JP2014222055A - 排気ガス浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】加熱対象を外周部から加熱する場合でも熱を加熱対象に効率的に伝えることができるとともに加熱対象を確実に保持でき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】排気系の配管（例えば、排気管３）内を流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、加熱対象（例えば、触媒（ＤＯＣ４等））と、配管における加熱対象が配設される外周部に配設される加熱手段（例えば、化学蓄熱装置８（特に、反応器９））を備え、配管には管内の周方向に沿って凹部３ａが形成され、凹部３ａの排気ガスの流れる方向での長さが加熱対象の長さよりも長く、加熱対象は、凹部３ａ内に配置され、加熱対象の上流側端面と凹部３ａの上流側端面及び加熱対象の下流側端面と凹部３ａの下流側端面との間にマット１３ａ，１３ｂがそれぞれ配設された構造とする。【選択図】図２

Description

本発明は、排気系の配管内を流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。

車両等の排気系には、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、触媒等が設けられている。触媒には、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。エンジン始動時は、排気ガスの温度が低く、触媒の活性温度に達するまでに時間を要する。そこで、エンジン始動時等の排気ガスの温度が低いときに触媒の活性温度まで短時間で温度上昇させるために、触媒を暖機するための加熱装置を設ける場合がある。特許文献１には、加熱装置として電気ヒータを設け、ヒータによって触媒を加熱することが開示されている。特に、特許文献１では、排気管に設けられた外筒の内壁と触媒との間に絶縁性のマットが配置され、触媒がマットによって外筒内に保持されている。

特開２０１２−２１４８８号公報

加熱装置を設ける場合、加熱装置の組付け性等を考慮して、加熱装置を排気管等の外周面に配設し、排気管等を介して触媒を外周部から加熱する。この場合、上記のように触媒を保持するために、触媒と排気管等の間にマットが設けられていると、外周部からマットを介して触媒を加熱することになる。マットは断熱性もあるので、加熱装置からの熱を触媒に効率良く伝えることができない。その結果、加熱装置の加熱効率が低下し、触媒を迅速に昇温できない。

そこで、本発明は、加熱対象を外周部から加熱する場合でも熱を加熱対象に効率的に伝えることができるとともに加熱対象を確実に保持でき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、排気系の配管内を流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、配管内に配管と接するように配設され、排気ガス浄化システムにおける加熱対象と、配管における加熱対象が配設される外周部に配設され、加熱対象を加熱する加熱手段とを備え、配管には、管内の周方向に沿って凹部又は上流側と下流側に凸部が形成され、凹部が形成される場合には凹部の排気ガスの流れる方向での長さが加熱対象の排気ガスの流れる方向の長さよりも長く、凸部が形成される場合には上流側の凸部と下流側の凸部との排気ガスの流れる方向での配置間隔が加熱対象の排気ガスの流れる方向の長さよりも長く、加熱対象は、凹部内又は上流側の凸部と下流側の凸部との間に配置され、加熱対象が凹部内に配置される場合には加熱対象の上流側端面と凹部の上流側端面及び加熱対象の下流側端面と凹部の下流側端面との間にマットがそれぞれ配設され、加熱対象が上流側の凸部と下流側の凸部との間に配置される場合には加熱対象の上流側端面と上流側の凸部の下流側端面との間及び加熱対象の下流側端面と下流側の凸部の上流側端面との間にマットがそれぞれ配設されることを特徴とする。

