JP2014101869A - 排気ガス浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】排気管の外周部から加熱した場合でも加熱効率が向上する排気ガス浄化システムを提供することを課題とする。
【解決手段】排気ガス浄化システムにおいて、加熱対象（例えば、尿素水を加水分解するための加水分解部９）を加熱する加熱手段（例えば、化学蓄熱装置（特に、反応器１０ｃ））を備え、加熱手段が配設される箇所における排気管は、中心部の第一管路１１ａと、第一管路１１ａの外周部に配置される第二管路１１ｂと、第二管路１１ｂの外周部に配置される第三管路１１ｃとからなる三重構造１１であり、加熱手段は三重構造１１（第三管路１１ｃ）の外周部に配置され、加熱対象は少なくとも第三管路１１ｃに配設されて加熱されることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化システムに関する。

排気ガス浄化システムには、エンジンから排出される排気ガスに含まれる環境汚染物質（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等）を浄化するために、各種触媒が設けられている。触媒は、浄化能力を活性化するための最適温度（活性温度）が存在するので、排気ガスの温度が高い必要がある。また、触媒の１つである選択還元触媒（ＳＣＲ[Selective Catalytic Reduction]）は、アンモニア（ＮＨ_３）とＮＯｘとを化学反応させることによって、ＮＯｘを還元して浄化する。ＳＣＲにはアンモニアを得るために尿素を使用する尿素ＳＣＲシステムがあり、排気ガス中に尿素を噴射し、尿素を加水分解させてアンモニアに転化する。この加水分解も、排気ガスの温度が高い必要がある。

エンジン始動直後などの排気ガスの温度が低いときには、触媒による浄化ができなかったり、尿素からアンモニアに転化できなかったりする。そこで、排気ガス浄化システムには、排気管の外周部に加熱装置を設け、排気ガスの温度が低いときには排気管の外周部から加熱しているものがある。特許文献１には、加熱装置として化学反応蓄熱装置を設け、触媒の外周部に蓄熱物質を配置させ、蓄熱物質の化学反応の反応熱を利用して触媒を暖機することが開示されている。

特開昭５９−２０８１１８号公報

特許文献１に開示されているように排気管の外周部から加熱した場合、排気管の中心部に近いほど、排気管の外周部からの熱伝達距離が長くなるので、熱が効率的に使われない。その結果、加熱しているにもかかわらず温度が迅速に上らず、加熱効率が悪い。

そこで、本発明は、排気管の外周部から加熱した場合でも加熱効率が向上する排気ガス浄化システムを提供することを課題とする。

本発明に係る排気ガス浄化システムは、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化システムであって、排気ガス浄化システムにおける加熱対象を加熱する加熱手段を備え、加熱手段が配設される箇所における排気管は、中心部の第一管路と、第一管路の外周部に配置される第二管路と、第二管路の外周部に配置される第三管路とからなる三重構造であり、第一管路は、排気ガスの流れる方向が排気ガス浄化システムにおける上流側から下流側であり、排気ガスの流入側が第二管路に繋がり、第二管路は、排気ガスの流れる方向が排気ガス浄化システムにおける下流側から上流側であり、排気ガスの流入側が第三管路に繋がり、第三管路は、排気ガスの流れる方向が排気ガス浄化システムにおける上流側から下流側であり、加熱手段は、三重構造の外周部に配置され、加熱対象は、少なくとも第三管路において加熱されることを特徴とする。

