JP2012047156A - アンモニア吸蔵装置および選択的触媒還元システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アンモニアを吸蔵、放出するとともに、アンモニア吸蔵時には体積が増大するアンモニア吸蔵材10と、アンモニア吸蔵材10を収容するとともに、空間11Bの内容積がアンモニア吸蔵材10のアンモニア吸蔵時の自由体積よりも小さいアンモニア吸蔵タンク11と、アンモニア吸蔵タンク11にアンモニアを導入するアンモニア導入管路12と、アンモニア吸蔵タンク11から放出されたアンモニアを外部に導出するアンモニア導出管路13と、アンモニア吸蔵タンク11のアンモニア導入管路12およびアンモニア導出管路13との連通部に設けられた多孔質フィルタ14と、アンモニア吸蔵タンク11に収容されたアンモニア吸蔵材10を加熱するヒータ15と、を備えるアンモニア吸蔵装置。
【選択図】図1
Description
Xは、1つ以上のアニオンであり、
aは、単位塩分子1個当りのカチオン数であり、
Zは、単位塩分子1個当りのアニオン数であり、
nは、2〜12の配位数である。)
で示されるイオン塩を含有するアンモニア貯蔵および移送用材料が考案された(特許文献1)
以下、本発明のアンモニア吸蔵装置の一例について図面を用いて説明する。
図1に示すように、実施形態1に係るアンモニア吸蔵装置1は、アンモニア吸蔵材10を収容するアンモニア吸蔵タンク11と、アンモニア吸蔵タンク11にアンモニアを導入するアンモニア導入路としてのアンモニア導入管路12と、アンモニア吸蔵タンクから外部にアンモニアを導出するアンモニア導出路としてのアンモニア導出管路13と、アンモニア吸蔵タンク11の内部におけるアンモニア導入管路12およびアンモニア導出管路13に連通する部分に設けられた多孔質フィルタ14と、アンモニア吸蔵タンク11内に収容されたアンモニア吸蔵材10を加熱する加熱手段としてのヒータ15と、を備える。
以下、本発明のアンモニア吸蔵装置の他の一例について図面を用いて説明する。
図3及び図4に示すように、実施形態2に係るアンモニア吸蔵装置2は、アンモニア吸蔵材10を収容するアンモニア吸蔵タンク11と、アンモニア吸蔵タンク11にアンモニアを導入するアンモニア導入路としてのアンモニア導入管路12と、アンモニア吸蔵タンクから外部にアンモニアを導出するアンモニア導出路としてのアンモニア導出管路13と、アンモニア吸蔵タンク11の内部におけるアンモニア導入管路12およびアンモニア導出管路13に連通する部分に設けられた多孔質フィルタ14と、アンモニア吸蔵タンク11内に収容されたアンモニア吸蔵材10を加熱する加熱手段としてのヒータ15と、を備える。
以下、本発明のアンモニア吸蔵装置の他の一例について図面を用いて説明する。
図5に示すように、実施形態3に係るアンモニア吸蔵装置3においては、アンモニア吸蔵タンク11の底面11A以外の壁面は、外壁112と内壁111との二重構造とされ、外壁112と内壁111との間の空間は、冷却用流体としての冷却水の流路である冷却水流路21とされている。なお、アンモニア吸蔵タンク11の底面11Aも外壁と内壁との二重構造とされていてもよい。
以下、本発明のアンモニア吸蔵装置の他の一例について図面を用いて説明する。
図6に示すように、実施形態4に係るアンモニア吸蔵装置4も、実施形態3に係るアンモニア吸蔵装置3と同様に、アンモニア吸蔵タンク11の底面11A以外の壁面は、外壁112と内壁111との二重構造とされている。そして、外壁112と内壁111との間の空間は、冷却用流体としての冷却水の流路であるとともに、加熱用流体としてのディーゼルエンジンの排気ガスの流路である冷却加熱用流路30とされている。
以下、本発明の選択的触媒還元システムの一例であるSCRシステムについて図面を用いて説明する。実施形態5のSCRシステム5は、図7に示すようにディーゼルエンジン200の排気系50上に設けられた酸化触媒コンバータ51と、排気系50における酸化触媒コンバータ51の下流側に設けられたSCR触媒コンバータ52と、SCR触媒コンバータ52の下流側に設けられたスリップ触媒コンバータ53と、排気系50における酸化触媒コンバータ51とSCRコンバータ52との間にアンモニアを注入するアンモニア注入装置54と、アンモニア注入装置54に接続されたアンモニア吸蔵装置55と、アンモニア注入装置54を流通するアンモニアの流量に応じてアンモニア吸蔵装置55のヒータ15に流れる電流を制御するコントローラ56と、を備える。なお、SCRコンバータ52は、本発明の選択的触媒還元システムが備える選択的触媒還元コンバータに相当する。
