JP2014227857A - 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、排気ガス浄化システムにおける加熱対象（例えば、触媒（ＤＯＣ４等））と、加熱対象を加熱するための加熱手段（例えば、化学蓄熱装置８（特に、反応材９ａ））を備え、加熱手段と加熱対象とは介在部材（例えば、排気管３）に接するように配設され、介在部材における加熱対象と加熱手段との間の伝熱部分を他の部分（伝熱部分の上流側の部分や下流側の部分）よりも熱伝導性が高い構造とし、その構造とするために、例えば、介在部材における伝熱部分を他の部分よりも高い熱伝導性の材料で形成したり、介在部材における他の部分を伝熱部分よりも低い熱伝導性の材料で形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、排気系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

化学蓄熱装置等の加熱装置を排気管等の外周部に配置させた場合、排気管等を介して触媒を外周部から加熱することが考えられる。排気管は、ステンレス等の熱伝導性の高い材料が使用されているので、横方向（排気ガスの流れる方向の下流方向や上流方向）への熱伝導が大きい。そのため、加熱装置で外周部から加熱しても、その熱が排気管の横方向に伝わり（熱が逃げ）、熱が排気管の内部に配設されている触媒に効率的に伝わらない。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、排気ガス浄化システムにおける加熱対象と、加熱対象を加熱するための加熱手段とを備え、加熱手段と加熱対象とは、加熱手段と加熱対象との間に配置される介在部材と接するように配設され、介在部材の加熱対象と加熱手段との間に位置する伝熱部分を介在部材の他の部分よりも熱伝導性が高い構造とすることを特徴とする。

この排気ガス浄化システムでは、加熱手段と加熱対象と間の介在部材（例えば、排気管）と接するように配設される加熱手段によって、介在部材を介して外周部から加熱対象を加熱する。このように、加熱手段と加熱対象との間には介在部材が存在し、加熱手段からの熱は最初に介在部材に伝わり、その熱が介在部材から加熱対象に伝わる。しかし、介在部材が熱伝導性の高い材料で形成されていると、加熱手段からの熱が介在部材の横方向（排気ガスの流れる方向の下流方向や上流方向）に伝わって逃げていく。そこで、排気ガス浄化システムでは、介在部材における加熱対象と加熱手段との間に位置する伝熱部分をその他の部分よりも熱伝導性が高い構造としている。このような構造とすることにより、介在部材において伝熱部分のほうが他の部分よりも熱伝導性が高いので、介在部材において伝熱部分（加熱手段が配置されている部分）のほうが他の部分よりも熱が伝わり易い（熱伝導が大きい）。そのため、加熱手段から介在部材に熱が伝わったときに、介在部材において伝熱部分以外の部分に熱が伝わるのが抑制される。その結果、加熱手段からの熱が介在部材を介して加熱対象に効率的に伝わる。このように、この排気ガス浄化システムは、介在部材における加熱対象と加熱手段との間の伝熱部分を他の部分よりも熱伝導性が高い構造とすることにより、加熱対象を介在部材を介して外周部から加熱する場合でも、加熱手段からの熱を介在部材を介して加熱対象に効率的に伝えることができ、加熱手段による加熱対象への加熱効率が向上する。その結果、加熱対象を迅速に昇温できる。

本発明の上記排気ガス浄化システムでは、介在部材における伝熱部分を他の部分よりも高い熱伝導性の材料で形成する構成としてもよい。このように、介在部材の伝熱部分を他の部分よりも高い熱伝導性の材料で形成することにより、介在部材の伝熱部分を他の部分よりも熱伝導性が高い構造とすることができる。

本発明の上記排気ガス浄化システムでは、介在部材における他の部分を伝熱部分よりも低い熱伝導性の材料で形成する構成としてもよい。このように、介在部材における他の部分を伝熱部分よりも低い熱伝導性の材料で形成することにより、介在部材の伝熱部分を他の部分よりも熱伝導性が高い構造（他の部分を伝熱部分よりも熱伝導性が低い構造）とすることができる。