排気ガス浄化システムは、加熱対象を加熱する加熱手段を備えている。排気管における加熱手段が配設される箇所は、三重構造になっている。この三重構造は、第一管路と、第二管路と、第三管路とからなる。第一管路は、三重構造における中心部に配置される管路であり、排気ガスの流れる方向が上流側から下流側であり、排気ガスが第二管路から流入して排気管の下流側に流出する。第二管路は、第一管路の外周部に配置され（内部に第一管路が配置される断面ドーナツ状になる）、排気ガスの流れる方向が下流側から上流側であり、排気ガスが第三管路から流入して第一管路に流出する。第三管路は、第二管路の外周部に配置され（内部に第二管路が配置される断面ドーナツ形状になる）、排気ガスの流れる方向が上流側から下流側であり、排気ガスが排気管の上流側から流入して第二管路に流出する。したがって、この三重構造は、第三管路と第二管路とが繋がって折り返しており、第二管路と第一管路とが繋がって折り返している。三重構造では、排気ガスが上流側から入ってくると、まず、第三管路に入って上流側から下流側に流れ、次に、第二管路に入って下流側から上流側に流れ、次に、第三管路に入って上流側から下流側に流れ、下流側に出ていく。この三重構造（すなわち、最も外側の第三管路）の外周部には、加熱手段が配置される。加熱対象は、少なくとも第三管路（三重構造の最も外側の管路）において加熱される。排気ガスの温度が低いときに、加熱手段で三重構造の排気管の外周部から加熱すると、三重構造における最も外側の第三管路において加熱対象が加熱される。そのため、三重構造の排気管の外周部に配置される加熱手段から加熱対象までの熱伝達距離が短く、熱が伝わり易く、温度が迅速に上昇する。このように、排気ガス浄化システムは、排気管の一部を三重構造とし、三重構造における少なくとも最も外側の第三管路において加熱対象を加熱することにより、排気管（三重構造）の外周部に加熱手段を配置して加熱した場合でも加熱効率を向上できる。また、排気管を三重構造としているので、排気ガスの流れる方向に排気管が長くなることはなく、大型化しない。ちなみに、第二管路も排気管の外周部から熱伝達距離が短いほうなので、第二管路でも加熱対象が加熱されるようにしてもよい。また、第一管路は、少なくとも第三管路で効率的に加熱された排気ガスが流れ、三重構造の最も内側なので保温性も高い。

本発明の上記排気ガス浄化システムでは、第一管路に、触媒又はフィルタが配設されると好適である。第一管路には、少なくとも第三管路で効率的に加熱された排気ガスが流入するので、温度が高くなった排気ガスが流れる。そこで、第一管路に触媒又はフィルタを配設することにより、排気ガスの温度が低いときでも触媒の浄化性能又はフィルタの濾過性能が迅速に向上する。

本発明の上記排気ガス浄化システムでは、加熱対象は、触媒又は排気ガスである。加熱対象が触媒の場合、少なくとも第三管路における高い加熱効率によって触媒の活性温度に迅速に達するので、排気ガスの温度が低いときでも浄化性能が迅速に向上する。また、加熱対象が排気ガスの場合、少なくとも第三管路において高い加熱効率によって、排気ガスの温度が低いときでも排気ガスの温度が迅速に上昇する。

本発明の上記排気ガス浄化システムでは、選択還元触媒と、排気管の三重構造の上流側の排気ガス中に選択還元触媒の還元剤として尿素を供給する尿素供給手段と、尿素供給手段で供給された尿素を加水分解する加水分解部とを備え、加水分解部は、第三管路に配設される構成としてもよい。

排気ガス浄化システムは、排気ガスを浄化するために少なくとも選択還元触媒が設けられ、この選択還元触媒の還元剤として尿素を供給する尿素供給手段を備えている。尿素供給手段は、排気管の三重構造の上流側の排気ガス中に尿素を供給する。さらに、排気ガス浄化システムは、加水分解部が三重構造の第三管路に配設されている。排気ガスの温度が低いときに、加熱手段で三重構造の排気管の外周部から加熱すると、三重構造における最も外側の第三管路において加水分解部が加熱されるので、加熱手段から加水分解部までの熱伝達距離が短く、温度が迅速に上昇する。そのため、温度が上昇した加水分解部では、尿素の加水分解が促進し、尿素からアンモニアに迅速に転化する。このように、排気ガス浄化システムは、排気管の三重構造の最も外側の第三管路に加水分解部を配置させることにより、排気管（三重構造）の外周部から加熱した場合でも尿素からアンモニアへの転化率が向上する。その結果、排気ガスの温度が低いときでも、アンモニアが効率的に得られ、選択還元触媒ではアンモニアとＮＯｘとが化学反応してＮＯｘを浄化でき、浄化率が向上する。