この排気ガス浄化システムでは、配管の外周部に沿って配設される加熱手段によって、外周部から配管内の加熱対象を加熱する。この加熱対象は、配管と接しており、配管内の周方向に沿って形成される凹部内又は上流側の凸部と下流側の凸部との間に配設される。凹部は、配管において他の部分の内径よりも内径が大きくなっている部分であり、その内径が大きくなっている部分の長さが加熱対象の長さよりも長い。その凹部内に、加熱対象の外周側の部分が入る。また、上流側の凸部と下流側の凸部は、配管において他の部分の内径よりも内径が小さくなっている部分であり、その上流側の凸部と下流側の凸部との配置間隔が加熱対象の長さよりも長い。その上流側の凸部と下流側の凸部との間に、加熱対象の外周側の部分が入る。配管に凹部が形成されて、凹部内に加熱対象が配置される場合、加熱対象の上流側の端面と凹部の上流側の端面との間にマットが配設され、加熱対象の下流側の端面と凹部の下流側の端面との間にマットが配設され、この各マットによって加熱対象が凹部において保持される。したがって、配管内に排気ガスが流れて、加熱対象に圧力がかかっても、加熱対象を確実に保持できる。あるいは、配管に上流側の凸部と下流側の凸部が形成されて、その間に加熱対象が配置される場合、加熱対象の上流側の端面と上流側の凸部の下流側の端面との間にマットが配設され、加熱対象の下流側の端面と下流側の凸部の上流側の端面との間にマットが配設され、この各マットによって加熱対象が上流側の凸部と下流側の凸部との間において保持される。したがって、配管内に排気ガスが流れて、加熱対象に圧力がかかっても、加熱対象を確実に保持できる。このいずれの場合も、加熱手段と加熱対象との間には配管だけが存在し、加熱手段からの熱は配管に伝わり、その熱が配管から加熱対象に直接伝わる。そのため、加熱対象からの熱が加熱対象に伝わり易い。このように、この排気ガス浄化システムは、配管の凹部内又は上流側と下流側の凸部との間にマットを介して加熱対象を保持することにより、加熱対象を外周部から加熱する場合でもその熱を加熱対象に効率的に伝えることができるとともに、加熱対象を確実に保持できる。

本発明の上記排気ガス浄化システムでは、マットは、全周に配設されるドーナツ形状である。このように、マットをドーナツ形状（円環形状）とすることにより、マットによって加熱対象を保持している際にマットにかかる応力が分散し、マットの耐久性が向上する。

本発明によれば、配管の凹部内又は上流側と下流側の凸部との間にマットを介して加熱対象を保持することにより、加熱対象を外周部から加熱する場合でもその熱を加熱対象に効率的に伝えることができるとともに、加熱対象を確実に保持できる。

本実施の形態に係る排気浄化システムの概略構成図である。 第１の実施の形態に係るＤＯＣ周辺の拡大図であり、（ａ）が正断面図であり、（ｂ）が側断面図である。 第２の実施の形態に係るＤＯＣ周辺の拡大図（側断面図）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[SelectiveCatalytic Reduction]、ＡＳＣ[Ammonia Slip 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、触媒（ＤＯＣ）を暖機するための化学蓄熱装置も備えている。本実施の形態には、ＤＯＣを保持するための構造が異なる２つの実施形態がある。

図１を参照して、第１、第２の実施の形態で共通する排気浄化システム１の全体構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る排気浄化システムの概略構成図である。

排気浄化システム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触媒（ＡＳＣ）７を有している。

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、インジェクタ６ａによって排気管３内の上流側にアンモニア（ＮＨ_３）あるいは尿素水（加水分解してアンモニアになる）が供給されると、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。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。

各触媒４，６，７には、環境汚染物質に対する浄化能力を発揮できる温度領域（すなわち、活性温度）が存在する。例えば、ＤＯＣ４の活性温度の下限は１５０℃程度である。しかし、エンジン２の始動直後などは、エンジン２から排出された直後の排気ガスの温度は１００℃程度と比較的低温である。そこで、エンジン２の始動直後などでも、各触媒４，６，７で浄化能力を発揮させるために、各触媒４，６，７での温度を迅速に活性温度にする必要がある。そのために、排気浄化システム１は、触媒の暖機を行う化学蓄熱装置８も有している。なお、排気浄化システム１には、エンジン２から排出された排気ガスの温度（あるいは、触媒の温度）を検出する温度センサが設けられている。

