WO2014199900A1 - 化学蓄熱装置 - Google Patents

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WO2014199900A1
WO2014199900A1 PCT/JP2014/064990 JP2014064990W WO2014199900A1 WO 2014199900 A1 WO2014199900 A1 WO 2014199900A1 JP 2014064990 W JP2014064990 W JP 2014064990W WO 2014199900 A1 WO2014199900 A1 WO 2014199900A1
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pipe
doc
portions
exhaust pipe
reactor
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PCT/JP2014/064990
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French (fr)
Inventor
貴文 山▲崎▼
聡 針生
Original Assignee
株式会社豊田自動織機
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/003—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using thermochemical reactions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
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    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a chemical heat storage device that heats a heating target disposed in a pipe from an outer peripheral portion.
  • a catalyst or the like is provided to purify environmental pollutants (HC, CO, NOx, etc.) contained in exhaust gas discharged from the engine.
  • the catalyst has an optimum temperature (activation temperature) for activating the purification capacity.
  • activation temperature When starting the engine, the temperature of the exhaust gas is low, and it takes time to reach the activation temperature of the catalyst. Therefore, there is a case where a heating device for warming up the catalyst is provided in order to raise the temperature in a short time to the activation temperature of the catalyst when the temperature of the exhaust gas is low at the time of engine start or the like.
  • a heating device for warming up the catalyst is provided in order to raise the temperature in a short time to the activation temperature of the catalyst when the temperature of the exhaust gas is low at the time of engine start or the like.
  • this heating device there is a chemical heat storage device using reaction heat of a chemical reaction in order to warm up by reducing energy loss (fuel consumption loss).
  • Patent Document 1 discloses a catalyst warm-up device in which a heat storage material
  • Patent Document 2 discloses a catalytic converter that is not a chemical heat storage device using reaction heat, but in which a heat storage material is disposed on the entire circumference of the outer periphery of the catalyst in order to warm up.
  • the bottom surface of the housing part containing the heat storage material constitutes the outer peripheral part of the catalyst.
  • the thickness of the casing cannot be reduced.
  • a cylindrical body (corresponding to an exhaust pipe) forms the outer peripheral portion of the catalyst, and an outer cylinder containing a heat storage material is provided on the outer peripheral surface of the cylindrical body. ing.
  • this outer cylinder is joined to the outer peripheral surface of the cylindrical body by welding, if the thickness of the cylindrical body is thin, there is a possibility that a hole will be formed by welding, so the thickness of the cylindrical body cannot be reduced.
  • the thickness of the outer peripheral portion of the catalyst is increased in consideration of pressure resistance performance and welding at the time of joining, the thermal conductivity is lowered and the warm-up performance by the chemical heat storage device is lowered.
  • an object of the present invention is to provide a chemical heat storage device that can be joined by welding even when the thickness of the pipe constituting the outer peripheral portion to be heated is reduced and the pressure resistance performance does not deteriorate.
  • a chemical heat storage device is a chemical heat storage device that heats a heating target disposed in a pipe from an outer peripheral portion, and a reactor having a reaction material that chemically reacts with a reaction medium to generate heat,
  • An adsorber that is connected to the reactor and adsorbs and stores the reaction medium with an adsorbent, the outer periphery of the object to be heated is constituted by a pipe, the reactant is disposed on the outer peripheral surface of the pipe, and the end of the pipe
  • the fitting portion is inserted into the portion, the end of the pipe is joined by welding at the portion where the fitting portion is inserted, and the thickness of the piping is smaller than the thickness of the fitting portion.
  • a chemical heat storage device includes a pipe that accommodates a heating target, a reaction material that is disposed on an outer peripheral surface of the pipe and that chemically reacts with a reaction medium to generate heat, and a casing that covers the reaction material.
  • An adsorber that is connected to the reactor and adsorbs and stores the reaction medium with an adsorbent, and a connecting pipe having a fitting portion that fits into an end of the pipe. A portion of the pipe that overlaps the fitting portion is joined to the connection pipe or the casing by welding, and the thickness of the pipe is smaller than the thickness of the fitting portion.
