JP6015579B2 - 蓄熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の内燃機関の排気系に設けられた触媒を暖機する蓄熱装置に関する。

車両の排気系には、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装置が必要である。この装置としては、エネルギロス（燃費ロス）を低減して暖機を行うために、化学反応の反応熱を利用した蓄熱装置がある。特許文献１には、化学反応の反応熱を利用した蓄熱装置として、化学反応の反応媒体としてアンモニアを使ったものが開示されている。

特開２０１１−５８６７８号公報

蓄熱装置の化学反応で反応媒体としてアンモニアを使用する場合、アンモニアを吸着して貯蔵する吸着器とアンモニアと反応材とが反応して熱を発生する反応器との間でアンモニアを移動させる。アンモニアが吸着器の吸着材から分離すると、吸着器の温度が下がるため、吸着器から反応器にアンモニアが供給され難くなる。そのため、吸着器の温度を所望温度に保持しておく必要がある。しかし、従来の蓄熱装置の場合、ヒータ等の温調装置を別途設け、温調装置で温度調節している。このような温調装置を設けた場合、温調装置を作動させるための動力が必要となるので、エネルギロスとなる。また、このような蓄熱装置ではエンジン暖機後において、反応器に移動したアンモニアを排気ガスの熱で反応器から分離させ、吸着器へ回収することで連続的に使用可能としている。しかし、アンモニアの回収時には、高温となったアンモニアが吸着器へ流入するため、吸着器の温度が過度に高くならないように吸着器の温度を所望温度に保持しておく必要がある。そのため、吸着器の温度調節に部品を追加する必要がある。また、反応器と吸着器との間はパイプ（接続ライン）で繋がっており、このパイプを通ってアンモニアが移動する。このパイプ内に高温となったアンモニアが流れているときに、パイプを温度調節してアンモニアを冷却することも考えられる。しかし、この場合も、パイプを温度調節するための部品を追加する必要がある。

そこで、本発明は、温調装置を別途設ける必要がない蓄熱装置を提供することを課題とする。

本発明に係る蓄熱装置は、車両の内燃機関の排気系の少なくとも一部を暖機する蓄熱装置であって、排気系に配置され、アンモニア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、吸着材でアンモニアを吸着して貯蔵する吸着器と、反応器と吸着器とを接続する接続ラインとを備え、排気系には選択還元触媒と選択還元触媒に還元剤を供給する還元剤供給装置が少なくとも設けられ、吸着器又は接続ラインと還元剤供給装置の一部とが熱交換構造を有することを特徴とする。

車両の内燃機関の排気系には、内燃機関の始動時などの排気系が低温時に早期に昇温させるための蓄熱装置がある。この蓄熱装置は、アンモニアと反応材とが化学反応して熱を発生させる反応器と、吸着材でアンモニアを吸着して貯蔵する吸着器と、反応器と吸着器との間でアンモニアを移動させるための接続ラインを備えている。特に、排気系には、選択還元触媒が設けられ、その選択還元触媒に還元剤を供給するための還元剤供給装置がある。還元剤供給装置は、一般的に、常温で貯蔵されている還元剤を供給する。この還元剤供給装置の一部（例えば、還元剤供給ライン、還元剤タンク）と吸着器又は接続ラインとが熱交換する構造を有している。このような熱交換構造を有することにより、吸着器又は接続ラインでは、還元剤供給装置の一部との熱交換によって温度調整される。この温調によって、吸着器を直接温めたり冷やしたりすることができ、又は、接続ラインで吸着器に流入する高温のアンモニアを冷やすことで吸着器の温度を所望温度に保持することができる。このように、この蓄熱装置では、排気系に備えられる選択還元触媒に還元剤を供給する還元剤供給装置を利用し、還元剤供給装置の一部と吸着器又は接続ラインとを熱交換構造とすることにより、温調装置を別途設けることなく、吸着器や接続ラインを温調できる。その結果、温調装置を作動させるための動力を必要とせず、エネルギロスを低減でき、温調装置を別途設けるコストも必要ない。また、触媒等の暖機を短時間で行うことができる。なお、吸着器と接続ラインを還元剤供給装置の各部で共に温調する場合も含むものとする。