本発明の上記排気ガス浄化システムでは、加熱手段を化学蓄熱装置としてもよい。このように、排気ガス浄化システムは、加熱手段として化学蓄熱装置を適用することにより、加水分解触媒を加熱するためのエネルギロスを低減でき、燃費が向上する。

本発明によれば、排気管の一部を三重構造とし、三重構造における少なくとも最も外側の第三管路において加熱対象を加熱することにより、排気管（三重構造）の外周部から加熱した場合でも加熱効率を向上できる。

本実施の形態に係る排気ガス浄化システムの概略構成図である。 図１の排気管の三重構造の内部構成を示す側面図である。 図１の排気管の三重構造の内部構成を示す正面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る排気ガス浄化システムの実施の形態を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施の形態では、本発明に係る排気ガス浄化システムを、車両のエンジンの排気系に設けられる排気ガス浄化システムに適用する。本実施の形態に係る排気ガス浄化システムは、エンジン（特に、ディーゼルエンジン）から排出される排気ガス中に含まれる有害物質（環境汚染物質）を浄化するシステムである。本実施の形態に係る排気ガス浄化システムは、触媒のＤＯＣ[Diesel Oxidation Catalyst]、ＳＣＲ、ＡＳＣ[AmmoniaSlip Catalyst]及びフィルタのＤＰＦ[Diesel Particulate Filter]を備えている。また、本実施の形態に係る排気ガス浄化システムは、ＳＣＲが尿素ＳＣＲシステムであり、還元剤として尿素（特に、尿素水）を供給する尿素水供給装置も備えている。さらに、本実施の形態に係る排気ガス浄化システムは、尿素水を加水分解するための加水分解部を備えており、この加水分解部を暖機するための化学蓄熱装置も備えている。

図１を参照して、本実施の形態に係る排気ガス浄化システム１について説明する。図１は、本実施の形態に係る排気ガス浄化システムの概略構成図である。

排気ガス浄化システム１は、エンジン２の排気側に接続された排気管３の上流側から下流側に向けて、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）４、ディーゼル排気微粒子除去フィルタ（ＤＰＦ）５、選択還元触媒（ＳＣＲ）６、アンモニアスリップ防止触媒（ＡＳＣ）７を有しており、ＳＣＲ６用の尿素水供給装置８も有している。本実施の形態では、エンジン２が特許請求の範囲に記載する内燃機関に相当し、ＳＣＲ６が特許請求の範囲に記載する選択還元触媒に相当し、尿素水供給装置８が特許請求の範囲に記載する尿素供給手段に相当する。

ＤＯＣ４は、排気ガス中に含まれるＨＣやＣＯ等を酸化する触媒である。ＤＰＦ５は、排気ガス中に含まれるＰＭを捕集して取り除くフィルタである。ＳＣＲ６は、還元剤である尿素水から加水分解されたアンモニアと排気ガス中に含まれるＮＯｘとを化学反応させることによって、ＮＯｘを還元して浄化する触媒である。このＳＣＲ６の配設に関しては、後で詳細に説明する。ＳＣＲ６の触媒としては、アンモニア−ＳＣＲ活性を示す触媒であればどのような触媒でもよく、例えば、ゼオライト系（Ｃｕ−ＺＳＭ５、ＳＡＰＯ等）、酸化バナジウム系、酸化タングステン系の触媒がある。ＡＳＣ７は、ＳＣＲ６をすり抜けて下流側に流れたアンモニアを酸化する触媒である。