  • the chemical heat storage device heats the heating target from the outer periphery.
  • the chemical heat storage device includes an adsorber and a reactor, and the adsorber and the reactor are connected to each other.
  • the reaction medium is adsorbed with an adsorbent and stored.
  • the reaction material and the reaction medium chemically react to generate heat, and the object to be heated is heated from the outer periphery.
  • the object to be heated is arranged in the pipe, and the outer periphery of the object to be heated is constituted by the pipe.
  • the reaction material of the reactor is disposed on the outer peripheral surface of the pipe. A fitting portion having a diameter that fits into the pipe is inserted into the end of the pipe.
  • the thickness of the pipe constituting the outer peripheral part of the heating target is thinner than the thickness of the fitting part in order to increase the thermal conductivity between the reactor (reaction material) and the heating target. Accordingly, the end portion of the thin pipe is disposed in a state where the thick fitting portion is in contact (overlapping). For this reason, the end of the thin pipe can be suitably joined to the connecting pipe or the casing of the reactor by welding using the portion of the pipe overlapping the fitting portion.
  • a thin pipe is arranged on the side to be heated of the reactor, but a thick fitting part overlaps the corner of the reactor (the end of the thin pipe) where the pressure in the reactor is highest. Because it can withstand that high pressure.
  • this chemical heat storage device has a structure in which a thick fitting portion is arranged at the end of the pipe constituting the outer peripheral portion of the heating target, so that welding can be performed even with a thin pipe and pressure resistance performance does not deteriorate. .
  • the fitting portion may be inserted on the inner peripheral side of the pipe.
  • the pipe since the pipe is arranged on the outer peripheral side of the fitting portion, it is easy to manufacture.
  • the chemical heat storage device of the present invention it is preferable to provide a gap between the end of the fitting portion and the end surface of the heating target.
  • a gap is provided between the tip of the fitting portion and the end surface of the heating target in consideration of the thermal expansion.
  • the fitting portion may be inserted on the outer peripheral side of the pipe.
  • the thin pipe since the thin pipe is arranged on the inner peripheral side, the speed of the fluid flowing in the pipe is suppressed, and the warm-up performance for the heating target is improved.
  • the chemical heat storage device according to the present invention is applied to a chemical heat storage device provided in an exhaust gas purification system provided in an exhaust system of a vehicle engine.
  • the exhaust gas purification system according to the present embodiment is a system that purifies harmful substances (environmental pollutants) contained in exhaust gas discharged from an engine (particularly a diesel engine).
  • the exhaust gas purification system according to the present embodiment includes a catalyst DOC [Diesel Oxidation Catalyst], SCR [Selective Catalytic Reduction] and ASC [Ammonia Slip Catalyst], and a filter DPF [Diesel Particulate Filter].
  • the exhaust gas purification system according to the present embodiment also includes a chemical heat storage device for warming up the DOC. In this embodiment, there are four embodiments in which the structure around the reactor of the DOC and the chemical heat storage device is different.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification system according to the present embodiment.
  • the exhaust gas purification system 1 includes a diesel oxidation catalyst (DOC) 4, a diesel exhaust particulate removal filter (DPF) 5, a selective reduction catalyst from the upstream side to the downstream side of the exhaust pipe 3 connected to the exhaust side of the engine 2. (SCR) 6 and ammonia slip catalyst (ASC) 7.
  • DOC4 diesel oxidation catalyst
  • DPF5 diesel exhaust particulate removal filter
  • SCR6 selective reduction catalyst from the upstream side to the downstream side of the exhaust pipe 3 connected to the exhaust side of the engine 2.
  • SCR diesel exhaust particulate removal filter
  • 6 ammonia slip catalyst
  • the DOC4 is a catalyst that oxidizes HC, CO, etc. contained in the exhaust gas.
  • the structure of the DOC 4 will be described in detail in the following embodiments.