化学蓄熱装置８は、外部エネルギレスで触媒を暖機する化学蓄熱装置である。つまり、化学蓄熱装置８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触媒を暖機する。特に、化学蓄熱装置８は、排気管３における上流に位置する触媒であるＤＯＣ４を外周部から暖機（加熱）する。上流で暖機することによって、暖機で昇温した排気ガスが下流の触媒（ＳＣＲ６、ＡＳＣ７）に流れる。化学蓄熱装置８は、反応器９、吸着器１０、接続管１１、開閉弁１２等を備えている。なお、本実施の形態では、ＤＯＣ４が特許請求の範囲に記載する加熱対象に相当し、化学蓄熱装置８（特に、反応器９）が特許請求の範囲に記載する加熱手段に相当する。

反応器９は、排気管３を介してＤＯＣ４の外周部の全周面に設けられ、断面形状が排気管３を囲むドーナツ形状である。この断面ドーナツ形状の断面は、反応器９を排気ガスの流れる方向に対して垂直に切った流路断面である。図２等に示すように、反応器９は、アンモニア（反応媒体）と化学反応する固体状又は粉末状の反応材９ａを有している。反応器９では、アンモニアと反応材９ａとが化学反応して化学吸着（配位結合）し、熱を発生させる。また、反応器９では、所定温度以上になると反応材９ａとアンモニアとが分離して、アンモニアを放出し始め、それより高い所定温度になるとアンモニアを殆ど放出する。これらの各温度は、反応材９ａとアンモニアとの組み合わせによって変わる。反応材９ａとしては、アンモニアと化学反応して発熱し、触媒の活性温度以上に昇温できる材料を用い、例えば、２価の塩化物（ＭＣｌ_２）、２価の臭化物（ＭＢｒ_２）、２価のヨウ化物（ＭＩ_２）であり、ＭはＭｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｕ、Ｃｒ等が適している。なお、反応器９はＤＯＣ４の外周部を囲むものであれば、断面ドーナツ形状に限らず様々な断面構造のものを使用することができる。

反応材９ａは、ＤＯＣ４が配設される箇所の排気管３の外周面の全周に配設される。反応材９ａの排気ガスの流れる方向の長さは、ＤＯＣ４の長さよりも長く、ＤＯＣ４の全体を外周部で覆う十分な長さを有している。したがって、排気管３の外周面に直接配設された反応材９ａは、薄い排気管３を介してＤＯＣ４全体を直接暖機できる。なお、本実施の形態では、排気管３が特許請求の範囲に記載する配管に相当する。

さらに、図２等に示すように、反応器９は、反応材９ａを収納するケーシング９ｂを有している。ケーシング９ｂは、反応材９ａの外側全面を覆うように配設され、排気管３との間で密閉された空間を形成し、その中に反応材９ａを封入している。このように、反応材９ａは密閉空間内に封入されているので、アンモニアと繰り返し化学反応できる。なお、反応材９ａとケーシング９ｂとの間には、必要に応じて断熱材が設けられる。

吸着器１０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。吸着器１０では、アンモニアを活性炭と物理吸着させた状態で貯蔵して、排気ガスの排熱（温まったアンモニア）を蓄えるとともに、アンモニアを活性炭から分離させてアンモニアを放出して、アンモニアを反応器９に供給する。

接続管１１は、反応器９と吸着器１０とを接続し、反応器９と吸着器１０との間でアンモニアを移動させる管路である。開閉弁１２は、接続管１１の途中に配設される。開閉弁１２が開弁されると、接続管１１を介して反応器９と吸着器１０との間でアンモニアの移動が可能となる。なお、この開閉弁１２の開閉制御は、エンジン２を制御するＥＣＵ[Electronic Control Unit]（図示せず）等で行われる。

以上のように構成した排気浄化システム１における化学蓄熱装置８（特に、反応器９）の動作を説明する。車両停止中（エンジン２が停止中）は、開閉弁１２は閉じられている。したがって、吸着器１０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１１を介してアンモニアが反応器９に供給されない。

