JP2015227759A - 化学蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱媒体の加熱を効率的に行うことができる化学蓄熱装置を提供する。【解決手段】排気管３内を流れる排気ガスを加熱する化学蓄熱装置１０において、排気管３の内部に設けられ、ＮＨ３と化学反応して熱を発生させる反応材１３を有する反応器１１と、排気管３の外部に設けられ、ＮＨ３を貯蔵する吸着器１２と、反応器１１と吸着器１２とを接続し、反応器１１と吸着器１２との間をＮＨ３が流れる供給流路と、を備え、反応器１１の外周面１７ａは排気管３の内周面３ｂと離間しており、反応器１１の外周面１７ａに熱交換フィン２０が形成され、供給流路は、反応器１１を排気管３に保持する少なくとも二つの供給管１５を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、例えばエンジンから排出される排気ガス等の熱媒体を加熱する化学蓄熱装置に関する。

従来の化学蓄熱装置として、例えば特許文献１に記載されているように、化学反応媒体としてのアンモニア（ＮＨ_３）を用いた化学蓄熱により酸化触媒を加熱し、エンジンからの排気ガスを浄化する排気浄化システムに適用された化学蓄熱装置が知られている。特許文献１に記載された化学蓄熱装置は、ＮＨ_３を貯蔵する貯蔵器と、この貯蔵器と導入管を介して接続され、ＮＨ_３と化学反応して熱を発生させる反応材が充填された反応器と、を備えている。

このような化学蓄熱装置において、排気ガスの温度が低い暖機運転時には、貯蔵器に貯蔵されたＮＨ_３が導入管を介して反応器に導入され、導入されたＮＨ_３と反応器内の反応材とが化学反応し、熱が発生する。この熱により、酸化触媒が加熱される。

特開２０１３−２３４６２５号公報

ところで、上記従来技術のように排気管内に配置された加熱対象を排気管の外周面から加熱するように化学蓄熱装置の反応器が配置されている場合、反応器において発生した熱の一部は、反応器の加熱対象側と反対側の面より外側へ放熱されてしまう。すなわち、反応器において発生する熱の一部が加熱対象の加熱に用いられず無駄になっていた。

本発明は、反応器で発生する熱を効率的に加熱対象の加熱に利用することができる化学蓄熱装置を提供することを目的とする。

本発明に係る化学蓄熱装置は、配管内を流れる熱媒体を加熱する化学蓄熱装置において、配管の内部に設けられ、反応媒体と化学反応して熱を発生させる反応材を有する反応器と、配管の外部に設けられ、反応媒体を貯蔵する貯蔵器と、反応器と貯蔵器とを接続し、反応器と貯蔵器との間を反応媒体が流れる供給流路と、を備え、反応器の外周面は配管の内周面と離間しており、反応器の外周面に熱交換部が形成され、供給流路は、反応器を配管に保持する少なくとも二つの供給管を有することを特徴とする。

本発明に係る化学蓄熱装置では、貯蔵器から供給管を介して反応器に導入された反応媒体と反応器内の反応材との化学反応により、反応器において熱が発生する。この化学蓄熱装置では、熱の発生源である反応器が加熱対象である熱媒体が流れる配管の内部に設けられており、また、反応器はその外周面に形成された熱交換部を備えているので、反応器において発生する熱を効率的に加熱対象の加熱に利用することができる。また、通常、重量物である反応器を配管の内部に保持するための別部材が別途必要であったが、この化学蓄熱装置では、反応器に反応媒体を供給するための供給管を少なくとも二つ有しているため、反応器を配管内に保持するための保持部材を別途設けなくとも、それら複数の供給管を利用して反応器を配管の内部に保持することができる。つまり、配管に振動が加わるような場合でも、少ない構成で配管の内部に反応器を安定して保持することができる。

本発明に係る化学蓄熱装置において、熱交換部は、板材を折り曲げて形成されたフィン状を有していてもよい。この場合、熱交換部がフィン状を有していることにより、熱交換部が熱媒体と接触する表面積を増やすことができ、熱交換部と熱媒体との間における熱交換性をより高めることができる。

本発明に係る化学蓄熱装置において、熱交換部は、配管の内周面に接触しないように形成されていてもよい。この場合、反応器の外側へ放熱された熱が熱交換部を介して配管の内周面へと伝わって配管から放熱してしまうのを抑制することができ、当該熱を配管の内部に留めることができる。よって、反応器の外側へ放熱する熱をより効率的に熱媒体へ伝えることができる。