尿素水供給装置８は、排気管３におけるＳＣＲ６（特に、後で説明する三重構造１１）の上流側に尿素水（還元剤）を供給するための装置である。具体的には、尿素水供給装置８は、ポンプ（図示せず）、尿素水タンク８ａ、供給管８ｂ、インジェクタ８ｃ等を備えている。尿素水タンク８ａは、尿素水を貯蔵するタンクである。ポンプが作動すると、尿素水タンク８ａから尿素水が供給管８ｂに送り出される。供給管８ｂは、尿素水タンク８ａとインジェクタ８ｃとを接続し、尿素水タンク８ａからインジェクタ８ｃまで尿素水を移動させる管路である。インジェクタ８ｃは、排気管３におけるＤＰＦ５とＳＣＲ６（三重構造１１）との間に配設され、排気管３内（排気ガス中）に尿素水を噴射（噴霧）する。このインジェクタ８ｃの噴射制御やポンプのＯＮ／ＯＦＦ制御は、エンジン２を制御するＥＣＵ[Electronic Control Unit]（図示せず）等で行われる。

排気ガス浄化システム１は、尿素水供給装置８で供給される尿素水の加水分解を促進するために、加水分解部９を有している。尿素水の加水分解には、排気ガスの温度がある程度高い必要がある（１８０℃程度必要）。しかし、エンジン２の始動直後などは、エンジン２から排出された排気ガスの温度は比較的低温である。そこで、排気ガスの温度が低いときでも、迅速に加水分解できるように（ひいては、ＳＣＲ６でＮＯｘを浄化できるように）、排気ガス浄化システム１は、加水分解部９を暖機するための化学蓄熱装置１０を有している。本実施の形態では、加水分解部９が特許請求の範囲に記載する加水分解部に相当し、化学蓄熱装置１０が特許請求の範囲に記載する加熱手段に相当する。

加水分解部９は、排気ガス中の尿素水を加水分解するための構造を有しており、熱を効率的に伝達する熱伝達構造である。この熱伝達構造は、例えば、メタルハニカム構造であり、メタル製の平板の一面にメタル製の波状板を貼り付けたものを幾重にも巻き付けてハニカム構造を形成したものである。このような加水分解部９の構造に、加水分解を促進するための加水分解触媒をつけてもよい。加水分解部９は、排気管３内（特に、後で説明する三重構造１１）に配設される。この加水分解部９の配設に関しては、後で詳細に説明する。

化学蓄熱装置１０は、エネルギレスで加水分解部９（排気ガスも）を加熱して暖機するための装置である。つまり、化学蓄熱装置１０は、通常は排気ガスの熱（排熱）を蓄えておき、必要なときにその熱を使用して加水分解部９を加熱して暖機する。化学蓄熱装置１０は、吸着器（蓄熱器）１０ａ、接続管１０ｂ、反応器１０ｃ、開閉弁１０ｄ等を備えている。

吸着器１０ａは、アンモニアと物理吸着する吸着材としての活性炭が内蔵されている。したがって、吸着器１０ａでは、アンモニアが活性炭と物理吸着した状態で貯蔵され、排気ガスの排熱（温まったアンモニア）を蓄える。

接続管１０ｂは、吸着器１０ａと反応器１０ｃとを接続し、吸着器１０ａと反応器１０ｃの間でアンモニアを移動させる管路である。接続管１０ｂには、開閉弁１０ｄが配設され、開閉弁１０ｄが開弁されると吸着器１０ａと反応器１０ｃとの間でアンモニアの移動が可能となる。この開閉弁１０ｄの開閉制御は、エンジン２を制御するＥＣＵ等で行われる。

反応器１０ｃは、アンモニアと化学反応する固体状又は粉末状の反応材を有しており、反応材及びその反応材を覆う断熱材をケースで収納している。反応材としては、例えば、ＭｇＣｌ_２、ＣａＣｌ_２、ＮｉＣｌ_２、ＺｎＣｌ_２、ＳｒＣｌ_２がある。反応器１０ｃは、排気管３（特に、後で説明する三重構造１１）の外周部に配設される。この反応器１０ｃの配設に関しては、後で詳細に説明する。