本発明の上記蓄熱装置では、吸着器と還元剤供給装置の一部とが熱交換構造を有すると好適である。

このような熱交換構造を有することにより、吸着器では、還元剤供給装置の一部との熱交換によって温度調整される。この温調によって、吸着器が直接温められて吸着器の温度が所望温度に保持されることにより、吸着材からのアンモニアの分離が促進される。その結果、吸着器から反応器にアンモニアがスムーズに供給され、反応器でアンモニアと反応材が化学反応して熱を発生させる。このように、この蓄熱装置では、排気系に備えられる選択還元触媒に還元剤を供給する還元剤供給装置を利用し、還元剤供給装置の一部と吸着器とを熱交換構造とすることにより、温調装置を別途設けることなく、吸着器を温調できる。

本発明の上記蓄熱装置では、接続ラインと還元剤供給装置の一部とが熱交換構造を有すると好適である。

このような熱交換構造を有することにより、接続ラインでは、還元剤供給装置との熱交換によって温度調整される。この温調によって、反応器で高温になったアンモニアが接続ラインを介して吸着器に戻ってくるときに、接続ライン内で高温のアンモニアを冷却して吸着器に戻すことができる。このように、この蓄熱装置では、排気系に設けられる還元剤供給装置を利用し、還元剤供給装置と接続ラインとを熱交換構造とすることにより、温調装置を別途設けることなく、反応器からの高温のアンモニアを冷却でき、吸着器が高温になるのを防止できる。

本発明の上記蓄熱装置では、還元剤は、尿素であり、吸着器と還元剤供給装置の一部との熱交換構造は、還元剤供給装置の還元剤供給ラインの一部を吸着器の外周面に巻く構造又は吸着器内に配設する構造としてもよい。

還元剤供給装置は、還元剤として尿素を供給し、還元剤（尿素）を移動させて供給するための還元剤供給ラインを備えている。蓄熱装置では、その還元剤供給ラインの一部を吸着器の外周面に巻く構造とすることによって、その還元剤供給ラインの一部と吸着器とで熱交換できる。また、蓄熱装置では、還元剤供給ラインの一部を吸着器内に配設する構造とすることによって、その還元剤供給ラインの一部と吸着器とで熱交換できる。このように、この蓄熱装置は、還元剤供給ラインの一部を利用して吸着器と熱交換できる構造にすることにより、吸着器を温調できるとともに、還元剤供給ライン（特に、ライン内を流れる尿素）も温調できる。温調されて尿素の温度が上昇すると、尿素が加水分解してアンモニアになり易くなる。

本発明の上記蓄熱装置では、還元剤は、尿素であり、吸着器と還元剤供給装置の一部との熱交換構造は、吸着器を還元剤供給装置の還元剤タンク内に配置する構造としてもよい。

還元剤供給装置は、還元剤として尿素を供給し、還元剤（尿素）を貯めておくための還元剤タンクを備えている。この蓄熱装置では、還元剤供給装置の還元剤タンク内に吸着器を配置する構造とすることによって、その還元剤タンクと吸着器とで熱交換できる。このように、この蓄熱装置は、還元剤タンクを利用して吸着器と熱交換できる構造にすることにより、吸着器を温調できるとともに、車両衝突時に吸着器が損傷しても還元剤タンク内にアンモニアが放出され、大気中へのアンモニア放出を防止できる。

本発明の上記蓄熱装置では、還元剤は、尿素であり、接続ラインと還元剤供給装置の一部との熱交換構造は、接続ラインの一部を還元剤供給装置の還元剤タンク内に配置する構造としてもよい。このように、この蓄熱装置は、還元剤タンク内に接続ラインの一部を配置して熱交換できる構造にすることにより、反応器からの高温のアンモニアを還元剤タンク内で効果的に冷却できる。

本発明の上記蓄熱装置では、還元剤タンク内に配置される接続ラインの一部は、車両が衝突したときに発生する衝撃力によって破壊され易い構造を有すると好適である。このように、この蓄熱装置では、還元剤タンク内に配設される接続ラインの一部が車両衝突の衝撃力によって破壊され易い構造とすることにより、車両衝突時にその部分が他の箇所より優先して破壊されるので、その破壊された箇所からアンモニアが還元剤タンク内に放出され、大気中へのアンモニア放出を防止できる。

