えカス）はほぼ残らない。
このような多重構造式スパイラル金属製管２としては、ツイスト加工を３重、４重に施した、多重構造のもの（３重ネジ構造や４重ネジ構造のスパイラル金属製管）が好ましい。
また、多重構造式スパイラル金属製管の代わりに、伝導性セラミックス製による多重構造式スパイラル管を用いて、耐久性を向上させることもできる。さらには、多重構造式スパイラル金属製管の比較的熱負荷の大きい部分を、局部的に伝導性セラミックス製に置き換えることもできる。
【００２２】
本発明においては、このような金属製管（好ましくは多重構造式スパイラル金属製管）２を、上記した如きカーボンマイクロコイル（好ましくはカーボンマイクロコイルと金属粉末）を混入したセラミックスから形成された筒状体１の内部に、螺旋状（コイル状）又は直線状に配置している。
配置する本数としては、吸入する排気ガスの流量、流速に応じて、１乃至複数本、通常は１乃至３、４本程度配置している。
【００２３】
図５は、金属製管として多重構造式スパイラル金属製管２を４本、螺旋状に配置した例を示す模式図である。
また、図７は、金属製管として多重構造式スパイラル金属製管２を直線状に４本配置した例（本発明の排気ガス浄化装置の別態様）を示す断面説明図である。
筒状体１の内部への金属製管、特に多重構造式スパイラル金属製管２の配置は、螺旋状（コイル状）であっても、或いは直線状であってもよいが、経路を長く稼ぐことができ、筒状体１の長さをよりコンパクトにできるという意味では、螺旋状（コイル状）に配置することがより好ましい。
金属製管、特に多重構造式スパイラル金属製管２は、絶縁するために、筒状体１の内壁から１〜２ｍｍ程度の隙間を設けて配置されている。
【００２４】
なお、必要に応じて、吸入される気体の圧力等を利用して、筒状体１全体を、すなわち、排気ガス浄化のためマイクロ波又はレーザー波を照射する部分全体を、自転式のものとすることもでき、これによってより均一に効率よく、筒状体１全体、及び金属製管２の温度を上昇させることができる。
また、このように自転式のものとした場合には、前記筒状体１を赤熱化させるためのマイクロ波又はレーザー波照射手段３の設置個数を減らすことができる。
【００２５】
本発明の排気ガス浄化装置は、さらに前記筒状体１を赤熱化させるためのマイクロ波又はレーザー波照射手段３を備えている。
マイクロ波の場合は、カーボンマイクロコイル（ＣＭＣ）を混入したセラミックスから形成される筒状体１の適当な場所に螺旋状の電極を設け、マイクロ波（電磁波）を発信装置から伝送させることで、カーボンマイクロコイル（ＣＭＣ）を混入したセラミックスから形成される筒状体１を加熱し昇温させることができる。
また、レーザー波の場合は、例えばカーボンマイクロコイル（ＣＭＣ）を混入したセラミックスから形成される筒状体１の適当な場所に、光ファイバー層を設けておき、この光ファイバー層を介してレーザー光線を照射し、カーボンマイクロコイル（ＣＭＣ）を混入したセラミックスから形成される筒状体１を加熱し昇温させることができる。
この場合、セラミックスに、カーボンマイクロコイルと共に金属粉末を混入することで、昇温時間が短縮される。
マイクロ波又はレーザー波照射手段により、カーボンマイクロコイル（ＣＭＣ）を混入したセラミックスから形成される筒状体１全体が、２００〜１２００℃まで温度上昇ができる。
なお、図８にレーザー波照射手段の１例を示す（縦断面説明図）。図８において、符号１１は光ファイバー固定ホルダーであり、符号１２は光ファイバーである。また、符号１３はレーザー発信器連結ホルダーであり、符号１４はレーザー発信器である。
マイクロ波出力としては、６００〜１ＭＨｚの範囲内である。
このマイクロ波出力を変えることによって、筒状体１の赤熱化熱容量を変えることができる。
【００２６】
以上の如き構造を有する本発明の排気ガス浄化装置によれば、粒子状物質（ＰＭ）の排出を大幅に低減することができる。
即ち、本発明の排気ガス浄化装置は、以上の如き構造を有しているため、マイクロ波又はレーザー波照射手段３から、筒状体１に向けてマイクロ波又はレーザー波を照射すると、筒状体１は、カーボンマイクロコイルを混入したセラミックスから形成されていることから、ジュール熱が発生して赤熱化し、筒状体１の温度は、６００℃以上、特に６００〜１２００℃に達する。
筒状体１の赤熱化に伴い、この筒状体１の内部に配置されている、排気ガス導入用の金属製管（特に多重構造式スパイラル金属製管）２も赤熱化し、筒状体１と同様に、金属製管（特に多重構造式スパイラル金属製管）２の温度も６００℃以上、特に６００〜１２００℃という高温に達する。