本発明の上記排気ガス浄化システムでは、加熱手段は、化学蓄熱装置であり、化学蓄熱装置は、反応媒体を吸着材で吸着して貯蔵する吸着器と、吸着器に接続され、吸着器から供給された反応媒体と化学反応して熱を発生させる反応材を収納する反応器とを有し、反応器は、反応材が介在部材の外周面に沿って配設され、反応材と反応材の外周部に設けられた断熱材とがケーシングで封入され、ケーシングの少なくとも一部を介在部材における伝熱部分よりも低い熱伝導性の材料で形成する構成としてもよい。

この排気ガス浄化システムでは、化学蓄熱装置によって、介在部材を介して外周部から加熱対象を加熱する。この化学蓄熱装置では、吸着器と反応器とが接続されており、吸着器では反応媒体を吸着材で吸着して貯蔵し、反応器では吸着器からの反応媒体と反応材とが化学反応して熱を発生させる。反応器は、反応材が介在部材の外周面（加熱対象が配設されている箇所）に沿って配設されており、介在部材を介して外周部から加熱対象を加熱する。また、反応器は、反応材と反応材の外周部に設けられた断熱材とがケーシングで封入されている。このケーシングは、介在部材と接触しているので、介在部材からの熱がケーシングにも伝わる。そのため、ケーシングが熱伝導性の高い材料で形成されていると、反応材から介在部材に伝わった熱がケーシングに伝わったときに、ケーシングの外周部側に伝わって放熱する。そこで、排気ガス浄化システムでは、ケーシングの少なくとも一部を介在部材における伝熱部分よりも低い熱伝導性の材料で形成することによって、その部分が介在部材側よりも熱伝導性が低い構造としている。このような構造とすることにより、ケーシングにおいてその部分が介在部材側よりも熱伝導性が低いので、ケーシングにおいて外周部側に熱が伝わり難い（熱伝導が小さい）。そのため、介在部材から熱が伝わったときに、ケーシングにおいて外周部側に熱が伝わるのが抑制される。このように、この排気ガス浄化システムは、化学蓄熱装置の反応器のケーシングの一部を他の部分よりも低い熱伝導性の材料で形成することにより、反応器によって加熱対象を介在部材を介して外周部から加熱する場合でも、介在部材から伝わった熱をケーシングで放熱されることを抑制でき、加熱手段による加熱対象への加熱効率が更に向上する。

本発明によれば、介在部材における加熱対象と加熱手段との間の伝熱部分を他の部分よりも熱伝導性が高い構造とすることにより、加熱対象を介在部材を介して外周部から加熱する場合でも、加熱手段からの熱を介在部材を介して加熱対象に効率的に伝えることができ、加熱手段による加熱対象への加熱効率が向上する。

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反応器周辺の拡大図である。 第２の実施の形態に係る反応器周辺の拡大図である。 第３の実施の形態に係る反応器周辺の拡大図である。 第４の実施の形態に係る反応器周辺の拡大図である。

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、化学蓄熱装置からの熱を加熱対象の触媒に効率的に伝えるための構造が異なる４つの実施形態がある。

図１を参照して、第１〜第４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の外周面の全周に接するように配設される。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の外周面に接するように配設された反応材９ａは、薄い排気管３を介してＤＯＣ４全体を直接暖機できる。この加熱対象であるＤＯＣ４も、排気管３の内周面の全周に接するように配設されている。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介在部材に相当し、反応材９ａが配設される排気管３の部分が特許請求の範囲に記載する伝熱部分に相当し、その部分の上流側の部分と下流側の部分が特許請求の範囲に記載する他の部分に相当する。

さらに、図２等に示すように、反応器９は、反応材９ａを覆う断熱材９ｂを有している。断熱材９ｂは、反応材９ａの外側全面（排気管３と接触している部分以外の全部分）を覆うように配設され、断面形状がドーナツ形状である。このドーナツ形状の内径は、反応材９ａが有る部分と反応材９ａが無い部分とで変わり、反応材９ａが有る部分のほうが大きい。さらに、反応器９は、反応材９ａ及び断熱材９ｂを収納するケーシング９ｃを有している。ケーシング９ｃは、断熱材９ｂの外側全面（排気管３及び反応材９ａと接触している部分以外の全部分）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及び断熱材９ｂ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。