本発明によれば、排気系に備えられる選択還元触媒に還元剤を供給する還元剤供給装置を利用し、還元剤供給装置の一部と吸着器又は接続ラインとを熱交換構造とすることにより、温調装置を別途設けることなく、吸着器や接続ラインを温調できる。

本実施の形態に係る蓄熱装置を備えた排気浄化システムの概略構成図である。 図１の尿素タンク内に配設される接続ラインのパイプ構造の例であり、（ａ）が段差を有する構造であり、（ｂ）が切欠きを有する構造である。 他の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた排気浄化システムの概略構成図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る蓄熱装置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、本発明に係る蓄熱装置を、車両のエンジンの排気系に設けられる排気浄化システムに備えられる蓄熱装置に適用する。本実施の形態に係る排気浄化システムは、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浄化システムは、触媒のＤＯＣ[Diesel Oxidation Catalyst]とＳＣＲ[SelectiveCatalytic Reduction]及びフィルタのＤＰＦ[Diesel ParticulateFilter]を備えており、触媒を暖機するための化学蓄熱装置も備えている。また、本実施の形態に係る排気浄化システムは、ＳＣＲが尿素ＳＣＲシステムであり、還元剤として尿素水を噴霧する尿素噴霧システムも備えている。

図１及び図２を参照、本実施の形態に係る排気浄化システム１について説明する。図１は、本実施の形態に係る蓄熱装置を備えた排気浄化システムの概略構成図である。図２は、図１の尿素タンク内に配設される接続ラインのパイプ構造の例であり、（ａ）が段差を有する構造であり、（ｂ）が切欠きを有する構造である。

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通路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及び選択還元触媒（ＳＣＲ）６を有しており、そのＳＣＲ６用の尿素噴霧システム７を有している。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、ＤＯＣ４及びＳＣＲ６が特許請求の範囲に記載する触媒に相当し、ＳＣＲ６が特許請求の範囲に記載する選択還元触媒に相当し、尿素噴霧システム７が特許請求の範囲に記載する還元剤供給装置に相当する。

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（ＮＨ_３）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。

尿素噴霧システム７は、排気通路３におけるＳＣＲ６の上流に尿素水（還元剤）を噴霧するためのシステムである。具体的には、尿素噴霧システム７は、ポンプ（図示せず）、尿素タンク７ａ、尿素噴霧ライン７ｂ、インジェクタ７ｃ等を備えている。尿素タンク７ａは、尿素水を貯蔵するタンクである。ポンプが作動すると、尿素タンク７ａから尿素水が尿素噴霧ライン７ｂに送り出される。尿素噴霧ライン７ｂは、尿素タンク７ａとインジェクタ７ｃとを接続し、尿素タンク７ａからインジェクタ７ｃまで尿素水を移動させる管路である。インジェクタ７ｃは、排気通路３におけるＤＰＦ５とＳＣＲ６との間に配設され、排気通路３内に尿素水を噴霧する。噴霧された尿素水は、排気ガス中に噴霧されることにより高温下で加水分解し、アンモニアになる。なお、本実施の形態では、尿素タンク７ａが特許請求の範囲に記載する還元剤タンクに相当し、尿素噴霧ライン７ｂが特許請求の範囲に記載する還元剤供給ラインに相当する。

なお、尿素タンク７ａは、車両における常温（例えば、２５℃）となる箇所に設置され、例えば、トランクルーム内に設置される。したがって、尿素タンク７ａ（タンク内の尿素水）や尿素水が流れる尿素噴霧ライン７ｂは、通常、常温付近の温度となっている。この常温付近の尿素タンク７ａや尿素噴霧ライン７ｂを利用して、蓄熱装置８（特に、吸着器８ｂ）の温調を行う。この蓄熱装置８を温調するための構造については、後で詳細に説明する。

ＤＯＣ４及びＳＣＲ６には、環境汚染物質の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℃程度であり、ＳＣＲ６の活性温度の下限は１８０℃程度である。一方、エンジン２の始動直後などは、エンジン２からの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、ＤＯＣ４及びＳＣＲ６で浄化能力を発揮させるために、ＤＯＣ４及びＳＣＲ６での温度を活性温度にする必要がある。そこで、排気浄化システム１は、触媒の暖機を行う蓄熱装置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。