本発明に係る化学蓄熱装置において、供給管は、配管の軸方向に広がった拡張部を有し、拡張部は、反応器を配管に保持するように構成されていてもよい。この場合、配管の軸方向に広がった拡張部により、反応器を更に安定して配管に保持することができる。

本発明に係る化学蓄熱装置において、反応器の上流側の一端側部分は、配管の下流側から上流側に向かって尖った円錐状に形成されていてもよい。この場合、円錐状に形成された反応器の上流側の一端側部分に沿って、熱媒体が滑らかに流れるので、熱交換部と熱媒体との間における熱交換性をより高めることができる。

本発明に係る化学蓄熱装置において、反応器は、外筒及び内筒を有する筒状であり、熱交換部は、外筒の外周面及び内筒の内周面に形成されていてもよい。この場合、反応器における内筒の内周面にも熱交換部が形成されているので、熱媒体と接触する熱交換部の表面積を増やすことができ、熱交換部と熱媒体との間における熱交換性をより高めることができる。

本発明によれば、熱媒体の加熱を効率的に行うことができる化学蓄熱装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る化学蓄熱装置を備えた排気浄化システムを示す概略構成図である。 図１に示す化学蓄熱装置の一部を正面側から見た断面図である。 図２のIII-III線に沿った側断面図である。 第２実施形態に係る化学蓄熱装置の側断面図であり、図３に対応する図である。 第３実施形態に係る化学蓄熱装置の側断面図であり、図３に対応する図である。 第４実施形態に係る化学蓄熱装置の一部を正面側から見た断面図であり、図２に対応する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る化学蓄熱装置を備えた排気浄化システムを示す概略構成図である。同図において、排気浄化システム１は、車両のディーゼルエンジン２（以下、単にエンジン２という）の排気系に設けられ、エンジン２から排出される熱媒体であ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。

排気浄化システム１は、エンジン２と接続された排気通路である排気管（配管）３の途中に上流側から下流側に向けて順に配置された酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）５、ディーゼル排気微粒子除去フィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）６、選択還元触媒（ＳＣＲ：SelectiveCatalytic Reduction）７、及び酸化触媒（ＡＳＣ：Ammonia Slip Catalyst）８を備えている。

酸化触媒５は、排気ガス中に含まれるＨＣ及びＣＯ等を酸化して浄化する触媒である。ＤＰＦ６は、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集して取り除くフィルタである。ＳＣＲ７は、尿素またはアンモニア（ＮＨ_３）によって、排気ガス中に含まれるＮＯｘを還元して浄化する触媒である。酸化触媒８は、ＳＣＲ７をすり抜けてＳＣＲ７の下流側に流れたＮＨ_３を酸化する触媒である。

また、排気浄化システム１は、化学蓄熱装置１０を備えている。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、必要なときに排熱を使用することにより、エネルギーレスで排気ガスを加熱し、暖められた排気ガスによって酸化触媒５を加熱する装置である。化学蓄熱装置１０は、排気管３の内部に配置された反応器１１と、排気管３の外部に配置された吸着器（貯蔵器）１２と、を備えている。

反応器１１は、例えば酸化触媒５よりも上流側の位置で排気管３の内部に設けられている。なお、ここでいう上流側とは、排気管３内を排気ガスが流れる方向の上流側のことである。以下、排気管３内を排気ガスが流れる方向の上流側のことを単に上流側という。また、排気管３内を排気ガスが流れる方向の下流側のことを単に下流側という。

反応器１１は、気体の反応媒体であるＮＨ_３と化学反応して熱を発生すると共に排熱を受けてＮＨ_３を脱離させる反応材１３（図２参照）を含んでいる。反応材１３としては、ハロゲン化物のＭＸａという組成を持つ材料が用いられる。ここで、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の遷移金属である。Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等である。ａは、２〜３である。なお、反応器１１は、ステンレス鋼、金属ビーズ、ＳｉＣビーズ、Ｓｉビーズ、カーボンビーズ、アルミナビーズ等の高熱伝導体を含んでいてもよい。