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（伝熱部分）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。なお、反応材９ａからの熱が排気管３を介してＤＯＣ４まで効率的に伝わるための（加熱効率を向上させるための）構造を、以下の第１〜第４の実施の形態で説明する。

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、排気管３や反応器９のケーシング９ｃは、熱伝導性の比較的高い材料で形成されており、例えば、ステンレスである。また、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に触媒が担持された構造である。このハニカム基材の材料は、例えば、コーディライト、メタルである。

それでは、まず、図２を参照して、第１の実施の形態に係る化学蓄熱装置８（特に、反応器９の反応材９ａ）からの熱を排気管３を介してＤＯＣ４に効率的に伝え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反応器周辺の拡大図である。なお、図２〜図５の拡大図では、反応器周辺の構造を模式的な側断面で示している。

第１の実施の形態に係る構造は、図２に示すように、排気管３における反応材９ａが配設されている部分（伝熱部分）を十分に含む部分（全周にわたって）３ａが排気管３の他の部分よりも高い熱伝導性（熱伝導率）の材料で形成されている。この高熱伝導材部分３ａの材料としては、例えば、ステンレスよりも熱伝導性が高いＳｉＣがある。

このように高熱伝導材部分３ａを排気管３に形成することにより、排気管３における反応材９ａからＤＯＣ４に熱が伝わる部分（伝熱部分）がその上流側の部分及び下流側の部分（他の部分）よりも熱伝導性が高い構造となる。このような構造とすることにより、排気管３において高熱伝導材部分３ａがその上流側や下流側よりも熱伝導性が高いので、排気管３において反応材９ａからＤＯＣ４に熱が伝わる部分（伝熱部分）がその上流側や下流側（他の部分）よりも熱が伝わり易い（熱伝導が大きい）。そのため、反応器９においてアンモニアと反応材９ａとが化学反応して熱を発生して、反応材９ａから排気管３に熱が伝わったときに、排気管３において伝熱部分で熱が伝わるのが促進され、伝熱部分を介してＤＯＣ４に熱が伝わり易くなる。これにより、排気管３において伝熱部分の上流側や下流側に熱が伝わるのが抑制され（熱が逃げるのが抑制される）、さらに、反応器９のケーシング９ｃに熱が伝わるのが抑制される（ケーシング９ｃからの放熱が抑制される）。その結果、反応材９ａからの熱が排気管３（伝熱部分）を介してＤＯＣ４に効率的に伝わる。

この第１の実施の形態に係る構造によれば、排気管３に高熱伝導材部分３ａ（反応材９ａが配設されている箇所）を形成することにより、排気管３における反応材９ａからＤＯＣ４に熱が伝わる部分（伝熱部分）をその上流側の部分及び下流側の部分（他の部分）よりも熱伝導性が高い構造とするができ、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を介してＤＯＣ４に効率的に伝えることができ、化学蓄熱装置８によるＤＯＣ４への加熱効率が向上する。その結果、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。また、排気管３における反応材９ａからＤＯＣ４に熱が伝わる部分（伝熱部分）の熱伝導性が高い構造のため、排気ガスの排熱によって温められたＤＯＣ４から反応材９ａへ熱を効率的に伝えることができ、反応材９ａからアンモニアの分離、回収を効率的に行うことができる。

次に、図３を参照して、第２の実施の形態に係る化学蓄熱装置８（特に、反応器９の反応材９ａ）からの熱を排気管３を介してＤＯＣ４に効率的に伝えるための構造について説明する。図３は、第２の実施の形態に係る反応器周辺の拡大図である。

第２の実施の形態に係る構造は、第１の実施の形態に係る構造を有する上に、以下の構造も有している。特に、第２の実施の形態に係る構造は、図３に示すように、ＤＯＣ４のハニカム基材４ａが一般に用いられているハニカム基材よりも高い熱伝導性の材料で形成されている。このハニカム基材４ａの材料としては、例えば、ＳｉＣがある。