  • the DPF 5 is a filter that collects and removes PM contained in the exhaust gas.
  • SCR 6 When SCR 6 is supplied with ammonia (NH 3 ) or urea water (hydrolyzed to become ammonia) upstream of the exhaust pipe 3 by the injector 6a, it chemically reacts with NOx contained in the exhaust gas. This is a catalyst that reduces and purifies NOx.
  • the ASC 7 is a catalyst that oxidizes ammonia that has flowed downstream through the SCR 6.
  • Each catalyst 4, 6, and 7 has a temperature range (that is, an activation temperature) that can exert a purification ability against environmental pollutants.
  • the lower limit of the activation temperature of DOC4 is about 150 ° C.
  • the temperature of the exhaust gas immediately after being discharged from the engine 2 is a relatively low temperature of about 100 ° C. Therefore, in order to exhibit the purification ability of the catalysts 4, 6, 7 even immediately after the engine 2 is started, it is necessary to quickly bring the temperatures of the catalysts 4, 6, 7 to the activation temperature. Therefore, the exhaust gas purification system 1 also has a chemical heat storage device 8 that warms up the catalyst.
  • the exhaust gas purification system 1 is provided with a temperature sensor that detects the temperature of exhaust gas (or the temperature of the catalyst) exhausted from the engine 2.
  • the chemical heat storage device 8 is a chemical heat storage device that warms up the catalyst without external energy. That is, the chemical heat storage device 8 normally stores the heat (exhaust heat) of the exhaust gas, and uses the heat when necessary to warm up the catalyst. In particular, the chemical heat storage device 8 warms up (heats) the DOC 4 that is a catalyst located upstream in the exhaust pipe 3 from the outer peripheral portion. By warming up upstream, the exhaust gas whose temperature has been warmed up flows to the downstream catalyst (SCR6, ASC7).
  • the chemical heat storage device 8 includes a reactor 9, an adsorber 10, a connecting pipe 11, an on-off valve 12, and the like. In the present embodiment, DOC4 corresponds to a heating object described in the claims.
  • the reactor 9 is provided on the entire circumference of the outer periphery of the DOC 4 and has a donut shape (annular) with a cross-sectional shape surrounding the DOC 4.
  • the cross-section of the cross-sectional donut shape is a flow path cross section obtained by cutting the reactor 9 perpendicularly to the direction in which the exhaust gas flows.
  • the reactor 9 has a reaction material (heat storage material) 9a that chemically reacts with ammonia (reaction medium), and this reaction material 9a is accommodated in a casing 9b.
  • a heat insulating material or the like may be provided between the reaction material 9a and the casing 9b.
  • ammonia and the reaction material 9a chemically react and chemisorb (coordinate bond) to generate heat.
  • the reaction material 9a and ammonia are separated from each other when the temperature exceeds a predetermined temperature, and ammonia is started to be released. When the temperature is higher than that, the ammonia is almost released.
  • a predetermined temperature When the temperature is higher than that, the ammonia is almost released.
  • the reaction material 9a is disposed so as to be in contact with the entire outer periphery of the DOC 4.
  • the length of the reaction material 9a in the direction in which the exhaust gas flows is longer than the length of the DOC 4, and has a sufficient length to cover the entire DOC 4 with the outer peripheral portion.
  • M divalent chloride
  • Mr 2 divalent bromide
  • MI 2 2 Valent iodide
  • M is suitably Mg, Ni, Co, Fe, Mn, Ca, Sr, Ba, Cu, Cr, or the like.
  • the adsorber 10 contains activated carbon as an adsorbent that physically adsorbs ammonia.
  • the ammonia is stored in a state of being physically adsorbed with the activated carbon, the exhaust heat of exhaust gas (warmed ammonia) is stored, the ammonia is separated from the activated carbon, the ammonia is released, and the ammonia is reacted. 9 is supplied.
  • the adsorber 10 is provided with a pressure sensor (not shown) that detects the pressure in the adsorber 10.