蓄熱装置８は、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、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。蓄熱装置８は、排気通路３上で上流に位置する触媒であるＤＯＣ４において暖機を行う。蓄熱装置８は、反応器８ａ、吸着器８ｂ、接続ライン８ｃ、開閉弁８ｄ等を備えている。

反応器８ａは、ＤＯＣ４の外周面に沿って設けられる。反応器８ａ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が含有された成形体を有している。反応材としては、例えば、ＭｇＣｌ_２、ＣａＣｌ_２、ＮｉＣｌ_２、ＺｎＣｌ_２、ＳｒＣｌ_２がある。

吸着器８ｂは、尿素噴霧ライン７ｂが配設される箇所において設置可能な箇所に設置される。吸着器８ｂ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８ｂ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ている。吸着器８ｂにおいてアンモニアを活性炭と物理吸着させたり、アンモニアを活性炭から分離させるためには、吸着器８ｂの温度を所望温度（例えば、常温付近）に維持する必要がある。この所望温度に維持するために、吸着器８ｂには温調が必要となる。

なお、吸着器８ｂには、内部の温度を検出する温度センサ（図示せず）と圧力を検出する圧力センサ（図示せず）が設けられている。この各センサで検出される温度と圧力が所定の条件を満たした場合に、反応器８ａから吸着器８ｂにアンモニアが戻って、全てのアンモニアが活性炭と物理吸着した状態であると判断できる。この所定の条件については、従来から知られている周知の条件を適用する。

接続ライン８ｃは、反応器８ａと吸着器８ｂとを接続し、反応器８ａと吸着器８ｂとの間でアンモニアを移動させる管路である。接続ライン８ｃは、その一部が尿素タンク７ａ内を通るように配設される。開閉弁８ｄは、接続ライン８ｃの途中に配設される。開閉弁８ｄが開弁されると、接続ライン８ｃを介して反応器８ａと吸着器８ｂ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８ｄ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。

尿素噴霧システム７（特に、尿素タンク７ａ、尿素噴霧ライン７ｂ）を利用した蓄熱装置８（特に、吸着器８ｂ）を温調するための構造について説明する。この温調するための構造としては、尿素噴霧ライン７ｂの一部と吸着器８ｂとが熱交換する構造と、尿素タンク７ａと接続ライン８ｃの一部とが熱交換する構造がある。

尿素噴霧ライン７ｂの一部と吸着器８ｂとの熱交換構造について説明する。吸着器８ｂは、上記したように、尿素噴霧ライン７ｂが配設される箇所において設置可能な箇所に設置される。そして、尿素噴霧ライン７ｂにおける一部のパイプ７ｄが吸着器８ｂの外周面に沿って巻き付けられることによって、巻き付けられているパイプ７ｄと吸着器８ｂとの間で熱交換を行う構造である。この構造により、常温付近の尿素水が流れるパイプ７ｄによって吸着器８ｂを温めることができ、吸着器８ｂの温度を所望温度（例えば、常温付近）に維持して、吸着器８ｂにおいて活性炭からアンモニアの分離を促進できる。また、この構造により、吸着器８ｂによってパイプ７ｄを温めることができ、パイプ７ｄ内を流れる尿素水の加水分解を促進できる。

なお、図１ではパイプ７ｄが吸着器８ｂに２〜３回程度巻き付けられている状態を描いているが、実際には、パイプ７ｄは吸着器８ｂに出来る限り多く巻き付けられている。また、パイプ７ｄは、吸着器８ｂに密着して巻き付けられる。吸着器８ｂに巻き付けられるパイプ７ｄの長さが長いほど、パイプ７ｄと吸着器８ｂとの熱交換が多く行われ、温調効果が高くなる。