この結果、金属製管（特に多重構造式スパイラル金属製管）２の内部に導入される排気ガスは、このような高温下におかれることによって化学反応し、粒子状物質（ＰＭ）、特に黒煙（煤煙、すす）等を完全燃焼させ、これをほぼ皆無とすることができる。
【００２７】
さらに、金属製管（特に多重構造式スパイラル金属製管）２の内部を通過する排気ガスをより効率良く化学分解させるため、金属製管（特に多重構造式スパイラル金属製管）２に排気ガスが導入される前の段階部に、二次空気の吸入口７を設け、排気ガスの流量、流速、又はＮＯｘの生成を考慮して、二次空気を吸入することができる。勿論、二次空気を吸入しなくともよい。
なお、図１は、自動車のエンジンから排出される排気管（マフラー）６に、本発明の排気ガス浄化装置を取り付けた例を示しているが、勿論これに限定されるものではない。
この場合、二次空気吸入口７の外周には、防塵防滴用の防水カバーを備えることにより、排気ガス浄化装置内への水分、異物等の混入を防ぐことができる。
【００２８】
さらに、図１では、自動車のエンジンから排出される排気ガス中のＮＯｘをも大幅に低減するため、既知の酸性ガス吸収剤型ハニカム構造の触媒器８を併用した例を示している。
即ち、前記筒状体１終端の排気ガス出口又は後記冷却用筒状体４終端の排気ガス出口に、或いは前記筒状体１に入る前の排気ガス入口のいずれかに、さらにはこれらの両方に、既知のハニカム構造の触媒器８を設置することもできる。
【００２９】
本発明においては、一旦粒子状物質（ＰＭ）を完全に化学分解する温度にまで上昇させた排気ガス温度を、下記の如き構造を採用することにより、排気ガス浄化装置吸入時のレベルにまで低下させることができる。また、排気ガス中のＮＯｘをも低減させることができる。
【００３０】
即ち、前記筒状体１の後に、非熱性材及び／又は冷却素子からなり、且つ、前記筒状体と同径の冷却用筒状体４を連設すると共に、前記冷却用筒状体４の内部に、排気ガス導入用の金属製管（特に多重構造式スパイラル金属製管）２を、螺旋状又は直線状に１乃至複数本配置し、これにより前記筒状体１内部にて６００℃以上、特に６００〜１２００℃となる排気ガス温度を、前記冷却用筒状体４終端の排気ガス出口付近において、少なくとも５２０℃以下に低下させる。
このように排気ガス出口付近において５２０℃以下に低下させることにより、排気ガス放出時の安全性を保つことができる。また、排気ガス中のＮＯｘをも低減させることができる。
【００３１】
冷却用筒状体４は、非熱性材及び／又は冷却素子からなり、且つ、前記筒状体と同径のものであって、前記筒状体１の後に連設される。
即ち、冷却用筒状体４は、非熱性材又は冷却素子のいずれかであってもよいし、さらには非熱性材及び冷却素子の両方からなるものであってもよい。
ここで非熱性材は、耐熱性物資であり、例えば鉄、ステンレス鋼などの金属を挙げることができる。
また、冷却素子としては、ペルチェ効果素子、トムソン効果素子が挙げられる。
【００３２】
このような冷却用筒状体４の内部には、筒状体１の内部に続いて、排気ガス導入用の金属製管（特に多重構造式スパイラル金属製管）２が、螺旋状又は直線状に１乃至複数本延長して配置されている。
従って、金属製管（特に多重構造式スパイラル金属製管）２の内部に導入されて高温となり、粒子状物質（ＰＭ）、特に黒煙（すす）を完全燃焼させ、黒煙（すす）がほぼ皆無となった排気ガスは、続く冷却用筒状体４の内部で温度を下げられ、冷却用筒状体４終端の排気ガス出口付近において少なくとも５２０℃以下にまで低下させられる。
それ故、排気ガス浄化装置から排出されるガス温度による安全性を保つことができる。
このように高温とすることにより黒煙（すす）がほぼ皆無となった排気ガスであるが、そのまま空気中に排出すると、発熱反応によりＣＯ２やＣ（分子）を放出してしまうおそれがある。しかし、これを冷却用筒状体４終端の排気ガス出口付近において少なくとも５００℃以下にまで低下させることにより、発熱反応を抑え、ＣＯ２やＣ（分子）の放出を抑制することができる。
さらには、排気ガス中のＮＯｘをも低減させることになる。
【００３３】
また、本発明においては、前記筒状体１終端の排気ガス出口又は前記冷却用筒状体４終端の排気ガス出口から排出される排気ガスに照射するためのレーザー波照射手段を備えたものとすることができる。
即ち、上記した如き冷却用筒状体４を設けない場合には、前記筒状体１終端に排気ガス出口が存在することになり、また、上記した如き冷却用筒状体４を設ける場合には、前記冷却用筒状体４終端に排気ガス出口が存在することになるが、いずれの場合も、排気ガス終端から排出される排気ガスに照射するためのレーザー波照射手段を備えたものとすることができる。
このように前記筒状体１終端の排気ガス出口又は前記冷却用筒状体４終端の排気ガス出口から排出される排気ガスに、レーザー波を照射することにより、排気ガスの持つ熱を吸収させ、排気ガス出口付近における排気ガス温度を、５２０℃以下にまで下げることができる。