第２の実施の形態に係る構造では、第１の実施の形態に係る構造と同様に、反応材９ａから排気管３に熱が伝わったときに、排気管３において伝熱部分で熱が伝わるのが促進され、反応材９ａからの熱が排気管３を介してＤＯＣ４に効率的に伝わる。さらに、ＤＯＣ４のハニカム基材４ａを高熱伝導性材料で形成することにより、ＤＯＣ４へ熱が伝わるのが更に促進されるととともに、ＤＯＣ４内でも熱が内部まで伝わり易くなる。その結果、反応材９ａからの熱が排気管３を介してＤＯＣ４に更に効率的に伝わる。

この第２の実施の形態に係る構造では、第１の実施の形態に係る構造の効果に加えて以下の効果も有している。第２の実施の形態に係る構造によれば、ＤＯＣ４のハニカム基材４ａを高熱伝導材料で形成することにより、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を介してＤＯＣ４に更に効率的に伝えることができ、化学蓄熱装置８によるＤＯＣ４への加熱効率が更に向上する。その結果、ＤＯＣ４をより迅速に昇温でき、より早くＤＯＣ４の活性温度に達し、ＤＯＣ４で排気ガスを浄化できる。

次に、図４を参照して、第３の実施の形態に係る化学蓄熱装置８（特に、反応器９の反応材９ａ）からの熱を排気管３を介してＤＯＣ４に効率的に伝えるための構造について説明する。図４は、第３の実施の形態に係る反応器周辺の拡大図である。

第３の実施の形態に係る構造は、図４に示すように、排気管３における反応材９ａが配設されている部分（伝熱部分）の上流側かつ反応器９のケーシング９ｃの上流側の接続箇所よりも下流側の一部分（全周にわたって）３ｂ及び反応材９ａが配設されている部分の下流側かつケーシング９ｃの下流側の接続箇所よりも上流側の一部分（全周にわたって）３ｃが排気管３の他の部分よりも低い熱伝導性の材料で形成されている。この各部分３ｂ，３ｃの長さは、低い熱伝導性の材料を設けることによる下記の効果が得られ、上記の反応材９ａの配設されている箇所の端部からケーシング９ｃの接続箇所までの範囲（断熱材９ｂと接触する部分）を含むように配設されていれば適宜設定してよい。この低熱伝導材部分３ｂ，３ｃの材料としては、例えば、ステンレスよりも熱伝導性が低いアルミナ、シリカがある。

このように低熱伝導材部分３ｂ，３ｃを排気管３の反応材９ａが配設されている部分より上流側と下流側に形成することにより、排気管３における反応材９ａからＤＯＣ４に熱が伝わる部分（伝熱部分）がその上流側の部分及び下流側の部分（他の部分）よりも熱伝導性が高い構造となる。このような構造とすることにより、排気管３において上流側の低熱伝導材部分３ｂ及び下流側の低熱伝導材部分３ｃがその間の部分よりも熱伝導性が低いので、排気管３において伝熱部分の上流側や下流側に熱が伝わり難い（熱伝導が小さい）。そのため、反応器９においてアンモニアと反応材９ａとが化学反応して熱を発生して、反応材９ａから排気管３に熱が伝わったときに、排気管３において伝熱部分の上流側や下流側に熱が伝わるのが抑制され、上流側や下流側に熱が逃げるのを抑制でき、伝熱部分を介してＤＯＣ４に熱が伝わり易くなる。さらに、排気管３において低熱伝導材部分３ｂ，３ｃを反応器９のケーシング９ｃの接続箇所よりも少なくとも内側に位置するように形成しているので、反応材９ａから排気管３に伝わった熱がケーシング９ｃに伝わるのも抑制され、ケーシング９ｃの外周部側からの放熱を抑制できる。その結果、反応材９ａからの熱が排気管３の伝熱部分を介してＤＯＣ４に効率的に伝わる。

この第３の実施の形態に係る構造によれば、排気管３に低熱伝導材部分３ｂ，３ｃ（反応材９ａの上流側かつケーシング９ｃの上流側の接続箇所の下流側と反応材９ａの下流側かつケーシング９ｃの下流側の接続箇所の上流側）を形成することにより、排気管３における反応材９ａからＤＯＣ４に熱が伝わる部分（伝熱部分）をその上流側の部分及び下流側の部分（他の部分）よりも熱伝導性が高い構造とするができ、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を介してＤＯＣ４に効率的に伝えることができ、化学蓄熱装置８によるＤＯＣ４への加熱効率が向上する。その結果、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。特に、第３の実施の形態に係る構造の場合、反応材９ａの上流側かつケーシング９ｃの上流側の接続箇所の下流側と反応材９ａの下流側かつケーシング９ｃの下流側の接続箇所の上流側に低熱伝導材部分３ｂ，３ｃに位置させることにより、排気管３だけに低熱伝導材部分３ｂ，３ｃを形成するだけで、ケーシング９ｃに熱が伝わるのも抑制でき、ケーシング９ｃからの放熱も抑制できる。