尿素タンク７ａと接続ライン８ｃの一部との熱交換構造について説明する。接続ライン８ｃは、上記したように、その一部が尿素タンク７ａ内を通るように配設される。そして、接続ライン８ｃにおける一部のパイプ８ｅが尿素タンク７ａ内に挿入されてループ状に配設されることによって、尿素タンク７ａ内のパイプ８ｅと尿素タンク７ａ内（特に、タンク内の尿素水）との間で熱交換を行う構造である。この構造により、パイプ８ｅ内を流れる高温のアンモニア（反応器８ａで再生され、吸着器８ｂに戻るアンモニア）を冷却でき、吸着器８ｂが高温になるのを防止できる。

なお、図１ではパイプ８ｅが尿素タンク７ａ内で２〜３回程度ループしている状態を描いているが、実際には、パイプ８ｅは尿素タンク７ａ内で出来る限り多くループされている。尿素タンク７ａ内のパイプ８ｅの長さが長いほど、パイプ８ｅと尿素タンク７ａ内（タンク内の尿素水）との間で熱交換が多く行われ、温調効果が高くなる。

さらに、尿素タンク７ａ内に挿入されているパイプ８ｅの所定の箇所が破壊され易い構造とするとよい。破壊され易い構造とは、車両が衝突したときに、衝突の衝撃力が接続ライン８ｃに作用し、それに応じて尿素タンク７ａ内のパイプ８ｅに応力がかかったときに、接続ライン８ｃにおける他の箇所より破壊し易いような構造である。破壊され易い構造は、例えば、その箇所が折れ易い構造、外れ易い構造、穴のあき易い構造である。

この破壊され易い構造としては、例えば、図２（ａ）に示すパイプ８ｅ_１のようにパイプ８ｅ_１の所定の箇所の段差を大きくしたり、図２（ｂ）に示すパイプ８ｅ_２のようにパイプ８ｅ_２の所定の箇所に切欠きを設けた構造とする。このような段差や切欠きを、１本のパイプの途中に形成しもよいし、あるいは、径の異なる２本のパイプを接合したりあるいは端部を切欠いた２本のパイプを接合してもよい。

以上のように構成した排気浄化システム１における蓄熱装置８及びその温調機能についての動作を説明する。車両停止中（エンジン２が停止中）は、開閉弁８ｄは閉じられている。したがって、吸着器８ｂにおいて活性炭からアンモニアが分離していても、接続ライン８ｃを介してアンモニアが反応器８ａ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（ＤＯＣ４やＳＣＲ６の活性温度より低い温度）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８ｄが開けられ、接続ライン８ｃを介してアンモニアが反応器８ａに供給される。このとき、吸着器８ｂの圧力が反応器８ａの圧力よりも高く、アンモニアが反応器８ａ側に移動する。反応器８ａでは、供給されたアンモニアと成形体に含有される反応材（例えば、ＭｇＣｌ_２）とが化学反応して化学吸着（配位結合）し、その成形体から熱を発生する。つまり、下記の反応式における左辺から右辺への反応が起こる。そして、反応器８ａの成形体から発生した熱によってＤＯＣ４やＳＯＣ６の各温度が上昇し、排気ガス中の環境汚染物質の浄化に適した活性温度まで上昇する。
ＭｇＣｌ_２＋６ＮＨ_３⇔ＭｇＣｌ_２・６（ＮＨ_３）＋熱

この際、尿素タンク７ａ内の尿素水が尿素噴霧ライン７ｂを通ってインジェクタ７ｃから噴射されていると、吸着器８ｂに巻き付けられている尿素噴霧ライン７ｂのパイプ７ｄと吸着器８ｂとの間で熱交換が行われる。これによって、吸着器８ｂ内の活性炭よりアンモニアが分離されるに従って吸着器８ｂの温度が低下しようとするが、パイプ７ｄと吸着器８ｂとの熱交換によって吸着器８ｂが温められ、吸着器８ｂの温度低下が抑制され、吸着器８ｂの温度が所望温度に維持される。そのため、吸着器８ｂ内の活性炭からのアンモニアの分離が促進され、吸着器８ｂから接続ライン８ｃを介して反応器８ａにアンモニアがスムーズに供給される。その結果、反応器８ａにおいてアンモニアと成形体に含有される反応材との化学反応がスムーズに行われ、熱の発生に時間がかかることが防止される。その結果、短時間で、ＤＯＣ４やＳＯＣ６の各温度が活性温度まで上昇する。