吸着器１２は、ＮＨ_３の物理吸着による保持及び脱離が可能な反応材１４を含んでいる。反応材１４としては、活性炭、カーボンブラック、メソポーラスカーボン、ナノカーボン及びゼオライト等が用いられる。吸着器１２は、ＮＨ_３を反応材１４に物理吸着させることで、ＮＨ_３を貯蔵する。

反応器１１及び吸着器１２は、二つの供給管１５及び合流管１５ａを介して接続されている。各供給管１５の一端には、反応器１１が溶接等により固定されている。各供給管１５の他端には、合流管１５ａを介して吸着器１２が接続されている。各供給管１５及び合流管１５ａは、反応器１１と吸着器１２との間をＮＨ_３が流れる供給流路を構成している。合流管１５ａには、反応器１１と吸着器１２との間の流路を開閉させる開閉弁である電磁弁１６が設けられている。電磁弁１６は、コントローラ（不図示）により制御される。なお、各供給管１５及び合流管１５ａは、円筒管でも角型管でもよく、管の開口形状は特に限定されない。

このような化学蓄熱装置１０において、エンジン２からの排気ガスの温度が低いときは、電磁弁１６が開くことで、吸着器１２から反応器１１にＮＨ_３が合流管１５ａ及び各供給管１５を介して供給され、反応器１１の反応材１３（例えばＭｇＢｒ_２）とＮＨ_３とが化学反応して化学吸着（配位結合）し、反応材１３から熱が発生する。つまり、下記の反応式（Ａ）における左辺から右辺への反応（発熱反応）が起こる。そして、反応器１１で発生した熱によって排気ガスが加熱される。そして、暖められた排気ガスにより酸化触媒５が加熱される。
ＭｇＢｒ_２＋ｘＮＨ_３ ⇔ Ｍｇ（ＮＨ_３）ｘＢｒ_２＋熱 …（Ａ）

一方、エンジン２からの排気ガスの温度が高くなると、排熱が反応器１１の反応材１３に与えられることで、反応材１３とＮＨ_３とが分離する。つまり、上記の反応式（Ａ）における右辺から左辺への反応（再生反応）が起こる。そして、反応材１３から脱離したＮＨ_３は、各供給管１５及び合流管１５ａを介して吸着器１２に戻り、吸着器１２の反応材１４に物理吸着（回収）される。

続いて、図２及び図３を参照して、本実施形態に係る化学蓄熱装置１０の構成について詳細に説明する。図２は、図１に示す化学蓄熱装置１０の一部を正面側から見た断面図である。図３は、図２のIII-III線に沿った側断面図である。

図２及び図３に示すように、反応器１１は、円柱状（断面円形状）をなしている。二つの供給管１５は、反応器１１を排気管３に保持している。各供給管１５は、例えば排気管３の外周面３ａを等分するように対称的に配置されており、反応器１１を介して反対側に位置にしている。各供給管１５は、排気管３における外周面３ａ及び内周面３ｂを突き抜け、溶接等によって排気管３に固定されている。

反応器１１は、二つの供給管１５に溶接等によって固定されたケース１７と、このケース１７の内部に充填された上記の反応材１３とを有している。ケース１７は、円筒状を有している。反応器１１は、各供給管１５に固定されることにより、各供給管１５を介して排気管３に固定されている。排気管３、供給管１５、及びケース１７は、例えばステンレス鋼によって形成されている。

反応器１１の外周面であるケース１７の外周面１７ａは、排気管３の内周面３ｂと離間している。この外周面１７ａには、熱交換フィン（熱交換部）２０が形成されている。熱交換フィン２０は、例えば、板材等が折り曲げられて形成されたフィン状を有している。なお、熱交換フィン２０は、一枚の板材等で形成されていてもよく、複数の板材等を繋ぎ合わせて形成されていてもよい。

熱交換フィン２０は、山折り及び谷折りが複数繰り返された蛇腹状をなし、外周面１７ａから突出した複数の山折り部２１と、隣り合う二つの山折り部２１の間を連結する複数の谷折り部２２と、を有している。山折り部２１は、排気管３側の表面２１ａと、反応器１１側の裏面２１ｂとを有している。同様に、谷折り部２２は、排気管３側の表面２２ａと、反応器１１側の裏面２２ｂとを有している。谷折り部２２の裏面２２ｂは、溶接等によって反応器１１の外周面１７ａと固定されている。熱交換フィン２０は、ステンレス鋼、アルミ、銅、又はニッケル等によって形成されている。