排気ガス浄化システム１は、化学蓄熱装置１０の反応器１０ｃによる排気管３の外周部からの加水分解部９に対する加熱効率を高めるために、排気管３においてインジェクタ８ｃの配設位置とＡＳＣ７との間が三重構造１１となっている。三重構造１１にするのは、反応器１０ｃから加水分解部９への熱伝達距離を短くしつつ、排気管３が排気ガスの流れる方向に延びて大型化させないためである。なお、本実施の形態では、三重構造１１が特許請求の範囲に記載する三重構造に相当する。

図２及び図３を参照して、排気管３における三重構造１１について詳細に説明する。図２は、排気管の三重構造の内部構成を示す側面図である。図３は、排気管の三重構造の内部構成を示す正面図である。

三重構造１１は、中心部の第一管路１１ａ、第一管路１１ａの外周面に沿って配置される第二管路１１ｂ、第二管路１１ｂの外周面に沿って配置される第三管路１１ｃを有している。なお、本実施の形態では、第一管路１１ａが特許請求の範囲に記載する第一管路に相当し、第二管路１１ｂが特許請求の範囲に記載する第二管路に相当し、第三管路１１ｃが特許請求の範囲に記載する第三管路に相当する。

第一管路１１ａは、三重構造１１の中心部に位置する管路であり、三重構造１１における排気ガスの流出部となる。第一管路１１ａは、排気ガスの流れる方向が排気ガス浄化システム１における上流側から下流側であり、排気ガスの流入側が第二管路１１ｂに繋がっている。第一管路１１ａは、筒状の管１１ｄからなる。管１１ｄの上流端部は、開口している。管１１ｄの下流端部は、三重構造１１の下流側の排気管３ｂに繋がっている。

第一管路１１ａには、ＳＣＲ６が配設される。ＳＣＲ６は、全部が第一管路１１ａに収納されていてもよいし、一部が下流側の排気管３ｂ内に出ていてもよい。第一管路１１ａは、第三管路１１ｃ及び第二管路１１ｂの下流に位置するので、反応器１０ｃによって第三管路１１ｃ（及び第二管路１１ｂ）において加熱されて温度上昇した排気ガスが流れる。また、第一管路１１ａは、第二管路１１ｂ及び第三管路１１ｃで外側が覆われているので、断熱性が高い。そのため、放熱し難く、保温性が高い。

第二管路１１ｂは、三重構造１１の中間部に位置する管路であり、三重構造１１における第一管路１１ａと第三管路１１ｃとの接続部となる。第二管路１１ｂは、排気ガスの流れる方向が排気ガス浄化システム１における下流側から上流側であり、排気ガスの流入側が第三管路１１ｃに繋がっている。第二管路１１ｂは、管１１ｄの外周面と管１１ｅの内周面との間で形成されている。管１１ｅは、管１１ｄよりも太径の筒状であり、管１１ｄの外側に配置される。したがって、第二管路１１ｂは、内側に第一管路１１ａが配置される断面ドーナツ形状である。管１１ｅの上流側は管１１ｄの上流端よりも上流側に延びており、管１１ｅの上流端部は半球状の有底となっている。管１１ｅの下流端部は、開口している。

第三管路１１ｃは、三重構造１１の外側部に位置する管路であり、三重構造１１における排気ガスの流入部となる。第三管路１１ｃは、排気ガスの流れる方向が排気ガス浄化システム１における上流側から下流側である。第三管路１１ｃは、管１１ｅの外周面と管１１ｆの内周面との間で形成されている。管１１ｆは、管１１ｅよりも太径の筒状であり、管１１ｅの外側に配置される。したがって、第三管路１１ｃは、内側に第二管路１１ｂが配置される断面ドーナツ形状である。管１１ｆの上流側は径が徐々に細くなっており、管１１ｆの上流端部は三重構造１１の上流側の排気管３ａに繋がっている。管１１ｆの下流側は管１１ｅの下流端よりも下流側に延びており、管１１ｆの下流端部は排気管３ｂの外周面に結合する有底となっている。