エンジン２から排出された排気ガスの温度が所定温度（ＤＯＣ４やＳＣＲ６の活性温度より高い温度）より高くなると、排気ガスの排熱が反応器８ａの成形体に与えられることにより、アンモニアと反応材（ＭｇＣｌ_２）とが分離し、高温のアンモニアが発生する。つまり、上記の反応式における右辺から左辺への反応が起こる。そして、分離したアンモニアは、反応器８ａから接続ライン８ｃを介して吸着器８ｂに戻る。このとき、反応器８ａの圧力が吸着器８ｂの圧力よりも高く、アンモニアが吸着器８ｂ側に移動する。吸着器８ｂでは、活性炭がアンモニアを物理吸着して貯蔵する。

この際、尿素タンク７ａ内（特に、タンク内の尿素水）と尿素タンク７ａに挿入されている接続ライン８ｃのパイプ８ｅとの間で熱交換が行われる。これによって、反応器８ａから出たアンモニアは高温であるが、尿素タンク７ａ内でのパイプ８ｅとの熱交換によって高温のアンモニアが冷却され、吸着器８ｂに戻ったアンモニアによって吸着器８ｂが高温になるのが抑制される。それに伴って、吸着器８ｂに巻き付けられている尿素噴霧ライン７ｂのパイプ７ｄが高温になるのも抑制される。

上記したように、各センサで吸着器８ｂの温度と圧力が検出されており、この検出された温度と圧力が所定の条件を満たした場合、吸着器８ｂにおいて全てのアンモニアが活性炭と物理吸着した状態と判断される。このように判断された場合、ＥＣＵの制御によって、開閉弁８ｄが閉じられる。

また、車両が衝突したときに、その衝突の衝撃力が接続ライン８ｃに作用した場合、尿素タンク７ａ内のパイプ８ｅにおける破壊され易い構造の箇所が破壊する。この破壊箇所からアンモニアが尿素タンク７ａ内に漏れ出すが、尿素タンク７ａ内の尿素水にアンモニアが溶け込む。その結果、アンモニアが大気中に放出されない。

この排気浄化システム１（特に、蓄熱装置８の温調構造）によれば、排気浄化システム１に備えられる尿素噴霧システム７を利用し、尿素噴霧ライン７ｂのパイプ７ｄと吸着器８ｂとが熱交換する構造とすることにより、温調装置を別途設けることなく、吸着器８ｂを温調でき、吸着器８ｂでの活性炭からアンモニアの分離を促進できる。温調装置を別途設けないので、温調装置を作動させるための動力が必要とせず、エネルギロスを低減でき、温調装置を別途設けるコストも必要ない。また、ＤＯＣ４やＳＣＲ６に対する暖機を短時間で行うことができる。さらに、尿素噴霧ライン７ｂのパイプ７ｄを吸着器８ｂの外周面に沿って巻き付ける構造とすることにより、尿素噴霧ライン７ｂで供給される尿素水の温度も温調できる。温調されて尿素水の温度が上昇すると、尿素水の加水分解も促進できる。

また、排気浄化システム１によれば、排気浄化システム１に備えられる尿素噴霧システム７を利用し、尿素タンク７ａと接続ライン８ｃのパイプ８ｅとが熱交換する構造とすることにより、温調装置を別途設けることなく、反応器８ａから出た高温のアンモニアを冷却でき、吸着器８ｂが高温になるのを防止できる。特に、尿素タンク７ａ内にパイプ８ｅをループ状に配設して熱交換する構造にすることにより、パイプ８ｅ内の高温のアンモニアを尿素タンク７ａ内で効果的に冷却できる。

また、排気浄化システム１によれば、尿素タンク７ａ内に配設される接続ライン８ｃのパイプ８ｅが車両衝突の衝撃力によって破壊され易い構造とすることにより、車両衝突時にその構造の箇所が他の箇所より優先して破壊されるので、その破壊された箇所からアンモニアが尿素タンク７ａ内に漏れ出し、大気中へのアンモニア放出を防止できる。

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とＳＣＲ、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、触媒に還元剤を供給することで排気ガスを浄化するシステムであれば、他の様々な構成の排気浄化システムに適用できる。例えば、ＳＣＲに還元剤として軽油を供給することでＮＯｘを還元するシステムに適用できる。