熱交換フィン２０の山折り部２１は、排気管３の内周面３ｂに向かって突出し、内周面３ｂに接触しない程度に延びている。すなわち、熱交換フィン２０は、内周面３ｂと接触しないように形成されている。排気管３内を流れる排気ガスは、熱交換フィン２０の表面２１ａ，２２ａと排気管３の内周面３ｂとの間の空間、及び、熱交換フィン２０の裏面２１ｂと反応器１１の外周面１７ａとの間の空間を通過する。排気管３内を流れる排気ガスは、熱交換フィン２０における表面２１ａ，２２ａ及び裏面２１ｂと接触する。これにより、排気管３内を流れる排気ガスと熱交換フィン２０との間で熱交換が行われる。

以上、本実施形態に係る化学蓄熱装置１０によれば、吸着器１２から供給管１５を介して反応器１１に導入されたＮＨ_３と反応器１１内の反応材１３との化学反応により、反応器１１において熱が発生する。この化学蓄熱装置１０では、熱の発生源である反応器１１が加熱対象である排気ガスが流れる排気管３の内部に設けられており、また、反応器１１はその外周面１７ａに形成された熱交換フィン２０を備えているので、反応器１１において発生する熱を効率的に排気ガスの加熱に利用することができる。また、通常、重量物である反応器を排気管３の内部に保持するための別部材が別途必要であったが、この化学蓄熱装置１０では、反応器１１にＮＨ_３を供給するための供給管１５を少なくとも二つ有しているため、反応器１１を排気管３内に保持するための保持部材を別途設けなくとも、それら複数の供給管１５を利用して反応器１１を排気管３の内部に保持することができる。つまり、排気管３に振動が加わるような場合でも、少ない構成で排気管３の内部に反応器１１を安定して保持することができる。

化学蓄熱装置１０によれば、熱交換フィン２０は、板材を折り曲げて形成されたフィン状を有しているので、熱交換フィン２０が排気ガスと接触する表面積を増やすことができ、熱交換フィン２０と排気ガスとの間における熱交換性をより高めることができる。

化学蓄熱装置１０によれば、熱交換フィン２０は、排気管３の内周面３ｂに接触しないように形成されている。これにより、反応器１１の外側へ放熱された熱が熱交換フィン２０を介して排気管３の内周面３ｂへと伝わって排気管３から放熱してしまうのを抑制することができ、当該熱を排気管３の内部に留めることができる。よって、反応器１１の外側へ放熱する熱をより効率的に排気ガスへ伝えることができる。

さらに、本実施形態において、各供給管１５は、排気管３の外周面３ａを等分するように対称的に配置されており、反応器１１を介して反対側に位置している。このため、供給管１５を介して吸着器１２から導入されるＮＨ_３を反応器１１内の反応材１３に全体的に拡散するのに好適である。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る化学蓄熱装置の構成について説明する。第２実施形態に係る化学蓄熱装置は、第１実施形態に係る化学蓄熱装置１０と同様、反応器１１と、吸着器１２と、供給管１５と、熱交換フィン２０と、を備える。

図４は、第２実施形態に係る化学蓄熱装置の側断面図であり、図３に対応する図である。図４に示すように、第２実施形態に係る化学蓄熱装置１０Ｂは、供給管１５の一部が、排気管３の軸方向に広がっている点で、第１実施形態に係る化学蓄熱装置１０とは異なる。

本実施形態に係る供給管１５は、吸着器１２と接続される接続部３０と、接続部３０よりも排気管３の軸方向に広がった拡張部３１と、接続部３０と拡張部３１との間を連結する連結部３２と、を有している。接続部３０には、連結部３２と連結されていない側の一端において、上記の合流管１５ａ（図１参照）を介して吸着器１２が接続されている。

拡張部３１は、排気管３における外周面３ａ及び内周面３ｂを突き抜け、溶接等によって排気管３に固定されている。拡張部３１は、連結部３２と連結されていない側の一端において、反応器１１のケース１７に溶接等により固定されている。これにより、反応器１１は、拡張部３１を介して排気管３に固定されている。つまり、二つの供給管１５の拡張部３１は、反応器１１を排気管３に保持している。