次に、図５を参照して、第４の実施の形態に係る化学蓄熱装置８（特に、反応器９の反応材９ａ）からの熱を排気管３を介してＤＯＣ４に効率的に伝えるための構造について説明する。図５は、第４の実施の形態に係る反応器周辺の拡大図である。

第４の実施の形態に係る構造は、図５に示すように、排気管３における反応器９のケーシング９ｃの上流側の接続箇所よりも上流側の一部分（全周にわたって）３ｄ及びケーシング９ｃの下流側の接続箇所よりも下流側の一部分（全周にわたって）３ｅが排気管３の他の部分よりも低い熱伝導性の材料で形成されている。この各部分３ｄ，３ｅの長さは、低い熱伝導性の材料を設けたことによる下記の効果が得られれば、適宜設定してよい。さらに、反応器９のケーシング９ｃにおける排気管３の外周面に対して上流側の垂直な面の一部分（全周にわたって）９ｄ及びケーシング９ｃにおける下流側の垂直な面の一部分（全周にわたって）９ｅが排気管３における反応材９ａからＤＯＣ４に熱が伝わる部分（伝熱部分）よりも低い熱伝導性の材料で形成されている。この各部分９ｄ，９ｅの長さは、低い熱伝導性の材料を設けたことによる下記の効果が得られ、ケーシング９ｃの垂直な面の長さ未満の長さであれば、適宜設定してよい。この低熱伝導材部分３ｄ，３ｅ，９ｄ，９ｅの材料としては、例えば、ステンレスよりも熱伝導性が低いアルミナ、シリカがある。低熱伝導材部分３ｄ，３ｅと低熱伝導材部分９ｄ，９ｅとの各材料は、排気管３の材料やケーシング９ｃの材料に応じて、同じ材料でもよいし、あるいは、異なる材料でもよい。

このように低熱伝導材部分３ｄ，３ｅを排気管３の反応器９が配設されている部分より上流側と下流側に形成することにより、排気管３における反応材９ａからＤＯＣ４に熱が伝わる部分（伝熱部分）がその上流側の部分及び下流側の部分（他の部分）よりも熱伝導性が高い構造となる。このような構造とすることにより、第３の実施の形態と同様に、排気管３において伝熱部分の上流側や下流側（特に、ケーシング９ｃよりも上流側や下流側）に熱が伝わり難く、反応材９ａから排気管３に熱が伝わったときに排気管３において伝熱部分の上流側や下流側に熱が逃げるのを抑制できる。さらに、低熱伝導材部分９ｄ，９ｅを反応器９のケーシング９ｃの上流側と下流側の垂直な面に形成することにより、ケーシング９ｃにおいて低熱伝導材部分９ｄ，９ｅが排気管３側よりも熱伝導性が低い構造となる。このような構造とすることにより、ケーシング９ｃにおいてその低熱伝導材部分９ｄ，９ｅが排気管３側よりも熱伝導性が低いので、ケーシング９ｃにおいて低熱伝導材部分９ｄ，９ｅから外周部側に熱が伝わり難い。そのため、反応器９においてアンモニアと反応材９ａとが化学反応して熱を発生して、反応材９ａから排気管３に熱が伝わり、その熱が排気管３からケーシング９ｃに伝わったときに、ケーシング９ｃの低熱伝導材部分９ｄ，９ｅよりも外周部側に熱が伝わるのが抑制され、ケーシング９ｃの外周部側からの放熱を抑制できる。その結果、反応材９ａからの熱が排気管３の伝熱部分を介してＤＯＣ４に効率的に伝わる。