また、本実施の形態では触媒を暖機するためにＤＯＣの外周面に蓄熱装置の反応器を配設する構成としたが、暖機対象の触媒に応じて他の箇所に配設してもよく、例えば、暖機対象の触媒をＳＣＲとした場合にはＳＣＲの上流側の排気通路の所定箇所やＳＣＲの外周面に配設してもよいし、ＤＯＣの場合でもＤＯＣの上流側の排気通路の所定箇所に配設してもよい。また、本実施の形態では蓄熱装置で触媒（ＤＯＣ）を暖機する構成としたが、蓄熱装置によって直接暖機する対象は触媒に限られず、触媒上流に配置される分散板や排気管自体を温めることで排気ガスの温度を上昇させるようにしてもよい。

また、本実施の形態では吸着器と尿素噴霧システムの一部との熱交換構造として吸着器の外周面に尿素噴霧ラインのパイプを巻き付ける構成としたが、尿素噴霧ラインのパイプを吸着器内に挿入して配設したり、尿素タンクと吸着器とを接触させるように配置したり、図３に示すように尿素タンク７ａ内に吸着器８ｂを内蔵など、他の構成としてもよい。尿素タンク内に吸着器を内蔵した場合、車両衝突したときに、吸着器が破壊してアンモニアが漏れ出して、そのアンモニアが尿素タンクの尿素水に溶け込み、アンモニアが大気中に放出されない。

また、本実施の形態では接続ラインの一部と尿素タンクとの熱交換構造として尿素タンク内に接続ラインのパイプをループ状に配設する構成としたが、接続ラインのパイプを尿素タンクの外周面に巻きつける、尿素タンク内のパイプをループ以外の状態で配設するなど、他の構成としてもよい。

１…排気浄化システム、２…エンジン、３…排気通路、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…尿素噴霧システム、７ａ…尿素タンク、７ｂ…尿素噴霧ライン、７ｃ…インジェクタ、７ｄ…パイプ、８…蓄熱装置、８ａ…反応器、８ｂ…吸着器、８ｃ…接続ライン、８ｄ…開閉弁、８ｅ，８ｅ_１，８ｅ_２…パイプ。

Claims (7)

1. 車両の内燃機関の排気系の少なくとも一部を暖機する蓄熱装置であって、
   前記排気系に配置され、アンモニア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、
   吸着材でアンモニアを吸着して貯蔵する吸着器と、
   前記反応器と前記吸着器とを接続する接続ラインと、
   を備え、
   前記排気系には選択還元触媒と前記選択還元触媒に還元剤を供給する還元剤供給装置が少なくとも設けられ、
   前記吸着器又は前記接続ラインと前記還元剤供給装置の一部とが熱交換構造を有することを特徴とする蓄熱装置。
2. 前記吸着器と前記還元剤供給装置の一部とが熱交換構造を有することを特徴とする請求項１に記載の蓄熱装置。
3. 前記接続ラインと前記還元剤供給装置の一部とが熱交換構造を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蓄熱装置。
4. 前記還元剤は、尿素であり、
   前記吸着器と前記還元剤供給装置の一部との熱交換構造は、前記還元剤供給装置の還元剤供給ラインの一部を前記吸着器の外周面に巻く構造又は前記吸着器内に配設する構造とすることを特徴とする請求項２に記載の蓄熱装置。
5. 前記還元剤は、尿素であり、
   前記吸着器と前記還元剤供給装置の一部との熱交換構造は、前記吸着器を前記還元剤供給装置の還元剤タンク内に配置する構造とすることを特徴とする請求項２に記載の蓄熱装置。
6. 前記還元剤は、尿素であり、
   前記接続ラインと前記還元剤供給装置の一部との熱交換構造は、前記接続ラインの一部を前記還元剤供給装置の還元剤タンク内に配置する構造とすることを特徴とする請求項３に記載の蓄熱装置。
7. 前記還元剤タンク内に配置される前記接続ラインの一部は、車両が衝突したときに発生する衝撃力によって破壊され易い構造を有することを特徴とする請求項６に記載の蓄熱装置。

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