エンジンが始動後に、エンジンから排出された排気ガスの温度が所定温度（触媒の活性温度に基づいて設定された温度）より低いときには（エンジンの始動直後など）、ＥＣＵによる制御によって開閉弁１２が開かれ、接続管１１を介してアンモニアが反応器９に供給される。このとき、吸着器１０の圧力が反応器９の圧力よりも高く、アンモニアが反応器９側に移動する。反応器９では、供給されたアンモニアと反応材９ａとが化学反応して化学吸着し、熱を発生する。この熱は、排気管３に伝わり、排気管３からＤＯＣ４に伝わる。これによって、ＤＯＣ４が加熱され、温度がＤＯＣ４の活性温度以上になると、ＤＯＣ４で排気ガスを浄化できる。

エンジン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、排気ガスの排熱によって、反応器９では、アンモニアと反応材９ａとが分離し、アンモニアが発生する。この分離したアンモニアは、開閉弁１２が開かれているので、反応器９から接続管１１を介して吸着器１０に戻る。このとき、反応器９の圧力が吸着器１０の圧力よりも高く、アンモニアが吸着器１０側に移動する。吸着器１０では、吸着材がアンモニアを物理吸着して貯蔵する。吸着器１０に設けられている圧力センサの圧力値がアンモニアの満貯蔵状態を示す圧力値になった場合、ＥＣＵでは開閉弁１２を閉じる。

なお、化学蓄熱装置８の加熱対象であるＤＯＣ４は、断面環状の薄い排気管３内に配設されたハニカム基材４ａに触媒が担持された構造である。このハニカム基材４ａの材料は、例えば、コーディライト、メタルである。また、排気管３の材料は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）である。したがって、ハニカム基材４ａと排気管３とは、材料が異なるので、熱膨張係数が異なる。

それでは、まず、図２を参照して、第１の実施の形態に係るＤＯＣ４を排気管３内で保持するための構造について説明する。図２は、第１の実施の形態に係るＤＯＣ周辺の拡大図であり、（ａ）が正断面図であり、（ｂ）が側断面図である。

図２に示すように、第１の実施の形態に係る構造では、排気管３におけるＤＯＣ４が配設される部分において、他の部分よりも管の内径を大きくした凹部３ａが形成されている。さらに、この構造では、凹部３ａにＤＯＣ４の外周面（全面）が凹部３ａと接するように配置され、ＤＯＣ４の上流側の端面（外端面の外周側の一部）と凹部３ａの上流側の端面（内側面）との間にマット１３ａが配設されるとともにＤＯＣ４の下流側の端面と凹部３ａの下流側の端面との間にマット１３ｂが配設されている。

凹部３ａは、ＤＯＣ４の外周側を収納でき、排気管３内においてＤＯＣ４を保持するための部分である。凹部３ａは、排気管３内の周方向に沿って全周に形成される。凹部３ａの排気ガスが流れる方向の長さは、ＤＯＣ４の長さよりも２個のマット１３ａ，１３ｂの幅分長い長さである。また、凹部３ａの排気管３の径方向の長さ（窪みの深さ）は、ＤＯＣ４が配設されたときに確実に保持できる長さであれば適宜設定してよく、例えば、数ｍｍ程度である。ちなみに、ＤＯＣ４の外径は、排気管３における凹部３ａの内径と同じ径である。

マット１３ａ，１３ｂは、ＤＯＣ４を保持するための部材であり、緩衝作用を有している。マット１３ａ，１３ｂは、排気管３の凹部３ａとＤＯＣ４との間に全周にわたって設けられ、所定の幅を有するドーナツ形状（円環形状）である。マット１３ａ，１３ｂの排気ガスが流れる方向の長さ（幅）は、ＤＯＣ４を保持できかつ緩衝作用を十分に発揮できる長さであれば適宜設定してよく、例えば、数ｍｍ程度である。マット１３ａ，１３ｂの外径は、排気管３における凹部３ａの内径と同じ径である。マット１３ａ，１３ｂの排気管３の径方向の長さ（ドーナツ部分の幅）は、凹部３ａの排気管３の径方向の長さ（窪みの深さ）と同程度の長さであり、例えば、数ｍｍ程度である。マット１３ａ，１３ｂの材料は、緩衝性や柔軟性を有する材料であり、例えば、ガラス繊維やアルミナ系の高耐熱繊維、ムライト系繊維などのセラミック繊維である。ちなみに、排気管３とＤＯＣ４のハニカム基材４ａとは熱膨張係数が異なるので、排気管３内の温度が上昇すると排気管３とハニカム基材４ａとは膨張度合いが違う。そのため、マット１３ａ，１３ｂは、その膨張度合いの違いを吸収して、ＤＯＣ４を確実に保持できる部材である。