実施形態1に係るアンモニア吸蔵装置1を用い、アンモニア吸蔵材10として塩化マグネシウムを用いてアンモニアの吸蔵を行った。アンモニア吸蔵装置1が備えるアンモニア吸蔵タンク11の空間11Bの内容積は3.5cm3とした。また、空間11Bに収容する塩化マグネシウムの重量は、0.83g、1,15g、1.5gの3点とした。アンモニア吸蔵装置に導入するアンモニアの圧力は0.3MPaに設定し、アンモニア導入時間は90分とした。結果を図8に示す。なお、塩化マグネシウムがアンモニアを吸蔵すると、下記の化学式2:
次に、吸蔵材として塩化マグネシウムを1.15g用い、多孔質フィルタ14として濾過能力が2μ、15μm、60μm、および90μmのものを用い、アンモニア吸蔵量を測定した。90分経過後の吸蔵量を図9に、吸蔵量の時間変化を図10に示す。
次に、実施例1で用いたのと同様のアンモニア吸蔵装置を用い、アンモニア吸蔵材10として塩化マグネシウム(実施例3)を用いた場合、及びアンモニア源として尿素水(比較例1、32.5%水溶液)、またはアンモニア水(比較例2、25%水溶液)を用いてアンモニア放出量を測定し、その結果に基いて吸蔵材(アンモニア源)1kg当りおよび1リットル当たりのアンモニア放出量を求めた。結果を図11に示す。
2 アンモニア吸蔵装置
3 アンモニア吸蔵装置
4 アンモニア吸蔵装置
5 SCRシステム
10 アンモニア吸蔵材
11 アンモニア吸蔵タンク
12 アンモニア導出管路
12 アンモニア導入管路
13 アンモニア導出管路
14 多孔質フィルタ
15 ヒータ
16 開閉弁
17 開閉弁
18 円筒
20 多孔体隔壁
21 冷却水流路
22 冷却水導入管路
23 冷却水導出管路
24 開閉弁
25 開閉弁
30 冷却加熱用流路
50 排気系
51 酸化触媒コンバータ
52 SCR触媒コンバータ
53 スリップ触媒コンバータ
54 アンモニア注入装置
55 アンモニア吸蔵装置
56 コントローラ
200 ディーゼルエンジン
Claims (8)
- アンモニアを吸蔵し、吸蔵したアンモニアを加熱により放出するとともに、アンモニア吸蔵時には体積が増大するアンモニア吸蔵材と、
前記アンモニア吸蔵材を収容するとともに、前記アンモニア吸蔵材が収容される部分の内容積が前記アンモニア吸蔵材のアンモニア吸蔵時の自由体積よりも小さいアンモニア吸蔵タンクと、
前記アンモニア吸蔵タンクにアンモニアを導入するアンモニア導入路と、
前記アンモニア吸蔵タンクに収容されたアンモニア吸蔵材から放出されたアンモニアを外部に導出するアンモニア導出路と、
前記アンモニア吸蔵タンクにおける前記アンモニア導入路および前記アンモニア導出路との連通部に設けられた多孔質フィルタと、
前記アンモニア吸蔵タンクに収容されたアンモニア吸蔵材を加熱する加熱手段と、
を備えるアンモニア吸蔵装置。 - 前記アンモニア吸蔵タンクの内部は、多孔体隔壁によって複数の室に区分されている請求項1に記載のアンモニア吸蔵装置。
- 前記アンモニア吸蔵タンクの壁面は内壁と外壁とからなる二重構造とされている請求項1または2に記載のアンモニア吸蔵装置。
- 前記アンモニア吸蔵材にアンモニアを吸蔵させるときは、前記アンモニア吸蔵タンクの内壁と外壁との間の空間に冷却用流体を流通させる請求項3に記載のアンモニア吸蔵装置。
- 前記アンモニア吸蔵材からアンモニアを放出させるときは、前記アンモニア吸蔵タンクの内壁と外壁との間の空間を真空にする請求項3または4に記載のアンモニア吸蔵装置。
- 前記アンモニア吸蔵材からアンモニアを放出させるときは、前記アンモニア吸蔵タンクの内壁と外壁との間の空間にディーゼルエンジンからの排気ガスを流通させる請求項3または4に記載のアンモニア吸蔵装置。
- 前記アンモニア吸蔵材は塩化マグネシウムである請求項1〜6の何れか1項に記載のアンモニア吸蔵装置。
- 請求項1〜7に記載のアンモニア吸蔵装置と、
前記アンモニア吸蔵装置から放出されたアンモニアをディーゼルエンジンからの排気ガスに注入するアンモニア注入装置と、
前記排気ガスに導入されたアンモニアを前記排気ガス中のNOxと反応させるための触媒が保持され、前記アンモニア注入装置によってアンモニアが供給された排気ガスが導入される選択的還元触媒コンバータと、
を有する選択的触媒還元システム。
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