接続部３０、連結部３２、及び拡張部３１は、略一定の肉厚の壁を有し、吸着器１２からのＮＨ_３を導くための内部空間を形成している。吸着器１２からのＮＨ_３は、接続部３０、連結部３２、及び拡張部３１の順でこれらの内部空間を流れて反応器１１に供給される。排気管３の軸方向において、拡張部３１の内部空間は、接続部３０の内部空間よりも広い。これにより、拡張部３１の内部空間において、吸着器１２からのＮＨ_３が排気管３の軸方向に拡散される。

以上、第２実施形態に係る化学蓄熱装置１０Ｂにおいても、熱の発生源である反応器１１が加熱対象である排気ガスが流れる排気管３の内部に設けられており、また、反応器１１はその外周面１７ａに形成された熱交換フィン２０を備えているので、反応器１１において発生する熱を効率的に排気ガスの加熱に利用することができる。また、この化学蓄熱装置１０Ｂにおいても、反応器１１にＮＨ_３を供給するための供給管１５を少なくとも二つ有しているため、反応器１１を排気管３内に保持するための保持部材を別途設けなくとも、それら複数の供給管１５を利用して反応器１１を排気管３の内部に保持することができる。つまり、排気管３に振動が加わるような場合でも、少ない構成で排気管３の内部に反応器１１を安定して保持することができる。

更に、化学蓄熱装置１０Ｂによれば、排気管３の軸方向に広がった拡張部３１により、反応器１１を更に安定して排気管３に固定することができる。また、排気管３の軸方向において、拡張部３１の内部空間は、接続部３０の内部空間よりも広いので、拡張部３１において、吸着器１２からのＮＨ_３が排気管３の軸方向に拡散される。よって、吸着器１２から反応器１１内の反応材１３に供給されるＮＨ_３の拡散性を高めることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る化学蓄熱装置の構成について説明する。第３実施形態に係る化学蓄熱装置は、第１実施形態に係る化学蓄熱装置１０と同様、反応器１１と、吸着器１２と、供給管１５と、熱交換フィン２０と、を備える。

図５は、第３実施形態に係る化学蓄熱装置の側断面図であり、図３に対応する図である。図５に示すように、第３実施形態に係る化学蓄熱装置１０Ｃは、反応器１１の上流側の一端側部分が円錐状に形成されている点で、第１実施形態に係る化学蓄熱装置１０とは異なる。

反応器１１の上流側の一端側部分は、排気管３の下流側から上流側に向かって尖った円錐状に形成された円錐状部１８となっている。円錐状部１８は、例えば、排気管３の内径中心を頂点とするように突出している。排気管３内の排気ガスは、反応器１１の円錐状部１８の外表面１８ａに沿って流れる。なお、円錐状部１８の頂角は、排気ガスが円錐状部１８に沿ってより滑らかに流れるように適宜変化させてもよい。

本実施形態において、熱交換フィン２０は、円錐状部１８を除いた反応器１１の外周面１７ａに形成されている。なお、熱交換フィン２０は、円錐状部１８の外表面１８ａ上に形成されていてもよい。

以上、第３実施形態に係る化学蓄熱装置１０Ｃにおいても、熱の発生源である反応器１１が加熱対象である排気ガスが流れる排気管３の内部に設けられており、また、反応器１１はその外周面１７ａに形成された熱交換フィン２０を備えているので、反応器１１において発生する熱を効率的に排気ガスの加熱に利用することができる。また、この化学蓄熱装置１０Ｃにおいても、反応器１１にＮＨ_３を供給するための供給管１５を少なくとも二つ有しているため、反応器１１を排気管３内に保持するための保持部材を別途設けなくとも、それら複数の供給管１５を利用して反応器１１を排気管３の内部に保持することができる。つまり、排気管３に振動が加わるような場合でも、少ない構成で排気管３の内部に反応器１１を安定して保持することができる。

更に、化学蓄熱装置１０Ｃによれば、反応器１１の上流側の一端側部分には、排気管３の下流側から上流側に向かって尖った円錐状部１８が形成されているので、この円錐状部１８に沿って、排気ガスが滑らかに流れる。従って、熱交換フィン２０と排気ガスとの間における熱交換性をより高めることができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る化学蓄熱装置の構成について説明する。第４実施形態に係る化学蓄熱装置は、第１実施形態に係る化学蓄熱装置１０と同様、反応器１１と、吸着器１２と、供給管１５と、熱交換フィン２０と、を備える。