このように排気管３に形成された凹部３ａ内にＤＯＣ４を配置して、凹部３ａの各内側面とＤＯＣ４の各外端面との間にマット１３ａ，１３ｂをそれぞれ配設することにより、ＤＯＣ４の外周側の部分がマット１３ａ，１３ｂを介して凹部３ａに嵌った状態で、マット１３ａ，１３ｂによってＤＯＣ４を保持できる。したがって、排気管３内に排気ガスが流れて、ＤＯＣ４に圧力がかかっても、凹部３ａの窪んでいる部分でＤＯＣ４をマット１３ａ，１３ｂで確実に保持できる。さらに、排気管３内の温度が上昇し、排気管３がハニカム基材４ａより膨張した場合でも、マット１３ａ，１３ｂの緩衝作用によりその膨張度合いの差を吸収し、ＤＯＣ４を確実に保持できる。また、ＤＯＣ４は排気管３（凹部３ａ）に接触した状態で配置されるので、ＤＯＣ４を排気管３を介して外周部から加熱する場合でも、反応材９ａからの熱を排気管３だけを介してＤＯＣ４に効率的に伝えることができる。そのため、化学蓄熱装置８によるＤＯＣ４への加熱効率が向上し、ＤＯＣ４を迅速に昇温でき、早期にＤＯＣ４の活性温度に達し、ＤＯＣ４で排気ガスを浄化できる。

この第１の実施の形態に係る構造の場合の組付け方法の一例を説明する。排気管３を上下に２分割し、凹部を有する半円筒形状とし、その端部にフランジを設けておく。次に、一方の半円筒形状の排気管の凹部に、ＤＯＣ４（触媒を担持したハニカム基材４ａ）を配置し、ＤＯＣ４と凹部との間にドーナツ形状のマット１３ａ，１３ｂをそれぞれ配設する。次に、他方の半円筒形状の排気管を被せ、フランジ部を溶接し、凹部３ａを有する円筒形状の排気管３にする。最後に、その排気管３凹部３ａの外周面に、反応器９を配設する。

この第１の実施の形態に係る構造によれば、排気管３に形成された凹部３ａ内にマット１３ａ，１３ｂを介してＤＯＣ４を保持することにより、ＤＯＣ４を外周部から加熱する場合でもその熱をＤＯＣ４に効率的に伝えることができるとともに、ＤＯＣ４を確実に保持できる。また、マット１３ａ，１３ｂを全周に配設されるドーナツ形状とすることにより、マット１３ａ，１３ｂによってＤＯＣ４を保持している際にマット１３ａ，１３ｂにかかる応力が分散し、マット１３ａ，１３ｂの耐久性が向上する。

次に、図３を参照して、第２の実施の形態に係るＤＯＣ４を排気管３内で保持するための構造について説明する。図３は、第３の実施の形態に係るＤＯＣ周辺の拡大図（側断面図）である。

図３に示すように、第２の実施の形態に係る構造では、排気管３におけるＤＯＣ４が配設される部分において、ＤＯＣ４の上流側と下流側に凸部３ｂ，３ｃが設けられている。さらに、この構造では、上流側の凸部３ｂと下流側の凸部３ｃとの間にＤＯＣ４が配置され、ＤＯＣ４の上流側の端面（外端面の外周側の一部）と上流側の凸部３ｂの下流側の端面（外側面）との間にマット１３ｃが配設されるとともにＤＯＣ４の下流側の端面と下流側の凸部３ｃの上流側の端面との間にマット１３ｄが配設されている。