  • the connecting pipe 11 is a pipe line that connects the reactor 9 and the adsorber 10 and moves ammonia between the reactor 9 and the adsorber 10.
  • the on-off valve 12 is disposed in the middle of the connecting pipe 11. When the on-off valve 12 is opened, ammonia can be transferred between the reactor 9 and the adsorber 10 via the connection pipe 11.
  • the opening / closing control of the opening / closing valve 12 is performed by an ECU [Electronic Control Unit] (not shown) that controls the engine 2.
  • FIG. 2 is a side sectional view of the periphery of the DOC and the reactor according to the first embodiment.
  • DOC4 has a structure in which an oxidation catalyst is supported on a cylindrical honeycomb substrate 4a.
  • the material of the honeycomb substrate 4a is, for example, ceramic.
  • a cylindrical DOC exhaust pipe 13 constituting the outer peripheral surface of the DOC 4 is disposed on the outer peripheral portion of the honeycomb substrate 4a.
  • the inner diameter of the DOC exhaust pipe 13 is determined according to the outer diameter of the honeycomb substrate 4a.
  • the length of the DOC exhaust pipe 13 in the direction in which the exhaust gas flows is determined according to the length of the reactor 9 (between the upstream side surface and the downstream side surface of the casing 9b) and is longer than the length of the honeycomb substrate 4a. long.
  • the honeycomb base material 4 a when the honeycomb base material 4 a is disposed in the DOC exhaust pipe 13, there are portions where the honeycomb base material 4 a is not disposed at the upstream and downstream ends of the DOC exhaust pipe 13.
  • the material of the DOC exhaust pipe 13 is the same material as that of the exhaust pipe 3, and is, for example, stainless steel (SUS).
  • the thickness of the DOC exhaust pipe 13 is smaller than the thickness of the exhaust pipe 3 (for example, several millimeters) in order to increase the thermal conductivity between the reactor 9 (reactant 9a) and the DOC 4, for example, the number of commas. It is a millimeter.
  • the DOC exhaust pipe 13 corresponds to a pipe constituting the outer periphery of the heating target described in the claims.
  • the DOC 4 has a larger diameter than the upstream and downstream exhaust pipes 3. Accordingly, the diameter of the DOC exhaust pipe 13 is larger than the diameter of the upstream or downstream exhaust pipe 3. Therefore, in order to connect the DOC exhaust pipe 13 and the exhaust pipe 3 having different diameters, an upstream flange pipe 14 is disposed on the upstream side of the DOC exhaust pipe 13 and a downstream flange pipe is provided on the downstream side. 15 is disposed.
  • the upstream side flange pipe 14 and the downstream side flange pipe 15 are members for disposing the DOC 4 between the upstream side exhaust pipe 3 and the downstream side exhaust pipe 3, and are respectively connection pipes. Further, the upstream side flange pipe 14 and the downstream side flange pipe 15 are integrated with members (side casing parts 14 e and 15 e) constituting a part (side face) of the casing 9 b of the reactor 9.
  • the upstream flange pipe 14 is welded and joined to the DOC exhaust pipe 13 in a state where the upstream flange pipe 14 is inserted inside the upstream end of the DOC exhaust pipe 13 (the portion where the honeycomb substrate 4a is not disposed).
  • downstream flange pipe 15 is welded and joined to the DOC exhaust pipe 13 in a state of being inserted inside the downstream end of the DOC exhaust pipe 13 (part where the honeycomb substrate 4a is not disposed).
  • the upstream flange pipe 14 and the downstream flange pipe 15 have the same shape.
  • Each flange pipe 14 and 15 consists of large diameter parts 14a and 15a, taper parts 14b and 15b, small diameter parts 14c and 15c, attachment parts 14d and 15d, and side casing parts 14e and 15e.
  • the large diameter portions 14 a and 15 a are cylindrical portions corresponding to the DOC exhaust pipe 13, and have outer diameters that fit into the inner peripheral surface of the DOC exhaust pipe 13.