この第４の実施の形態に係る構造によれば、排気管３に低熱伝導材部分３ｄ，３ｅ（ケーシング９ｃの接続箇所の上流側と下流側）を形成することにより、排気管３における反応材９ａからＤＯＣ４に熱が伝わる部分（伝熱部分）をその上流側の部分及び下流側の部分（他の部分）よりも熱伝導性が高い構造とするができ、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を介してＤＯＣ４に効率的に伝えることができ、化学蓄熱装置８によるＤＯＣ４への加熱効率が向上する。また、第４の実施の形態に係る構造によれば、反応器９のケーシング９ｃに低熱伝導材部分９ｄ，９ｅ（ケーシング９ｃの上流側と下流側の垂直な面）を形成することにより、ケーシング９ｃにおける低熱伝導材部分９ｄ，９ｅを排気管３側よりも熱伝導性が低い構造とするができ、ＤＯＣ４を排気管３を介して外周部から加熱し、排気管３からケーシング９ｃに熱が伝わった場合でも、ケーシング９ｃからの放熱を抑えることができ、化学蓄熱装置８によるＤＯＣ４への加熱効率が更に向上する。その結果、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。特に、第４の実施の形態に係る構造の場合、排気管３において反応器９が配置される箇所は他の箇所より高圧となるので、低熱伝導材部分が高圧の影響を受けるのを避けるために、反応器９よりも外側に低熱伝導材部分３ｄ，３ｅを位置させている。

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、本実施の形態では加熱対象と加熱手段との間の介在部材が排気管であったが、介在部材としては他の場合もあり、例えば、化学蓄熱装置の反応器が排気管の内部に入り込んで配設されている構成では、反応器のケーシングが介在部材となる。

また、本実施の形態では高熱伝導材料と低熱伝導材料の一例を示したが、この各材料については排気管の材料の熱伝導性（熱伝導率）、反応器のケーシングの材料の熱伝導性に応じて適した材料を選択すればよい。

また、第１、第２の実施の形態に係る構造（一部に高熱伝導性材料を用いる構造）と第３、第４の実施の形態に係る構造（一部に低熱伝導性材料を用いる構造）とを組み合わせた構造としてもよい。また、第１〜３の実施の形態に係る構造と第４の実施の形態に係る構造（反応器のケーシングに低熱伝導材部分を形成した構造）とを組み合わせた構造としてもよい。

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（介在部材）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介在部材に接していればよい。また、本実施の形態では反応器（加熱手段）の内周面の全面が排気管３（介在部材）の外周面に接する構成としているが、加熱手段の少なくとも一部が介在部材に接していればよい。

１…排気浄化システム、２…エンジン、３…排気管、３ａ…高熱伝導材部分、３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ…低熱伝導材部分、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…断熱材、９ｃ…ケーシング、９ｄ，９ｅ…低熱伝導材部分、１０…吸着器、１１…接続管、１２…開閉弁。

Claims (4)

1. 排気系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、
   前記排気ガス浄化システムにおける加熱対象と、
   前記加熱対象を加熱するための加熱手段と、
   を備え、
   前記加熱手段と前記加熱対象とは、前記加熱手段と前記加熱対象との間に配置される介在部材と接するように配設され、
   前記介在部材の前記加熱対象と前記加熱手段との間に位置する伝熱部分を前記介在部材の他の部分よりも熱伝導性が高い構造とすることを特徴とする排気ガス浄化システム。
2. 前記介在部材における前記伝熱部分を前記他の部分よりも高い熱伝導性の材料で形成す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. 前記介在部材における前記他の部分を前記伝熱部分よりも低い熱伝導性の材料で形成す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. 前記加熱手段は、化学蓄熱装置であり、
   前記化学蓄熱装置は、反応媒体を吸着材で吸着して貯蔵する吸着器と、前記吸着器に接続され、前記吸着器から供給された反応媒体と化学反応して熱を発生させる反応材を収納する反応器とを有し、
   前記反応器は、前記反応材が前記介在部材の外周面に沿って配設され、前記反応材と前記反応材の外周部に設けられた断熱材とがケーシングで封入され、
   前記ケーシングの少なくとも一部を前記介在部材における前記伝熱部分よりも低い熱伝導性の材料で形成す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。