凸部３ｂ，３ｃは、その間にＤＯＣ４を配置でき、排気管３内においてＤＯＣ４を保持するための部分を形成する。凸部３ｂ，３ｃは、排気管３の内面に周方向に沿って全周に設けられ、所定の幅を有するドーナツ形状（円環形状）である。凸部３ｂ，３ｃの排気ガスが流れる方向の長さ（幅）は、マット１３ｃ，１３ｄを介してＤＯＣ４を保持できれば適宜設定してよく、例えば、数ｍｍ程度である。上流側の凸部３ｂと下流側の凸部３ｃとの排気ガスが流れる方向の配置間隔は、ＤＯＣ４の長さよりも２個のマット１３ｃ，１３ｄの幅分長い間隔である。また、凸部３ｂ，３ｃの排気管３の径方向の長さは、ＤＯＣ４を配設したときに確実に保持できる長さであれば適宜設定してよく、例えば、数ｍｍ程度である。ちなみに、ＤＯＣ４の外径は、排気管３の内径と同じ径である。なお、排気管３内に設けられる凸部３ｂ，３ｃは、排気管３とは別部材を排気管３内に取り付けて構成してもよいし、あるいは、排気管３自体を内側に変形させて構成してもよい。

マット１３ｃ，１３ｄは、ＤＯＣ４を保持するための部材であり、緩衝作用を有している。マット１３ｃ，１３ｄは、排気管３内の凸部３ｂとＤＯＣ４との間、排気管３内の凸部３ｃとＤＯＣ４との間に全周にわたってそれぞれ設けられ、所定の幅を有するドーナツ形状である。マット１３ｃ，１３ｄの排気ガスが流れる方向の長さ（幅）は、第１の実施の形態のマット１３ａ，１３ｂと同様の長さである。マット１３ｃ，１３ｄの外径は、排気管３の内径と同じ径である。マット１３ｃ，１３ｄの排気管３の径方向の長さ（ドーナツ部分の幅）は、凸部３ｂ，３ｃの排気管３の径方向の長さと同程度の長さであり、例えば、数ｍｍ程度である。マット１３ｃ，１３ｄの材料は、第１の実施の形態のマット１３ａ，１３ｂと同様の材料である。

このように排気管３に設けられた上流側の凸部３ｂと下流側の凸部３ｃとの間にＤＯＣ４を配置して、各凸部３ｂ，３ｃとＤＯＣ４との間にマット１３ｃ，１３ｄをそれぞれ配設することにより、ＤＯＣ４の外周側の部分がマット１３ｃ，１３ｄを介して凸部３ｂ，３ｃの間に挟まった状態で、マット１３ｃ，１３ｄによってＤＯＣ４を保持できる。したがって、排気管３内に排気ガスが流れて、ＤＯＣ４に圧力がかかっても、凸部３ｂ，３ｃの間でＤＯＣ４をマット１３ｃ，１３ｄで確実に保持できる。さらに、排気管３内の温度が上昇し、排気管３がハニカム基材４ａより膨張した場合でも、マット１３ｃ，１３ｄの緩衝作用によりその膨張度合いの差を吸収し、ＤＯＣ４を確実に保持できる。また、ＤＯＣ４は排気管３に接触した状態で配置されるので、第１の実施の形態での説明と同様に、反応材９ａからの熱を排気管３だけを介してＤＯＣ４に効率的に伝えることができる。

この第２の実施の形態に係る構造の場合の組付け方法の一例を説明する。排気管３内にドーナツ形状の凸部３ｂを嵌入し、凸部３ｂをＤＯＣ４の配置箇所の上流側に配置させ、凸部３ｂを排気管３の内面に溶接で固定する。次に、排気管３内にドーナツ形状のマット１３ｃを嵌入し、マット１３ｃを凸部３ｂに接する位置に配置する。次に、排気管３内にＤＯＣ４（触媒を担持したハニカム基材４ａ）を嵌入し、ＤＯＣ４をマット１３ｃに接する位置に配置する。次に、排気管３内にドーナツ形状のマット１３ｄを嵌入し、マット１３ｄをＤＯＣ４に接する位置に配置する。次に、排気管３内にドーナツ形状の凸部３ｃを嵌入し、凸部３ｃをマット１３ｄに接する位置に配置し、上流側に圧力をかけながら凸部３ｃを排気管３の内面に溶接で固定する。