【００３４】
さらにまた、本発明においては、筒状体１の壁の中に冷却用絶縁油を入れて冷却することもできる。この場合、カートリッジタイプのものとすることもできる。例えば、図１の右側の斜線部分の筒状体１の中に、冷却用絶縁油の入ったカートリッジを配置して冷却し、排気ガス温度を下げることができる。
ここで冷却用絶縁油としては、ナフテン系絶縁油、パラフィン系絶縁油などの鉱油系絶縁油の他、シリコン油、アルキルベンゼン等の合成油も挙げることができる。
【００３５】
本発明の排気ガス浄化装置では、カーボンマイクロコイルを混入したセラミックスから、好ましくはカーボンマイクロコイルと共に金属粉末を混入したセラミックスから形成された筒状体の内部に、排気ガス導入用の金属製管（特に多重構造式スパイラル金属製管）を、螺旋状又は直線状に１乃至複数本配置し、前記筒状体を赤熱化することにより、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）の排出を大幅に低減させているが、この筒状体（この部分を以下、「ＣＭＣ伝導性セラミックスヒーター部分」という。）の後に、非熱性材又は冷却素子からなり、且つ、前記筒状体と同径の冷却用筒状体（この部分を以下、「冷却用筒状体部分」という。）を連設し、この冷却用筒状体の内部に、「ＣＭＣ伝導性セラミックスヒーター部分」から連続する排気ガス導入用の金属製管（特に多重構造式スパイラル金属製管）を、螺旋状又は直線状に１乃至複数本配置し、さらに前記筒状体終端の排気ガス出口又は前記冷却用筒状体終端の排気ガス出口から排出される排気ガスに照射するためのレーザー波照射手段を備え、これにより排気ガスの持つ熱を吸収させ、「ＣＭＣ伝導性セラミックスヒーター部分」で６００℃以上、特に６００〜１２００℃になる排気ガスの温度を、前記冷却用筒状体終端の排気ガス出口付近において少なくとも５２０℃以下に低下させている。
このように、本発明の排気ガス浄化装置には、温度勾配がつけられている。
【００３６】
この温度勾配について、図９により説明する。
図９は、本発明の排気ガス浄化装置における温度変化（温度勾配）を示した説明図である。
図９中、符号Ａは「ＣＭＣ伝導性セラミックスヒーター部分」を示しており、符号Ｂは「冷却用筒状体部分」を示している。
図９に示されるように、排気ガス吸入後の（１）から、（２）の区間で、温度勾配が急上昇し、（２）から（４）の区間では温度が横ばいであり、続く（４）から（６）の区間では温度勾配が下降している。そして、「冷却用筒状体部分」Ｂを用いる（６）から（８）の区間ではさらに温度勾配が下降している、
【００３７】
本発明の排気ガス浄化装置は、以上の如きものであり、内燃機関又は焼却炉から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置として有効に利用される。
例えばブルドーザー、パワーショベルなどの建設機械のディーゼルエンジンから排出される排気ガスの浄化装置として有効に利用される。特に比較的低温燃焼による粒子状物質（ＰＭ）を多く含む排気ガスの浄化装置として有効に利用される。
さらに、本発明は、以上の如き排気ガス浄化装置を備えた建設機械をも提供するものである。
ここで建設機械として具体的には例えば、前記したブルドーザー、パワーショベルの他に、不整地運搬車、ローダー、高所作業車、クレーン等を挙げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、粒子状物質（ＰＭ）の排出を大幅に低減することができる。
また、本発明の排気ガス浄化装置によれば、排出される排気ガス温度を大幅に低下することができる。
また、本発明の排気ガス浄化装置によれば、さらに、排気ガス中のＮＯｘをも低減することができる。
それ故、本発明は、建設機械をはじめとして、各種産業機械分野の排気ガスの浄化手段として有効に用いられる。
【符号の説明】
【００３９】
１  筒状体
１Ａ  第１層（酸化防止層）
１Ｂ  第２層
１Ｃ  第３層
２  排気ガス導入用の金属製管
３  マイクロ波又はレーザー波照射手段
４  冷却用筒状体
６  排気管
７  二次空気吸入口
８  ハニカム構造の触媒器
１１  光ファイバー固定ホルダー
１２  光ファイバー
１３  レーザー発信器連結ホルダー
１４  レーザー発信器
Ａ  ＣＭＣ伝導性セラミックスヒーター部分
Ｂ  冷却用筒状体部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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