第三管路１１ｃには、加水分解部９が配設される。したがって、加水分解部９も、第三管路１１ｃと同様に断面ドーナツ形状である。加水分解部９が上記したようなハニカム構造の場合、平板の一面に波状板を貼り付けたものを、管１１ｅに幾重にも巻き付けてハニカム構造とする。第三管路１１ｃの外周部（管１１ｆの外周面）に沿って、反応器１０ｃが配設される。したがって、反応器１０ｃは、管１１ｆ（三重構造１１）を囲む断面ドーナツ形状である。第三管路１１ｃは、三重構造１１の最も外側に配置される管路であるので、反応器１０ｃから第三管路１１ｃに配置される加水分解部９までの距離は短い。したがって、排気ガスが低温のときに、反応器１０ｃで熱を発生している場合、反応器１０ｃから加水分解部９までの熱伝達距離は短い。また、排気ガスが高温になっている場合、排気ガスが流れる第三管路１１ｃから反応器１０ｃまでの熱伝達距離は短い。なお、第二管路１１ｂも反応器１０ｃから距離が比較的短いので、第二管路１１ｂにも加水分解部を配設してもよい。

なお、管１１ｅは、図示しない複数の梁によって管１１ｄ及び管１１ｆに接続することで支持されている。この管１１ｅを支持する梁を熱伝導性の高い材料で形成することによって、反応器１０ｃからの熱を加水分解部９へ伝え易くしてもよい。また、第一管路１１ａ、第二管路１１ｂ及び第三管路１１ｃの各管路の断面積は排気管３ｂの断面積と略同等に設定されることによって、各管路において圧力損失が発生しないようにしている。

以上のように構成した排気ガス浄化システム１における尿素水供給装置８、加水分解部９、化学蓄熱装置１０、三重構造１１における動作を説明する。車両停止中（エンジン２が停止中）は、化学蓄熱装置１０の接続管１０ｂに配設されている開閉弁１０ｄは閉弁されている。したがって、吸着器１０ａにおいて活性炭からアンモニアが分離していても、接続管１０ｂを介してアンモニアが反応器１０ｃに供給されない。

エンジン２が始動後、エンジン２から排出された排気ガスの温度が所定温度（例えば、１８０℃）より低いときには（エンジン２の始動直後など）、ＥＣＵによる制御によって開閉弁１０ｄが開弁され、接続管１０ｂを介してアンモニアが反応器１０ｃに供給される。このとき、吸着器１０ａの圧力が反応器１０ｃの圧力よりも高く、アンモニアが反応器１０ｃ側に移動する。反応器１０ｃでは、供給されたアンモニアと反応材（例えば、ＭｇＣｌ_２）とが化学反応して化学吸着（配位結合）し、熱を発生する。

排気管３における三重構造１１では、排気ガスが、上流側の排気管３ａから第三管路１１ｃに流入し、第三管路１１ｃ（加水分解部９）の上流側から下流側へ流れる。第三管路１１ｃの外周部に配設される反応器１０ｃで発生した熱によって、加水分解部９が加熱され、加水分解部９の温度が上昇し、尿素水が加水分解可能な温度になる。この際、反応器１０ｃ（第三管路１１ｃの外周部）から加水分解部９（第三管路１１ｃ）までの熱伝達距離が短いので、反応器１０ｃからの熱は加水分解部９で効率的に使われ、加水分解部９では迅速に温度上昇する。さらに、加水分解部９（第三管路１１ｃ）を流れる排気ガスの温度も迅速に上昇する。

このとき、ＥＣＵによる制御によって、尿素水タンク８ａ内の尿素水が供給管８ｂを通ってインジェクタ８ｃから三重構造１１の上流側に噴霧されている。そのため、尿素水が含まれる排気ガスが、第三管路１１ｃ（加水分解部９）内を流れる。温度が迅速に上昇している加水分解部９では、尿素水からアンモニアに効率的に転化していく。