この第２の実施の形態に係る構造によれば、排気管３に設けられた凸部３ｂ，３ｃの間でマット１３ｃ，１３ｄを介してＤＯＣ４を保持することにより、ＤＯＣ４を外周部から加熱する場合でもその熱をＤＯＣ４に効率的に伝えることができるとともに、ＤＯＣ４を確実に保持できる。また、凸部３ｂ，３ｃ及びマット１３ｃ，１３ｄを全周に配設されるドーナツ形状とすることにより、凸部３ｂ，３ｃ及びマット１３ｃ，１３ｄによってＤＯＣ４を保持している際に凸部３ｂ，３ｃやマット１３ｃ，１３ｄに係る応力が分散し、凸部３ｂ，３ｃ及びマット１３ｃ，１３ｄの耐久性が向上する。

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ＤＯＣ、ＳＣＲ及びＡＳＣ、フィルタとしてＤＰＦを備える排気浄化システムに適用したが、他の様々な構成の排気浄化システムに適用できる。また、車両もディーゼルエンジン車としたが、ガソリンエンジン車等にも適用できる。また、車両以外の排気浄化システムにも適用できる。

また、本実施の形態では加熱手段として化学蓄熱装置に適用したが、外周部から加熱できれば他の加熱手段でもよく、例えば、電気ヒータがある。また、加熱対象として触媒のＤＯＣとしたが、加熱対象としては他のものでよく、例えば、ＳＣＲ等の他の触媒がある。

また、本実施の形態ではマットを全周に配設されるドーナツ形状（円環形状）としたが、ドーナツ形状ではなく、周方向に沿って所定間隔をあけて配設される複数のマットで構成されてもよい。また、第２の実施の形態では凸部を全周に設けられるドーナツ形状としたが、ドーナツ形状ではなく、周方向に沿って所定間隔をあけて設けられる複数の凸部で構成されてもよい。

また、本実施の形態ではＤＯＣ（加熱対象）の外周面の全面が排気管３（配管）の内周面に接する構成としているが、加熱対象の少なくとも一部が配管に接していればよい。

１…排気ガス浄化システム、２…エンジン、３…排気管、３ａ…凹部、３ｂ，３ｃ…凸部、４…ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、４ａ…ハニカム基材、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）、６ａ…インジェクタ、７…アンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）、８…化学蓄熱装置、９…反応器、９ａ…反応材、９ｂ…ケーシング、１０…吸着器、１１…接続管、１２…開閉弁、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ…マット。

Claims (2)

1. 排気系の配管内を流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、
   前記配管内に前記配管と接するように配設され、前記排気ガス浄化システムにおける加熱対象と、
   前記配管における前記加熱対象が配設される外周部に配設され、前記加熱対象を加熱する加熱手段と、
   を備え、
   前記配管には、管内の周方向に沿って凹部又は上流側の凸部と下流側の凸部が形成され、前記凹部が形成される場合には前記凹部の排気ガスの流れる方向での長さが前記加熱対象の排気ガスの流れる方向の長さよりも長く、前記凸部が形成される場合には前記上流側の凸部と前記下流側の凸部との排気ガスの流れる方向での配置間隔が前記加熱対象の排気ガスの流れる方向の長さよりも長く、
   前記加熱対象は、前記凹部内又は前記上流側の凸部と前記下流側の凸部との間に配置され、前記加熱対象が前記凹部内に配置される場合には前記加熱対象の上流側端面と前記凹部の上流側端面及び前記加熱対象の下流側端面と前記凹部の下流側端面との間にマットがそれぞれ配設され、前記加熱対象が前記上流側の凸部と前記下流側の凸部との間に配置される場合には前記加熱対象の上流側端面と前記上流側の凸部の下流側端面との間及び前記加熱対象の下流側端面と前記下流側の凸部の上流側端面との間にマットがそれぞれ配設されることを特徴とする排気ガス浄化システム。
2. 前記マットは、全周に配設されるドーナツ形状であ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。

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