  • the tapered portions 14b and 15b are portions that connect the large diameter portions 14a and 15a and the small diameter portions 14c and 15c, and have a diameter that changes from the diameter of the large diameter portions 14a and 15a to the diameter of the small diameter portions 14c and 15c. Yes.
  • the small diameter portions 14c and 15c are cylindrical portions corresponding to the exhaust pipe 3, and have the same inner diameter as the inner diameter of the exhaust pipe 3 on the upstream side or the downstream side.
  • the attachment portions 14d and 15d are portions for coupling with an attachment portion (not shown) of the exhaust pipe 3 on the upstream side or the downstream side, and have bolt holes for fastening.
  • the side casing portions 14e and 15e are portions constituting the side surface of the casing 9b, and are provided perpendicular to the entire circumference of the outer peripheral surface of the large diameter portions 14a and 15a.
  • the material of the flange pipes 14 and 15 is the same material as that of the exhaust pipe 3, and is, for example, stainless steel (SUS).
  • the thickness of the flange pipes 14 and 15 (particularly, the large diameter portions 14a and 15a) is approximately the same as the thickness of the exhaust pipe 3, and is several millimeters, for example.
  • the tip portions of the large diameter portions 14a and 15a are fitting portions 14f and 15f.
  • the fitting portions 14 f and 15 f are portions that fit on the inner peripheral side of the end portion of the DOC exhaust pipe 13.
  • the fitting portions 14 f and 15 f are inserted into the DOC exhaust pipe 13 with their outer peripheral surfaces in contact with the inner peripheral surface of the DOC exhaust pipe 13.
  • each end part of the exhaust pipe 13 for DOC is welded W of all the circumference
  • the flange pipes 14 and 15 are attached to the end portions of the DOC exhaust pipe 13.
  • the fitting portions 14f and 15f and the end portions of the DOC exhaust pipe 13 can be overlapped portions (overlap portions). That is, the portions of the DOC exhaust pipe 13 that overlap with the fitting portions 14f and 15f are welded to the side casing portions 14e and 15e integrated with the flange tubes 14 and 15 over the entire circumference. In particular, the fitting portions 14f and 15f are inserted so that the tips do not contact the honeycomb substrate 4a of the catalyst 4, and gaps G and G are formed between the tips and the side end surfaces of the honeycomb substrate 4a.
  • the pressure increases to about several M Pascal.
  • the pressure at the corner portion in the reactor 9 is particularly high.
  • the DOC exhaust pipe 13 is thin in order to increase the thermal conductivity. Therefore, the fitting portions 14f and 15f and the end portions of the DOC exhaust pipe 13 are overlapped, and the end portions of the thin DOC exhaust pipe 13 (the corners in the reactor 9) are thickened by the thick fitting portions 14f and 15f. 2) is supported from the lower side, so that sufficient pressure resistance performance that can withstand the high pressure generated in the reactor 9 is provided.
  • the thin DOC exhaust pipe 13 is joined to the side casing parts 14e and 15e by welding.
  • the reason for providing the gap G will be described.
  • the flange pipes 14 and 15 and the honeycomb substrate 4a expand in accordance with each thermal expansion coefficient.
  • the flange pipes 14 and 15 formed of stainless steel or the like expand more than the honeycomb substrate 4a formed of ceramic or the like.
  • the tips of the fitting portions 14f and 15f come into contact with the side end surfaces of the honeycomb substrate 4a, and the honeycomb substrate 4a can be damaged. There is sex.
  • the gaps G and G are provided in advance so that the tips of the fitting portions 14f and 15f do not come into contact with the side end surfaces of the honeycomb substrate 4a even when the temperature of the exhaust gas increases.
  • the lengths of the gaps G and G take into account the thermal expansion coefficients of the flange pipes 14 and 15 and the honeycomb substrate 4a, so that the tips of the fitting portions 14f and 15f are located on the honeycomb base even when the exhaust gas temperature increases. It is set to a sufficient length so as not to contact the material 4a.