図６は、第４実施形態に係る化学蓄熱装置の一部を正面側から見た断面図であり、図２に対応する図である。図６に示すように、第４実施形態に係る化学蓄熱装置１０Ｄは、反応器１１の形状が、外筒４０及び内筒４１を有する円筒状であり、熱交換フィン２０に加え、内筒４１の内周面４１ｂにも熱交換フィン２６が形成されている点で、第１実施形態に係る化学蓄熱装置１０とは異なる。

反応器１１のケース１７は、外筒４０及び内筒４１によって構成されている。上記の反応材１３は、外筒４０の内周面４０ｂと内筒４１の外周面４１ａとの間に充填されている。本実施形態において、反応器１１の内部とは、外筒４０と内筒４１との間の空間であり、反応器１１の外部とは、外筒４０の外周面４０ａよりも外側（排気管３の内周面３ｂ側）の空間、及び、内筒４１の内周面４１ｂよりも内側（排気管３の内径中心Ｐ側）の空間である。反応器１１の外周面である外筒４０の外周面４０ａには、第１実施形態同様の熱交換フィン２０が形成されている。

内筒４１の内周面４１ｂに設けられた熱交換フィン２６は、上記の熱交換フィン２０同様、ステンレス鋼、アルミ、銅、又はニッケル等によって形成され、山折り及び谷折りが複数繰り返された蛇腹状をなしている。熱交換フィン２６は、内筒４１の内周面４１ｂから突出した複数の山折り部２７と、隣り合う二つの山折り部２７の間を連結する複数の谷折り部２８と、を有している。山折り部２７は、排気管３の内径中心Ｐ側の表面２７ａと、反応器１１側の裏面２７ｂとを有している。同様に、谷折り部２８は、排気管３の内径中心Ｐ側の表面２８ａと、反応器１１側の裏面２８ｂとを有している。谷折り部２８の裏面２８ｂは、溶接等によって内筒４１の内周面４１ｂと固定されている。

熱交換フィン２６の山折り部２７は、排気管３の内径中心Ｐに向かって突出し、互いに接触しない程度に延びている。排気管３内を流れる排気ガスは、熱交換フィン２６の表面２７ａ，２８ａによって囲まれる空間、及び、熱交換フィン２６の裏面２７ｂと内筒４１の内周面４１ｂとの間の空間を通過する。排気管３内を流れる排気ガスは、熱交換フィン２６の表面２７ａ，２８ａ及び裏面２７ｂと接触する。これにより、排気管３内を流れる排気ガスと熱交換フィン２６との間で熱交換が行われる。

以上、第４実施形態に係る化学蓄熱装置１０Ｄにおいても、熱の発生源である反応器１１が排気管３の内部に設けられており、また、反応器１１はその外周面１７ａに形成された熱交換フィン２０を備えているので、反応器１１において発生する熱を効率的に排気ガスの加熱に利用することができる。また、この化学蓄熱装置１０Ｄにおいても、反応器１１にＮＨ_３を供給するための供給管１５を少なくとも二つ有しているため、反応器１１を排気管３内に保持するための保持部材を別途設けなくとも、それら複数の供給管１５を利用して反応器１１を排気管３の内部に保持することができる。つまり、排気管３に振動が加わるような場合でも、少ない構成で排気管３の内部に反応器１１を安定して保持することができる。

更に、化学蓄熱装置１０Ｄによれば、熱交換フィン２０に加え、反応器１１における内筒４１の内周面４１ｂにも熱交換フィン２６が形成されているので、熱交換フィン２０だけでなく熱交換フィン２６も排気ガスと接触することができる。すなわち、排気ガスと接触する熱交換フィンの表面積を増やすことができ、熱交換フィンと排気ガスとの間における熱交換性をより高めることができる。

以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、熱交換フィン２０，２６の形状及び大きさは上記実施形態に限定されない。熱交換フィン２０，２６は、排気ガスとの熱交換性を考え、排気ガスとの接触面積がより大きくなるように形成されていてもよい。また、熱交換フィン２０，２６に排気ガスの流れに乱流を発生させるような切欠き部を設けてもよい。この場合、排気ガスの流れに乱流が起こることにより熱交換性を高めることができる。