三重構造１１では、転化したアンモニアを含む排気ガスが第三管路１１ｃから第二管路１１ｂに流入し、第二管路１１ｂの下流側から上流側へ流れる。さらに、三重構造１１では、アンモニアを含む排気ガスが第二管路１１ｂから第一管路１１ａに流入し、第一管路１１ａ（ＳＣＲ６）の上流側から下流側へ流れる。ＳＣＲ６では、アンモニアと排気ガス中に含まれるＮＯｘとが化学反応し、ＮＯｘを効率的に還元浄化する。この際、第一管路１１ａには第三管路１１ｃにおいて効率的に加熱されて温度が上昇している排気ガスが流れるので、ＳＣＲ６では活性温度に迅速に到達している。また、第一管路１１ａは第二管路１１ｂ及び第三管路１１ｃに覆われているので、第一管路１１ａでは排気ガスの温度が保たれる。

エンジン２から排出された排気ガスの温度が所定温度より高くなると、排気ガスの排熱が反応器１０ｃに与えられることにより、アンモニアと反応材とが分離し、高温のアンモニアが発生する。この際、第三管路１１ｃから反応器１０ｃまでの熱伝達距離が短いので、第三管路１１ｃを流れる高温の排気ガスの排熱は反応器１０ｃで効率的に使われる。そして、分離したアンモニアは、反応器１０ｃから接続管１０ｂを介して吸着器１０ａに戻る。このとき、反応器１０ｃの圧力が吸着器１０ａの圧力よりも高く、アンモニアが吸着器１０ａ側に移動する。吸着器１０ａでは、活性炭がアンモニアを物理吸着して貯蔵して、蓄熱する。ちなみに、排気ガスの温度が高い場合、加水分解部９を暖機しなくても、加水分解部９では排気ガス中の尿素水を加水分解でき、尿素水をアンモニアに効率的に転化できる。

この排気ガス浄化システム１によれば、排気管３の一部を三重構造１１とし、最も外側の第三管路１１ｃにおいて加熱対象の加水分解部９を加熱することにより、排気管３における三重構造１１の外周部から加熱した場合でも加熱効率を向上できる。そのため、加水分解部９が迅速に暖機され、尿素水からアンモニアへの転化率が向上する。その結果、排気ガスの温度が低いときでも、アンモニアが効率的に得られ、ＳＣＲ６ではアンモニアとＮＯｘとが化学反応してＮＯｘを浄化でき、浄化率が向上する。

また、排気ガス浄化システム１によれば、加水分解部９を排気管３の外周部から効率良く加熱するために排気管３の一部を三重構造１１としているので、排気ガスの流れる方向に排気管３が長くなることはなく、大型化しない。

また、排気ガス浄化システム１によれば、三重構造１１の第一管路１１ａにＳＣＲ６を配設することにより、第一管路１１ａには第三管路１１ｃで加熱されて迅速に温度が上昇した排気ガスが流れるので、ＳＣＲ６での浄化性能が向上する。さらに、排気ガス浄化システム１によれば、ＳＣＲ６が配設される第一管路１１ａが第二管路１１ｂ及び第三管路１１ｃに覆われているので、第一管路１１ａでの保温性が高く、ＳＣＲ６での浄化性能が更に向上する。

また、排気ガス浄化システム１によれば、加水分解部９の加熱手段として化学蓄熱装置１０を適用しているので、加水分解部９を加熱するためのエネルギロスを低減でき、燃費が向上する。

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

例えば、本実施の形態では触媒としてＳＣＲの他にＤＯＣとＡＳＣ、フィルタとしてＤＰＦを備える排気ガス浄化システムに適用したが、他の様々な構成の排気ガス浄化システムに適用できる。