上記実施形態において、熱交換フィン２０は、排気管３の内周面３ｂに接触しないように形成されているとしたが、これに限られず、内周面３ｂに接触するように形成されていてもよい。この場合には、熱交換フィン２０が排気管３の内周面３ｂに接触することにより、反応器１１と排気管３とをより安定して固定することができる。

上記実施形態において、二つの供給管１５は、排気管３の外周面３ａを等分するように対称的に配置されており、反応器１１を介して反対側に位置にしているとしたが、これに限られず、排気管３の外周面３ａのどの位置に配置されていてもよい。また、供給管１５の数は二つに限られず、三つ以上でもよい。この場合、反応器１１と排気管３との固定をさらに安定化することができる。なお、吸着器１２からのＮＨ_３の拡散性を高めるためには、三つ以上の供給管は、例えば排気管３の外周面を等分するように対称的に配置されることが好ましい。

上記実施形態において、反応器１１は円柱状（断面円形状）又は円筒状を有しているとしたが、これに限られない。例えば、反応器１１としては、断面三角形又は断面四角形等の断面多角形状を有していてもよい。この場合、反応器１１と熱交換部との接合面を平面とすることができるので、加工性が向上する。また、反応器１１としては、第４実施形態のように、内側領域を任意の形状（断面円形又は断面多角形等）にくり貫いた筒状構造としてもよい。

上記実施形態において、排気管３の内部には一つの反応器１１が配置されているとしたが、これに限られず、排気管３の内部に複数の反応器１１を配置してもよい。この場合、各反応器１１が二つ以上の供給管１５を介して排気管３に保持される。

反応器１１に導入される反応媒体は、ＮＨ_３に限られず、例えばＨ_２Оとしても良い。この場合には、Ｈ_２Оと化学反応させる反応材としては、ＣａＯ、ＭｎＯ、ＣｕＯ、Ａｌ_２Ｏ_３等を使用する。

上記実施形態において、反応器１１は、酸化触媒５よりも上流側の位置で排気管３の内部に設けられているとしたが、これに限られない。例えば、酸化触媒５よりも下流側で且つ酸化触媒８よりも上流側の位置で排気管３の内部に設けられていてもよい。すなわち、反応器１１は、暖められた排気ガスにより酸化触媒５を加熱するものに限られず、エンジン２の排気系に設けられた他の部分を加熱するのにも適用可能である。また、熱媒体は、排気ガスに限られず、例えば配管内を流れる排オイル等でもよい。

１０，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…化学蓄熱装置、３…排気管（配管）、３ｂ…内周面、１１…反応器、１２…吸着器（貯蔵器）、１５…供給管（供給流路）、１５ａ…合流管（供給流路）、１７ａ…外周面、１８…円錐状部、２０，２６…熱交換フィン（熱交換部）、３１…拡張部、４０…外筒、４０ａ…外周面、４１…内筒、４１ｂ…内周面。

Claims (6)

1. 配管内を流れる熱媒体を加熱する化学蓄熱装置において、
   前記配管の内部に設けられ、反応媒体と化学反応して熱を発生させる反応材を有する反応器と、
   前記配管の外部に設けられ、前記反応媒体を貯蔵する貯蔵器と、
   前記反応器と前記貯蔵器とを接続し、前記反応器と前記貯蔵器との間を前記反応媒体が流れる供給流路と、
   を備え、
   前記反応器の外周面は前記配管の内周面と離間しており、
   前記反応器の外周面に熱交換部が形成され、
   前記供給流路は、前記反応器を前記配管に保持する少なくとも二つの供給管を有する化学蓄熱装置。
2. 前記熱交換部は、板材を折り曲げて形成されたフィン状を有している、
   請求項１に記載の化学蓄熱装置。
3. 前記熱交換部は、前記配管の内周面に接触しないように形成されている、
   請求項１又は２に記載の化学蓄熱装置。
4. 前記供給管は、前記配管の軸方向に広がった拡張部を有し、
   前記拡張部は、前記反応器を前記配管に保持するように構成されている、請求項１〜３の何れか一項に記載の化学蓄熱装置。
5. 前記反応器の上流側の一端側部分は、前記配管の下流側から上流側に向かって尖った円錐状に形成されている、
   請求項１〜４の何れか一項に記載の化学蓄熱装置。
6. 前記反応器は、外筒及び内筒を有する筒状であり、
   前記熱交換部は、前記外筒の外周面及び前記内筒の内周面に形成されている、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の化学蓄熱装置。

Images