また、本実施の形態では三重構造の上流側にＤＯＣとＤＰＦを配設し、三重構造の第三管路（場合によっては第二管路にも）に加熱対象として加水分解部を配設し、第一管路にＳＣＲを配設する構成としたが、三重構造の上流側、第三管路（場合によっては第二管路も）、第一管路に配設するものとしては様々な形態が考えられる。例えば、三重構造の上流側に何も配設せず、第三管路に何も配設せずあるいは熱伝達構造を配設し（排気ガスを効率良く加熱する場合）、第一管路にＤＯＣを配設する形態がある。また、三重構造の上流側に何も配設せず、第三管路にＤＯＣを配設し、第一管路にＤＰＦを配設する形態がある。また、三重構造の上流側に何も配設せず、第三管路にＤＯＣを配設し、第一管路にＳＣＲＦ（ＳＣＲ＋ＤＰＦ）を配設する形態がある。また、三重構造の上流側にＤＯＣのみを配設し、第三管路に加水分解部を配設し、第一管路にＳＣＲを配設する形態がある。ちなみに、第三管路及び第二管路にはメタル製のものを配設でき、第一管路にはメタル製以外にもセラミック製等のものも配設できる。

また、本実施の形態では加熱手段として化学蓄熱装置を適用したが、ヒータ等の他の加熱手段としてもよい。本実施の形態では化学蓄熱における化学反応の反応媒体をアンモニアとしたが、二酸化炭素、水等の他の媒体でもよい。

また、本実施の形態では径の異なる筒状の管を三重に配置させて三重構造としたが、中心部の第一管路（排気ガスの流れ方向が上流側から下流側へ）と、その外周部に配置される第二管路（排気ガスの流れ方向が第一管路から流入して下流側から上流側へ）と、その外周部に配置される第三管路（排気ガスの流れ方向が第二管路から流入して上流側から下流側へ）とからなる三重構造であれば、他の構造でもよい。

１…排気ガス浄化システム、２…エンジン、３，３ａ，３ｂ…排気管、４…ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、５…ディーゼル排気微粒子除去フィルタ（ＤＰＦ）、６…選択還元触媒（ＳＣＲ）、７…アンモニアスリップ防止触媒（ＡＳＣ）、８…尿素水供給装置、８ａ…尿素水タンク、８ｂ…供給管、８ｃ…インジェクタ、９…加水分解部、１０…化学蓄熱装置、１０ａ…吸着器、１０ｂ…接続管、１０ｃ…反応器、１０ｄ…開閉弁、１１…三重構造、１１ａ…第一管路、１１ｂ…第二管路、１１ｃ…第三管路、１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ…管。

Claims (5)

1. 内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化システムであって、
   前記排気ガス浄化システムにおける加熱対象を加熱する加熱手段を備え、
   前記加熱手段が配設される箇所における排気管は、中心部の第一管路と、前記第一管路の外周部に配置される第二管路と、前記第二管路の外周部に配置される第三管路とからなる三重構造であり、
   前記第一管路は、排気ガスの流れる方向が前記排気ガス浄化システムにおける上流側から下流側であり、排気ガスの流入側が前記第二管路に繋がり、
   前記第二管路は、排気ガスの流れる方向が前記排気ガス浄化システムにおける下流側から上流側であり、排気ガスの流入側が前記第三管路に繋がり、
   前記第三管路は、排気ガスの流れる方向が前記排気ガス浄化システムにおける上流側から下流側であり、
   前記加熱手段は、前記三重構造の外周部に配置され、
   前記加熱対象は、少なくとも前記第三管路において加熱されることを特徴とする排気ガス浄化システム。
2. 前記第一管路に、触媒又はフィルタが配設されることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化システム。
3. 前記加熱対象は、触媒又は排気ガスであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気ガス浄化システム。
4. 選択還元触媒と、
   前記排気管の三重構造の上流側の排気ガス中に選択還元触媒の還元剤として尿素を供給する尿素供給手段と、
   前記尿素供給手段で供給された尿素を加水分解する加水分解部と、
   を備え、
   前記加水分解部は、前記第三管路に配設されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の排気ガス浄化システム。
5. 前記加熱手段は、化学蓄熱装置であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の排気ガス浄化システム。