  • the thin DOC exhaust pipe 13 is not supported by the thick fitting portions 14f and 15f for the gaps G and G, if the gaps G and G are too long, the DOC exhaust is caused by the pressure in the reactor 9. The tube 13 may be deformed. Therefore, the lengths of the gaps G and G are set so as not to be too long so that there is no such deformation.
  • the casing 9b of the reactor 9 is configured by arranging and joining a cylindrical upper casing portion 16 between the side casing portions 14e and 15e of the flange pipes 14 and 15, respectively.
  • the reaction material 9a is accommodated along the outer peripheral surface of the DOC exhaust pipe 13.
  • the reaction material 9 a disposed so as to be in contact with the entire outer periphery of the DOC exhaust pipe 13 can directly warm up the entire DOC 4 through the thin DOC exhaust pipe 13.
  • the heating target DOC 4 is also disposed so as to be in contact with the entire circumference of the inner peripheral surface of the DOC exhaust pipe 13.
  • the on-off valve 12 is controlled by the ECU. Is opened, and ammonia is supplied to the reactor 9 through the connecting pipe 11. At this time, the pressure of the adsorber 10 is higher than the pressure of the reactor 9, and ammonia moves to the reactor 9 side. In the reactor 9, the supplied ammonia and the reaction material 9a are chemically reacted and chemisorbed to generate heat. This heat is transmitted to the DOC exhaust pipe 13 and is transmitted from the DOC exhaust pipe 13 to the DOC 4. In particular, since the DOC exhaust pipe 13 is thin, heat is easily transmitted. As a result, when the DOC 4 is heated and the temperature becomes equal to or higher than the activation temperature of the DOC 4, the exhaust gas can be purified by the DOC 4.
  • a predetermined temperature a temperature set based on the activation temperature of the catalyst
  • the flange pipes 14 and 15 are thermally expanded, and the fitting portions 14f and 15f are extended to the DOC4 side.
  • the thermal expansion of the honeycomb substrate 4a of the DOC 4 is also increased, although the thermal expansion does not occur more than the flange pipes 14 and 15.
  • the gaps G and G are provided, the tips of the fitting portions 14f and 15f do not contact the honeycomb substrate 4a, and the honeycomb substrate 4a is not damaged.
  • the pressure in the reactor 9 is increased, the pressure in the corner portion is particularly increased.
  • the thick fitting portions 14f and 15f are disposed inside the thin DOC exhaust pipe 13 at the corner portion, the high pressure can be sufficiently resisted.
  • the fitting portions 14f and 15f are inserted on the inner peripheral side of the end portion of the DOC exhaust pipe 13 constituting the outer peripheral portion of the DOC 4, so that the thin DOC exhaust pipe is inserted.
  • the thick fitting portions 14f and 15f are arranged on the inner side, the thin DOC exhaust pipe 13 can be welded and the pressure resistance performance does not deteriorate.
  • the DOC exhaust pipe 13 is disposed on the outer peripheral side of the fitting portions 14f and 15f of the flange pipes 14 and 15, so that the manufacturing is easy.
  • the gaps G and G are provided between the tips of the fitting portions 14f and 15f and the honeycomb base material 4a of the DOC 4, so that the fitting portions 14f and 15f and the honeycomb base material 4a are provided. Even if it thermally expands, the tips of the fitting portions 14f and 15f do not contact the honeycomb base material 4a, and the honeycomb base material 4a is not damaged by the fitting portions 14f and 15f.
  • the exhaust pipe 13 for DOC is thin, the thermal conductivity between the reactor 9 (reaction material 9a) and DOC4 is high. Therefore, even when the reactor 9 heats the DOC 4 from the outer peripheral portion, the heat from the reaction material 9a can be efficiently transmitted to the DOC 4 through the thin DOC exhaust pipe 13, and the chemical heat storage device 8 supplies the DOC 4 to the DOC 4. Heating efficiency is improved. As a result, the temperature of the DOC 4 can be quickly raised, the activation temperature of the DOC 4 can be reached early, and the exhaust gas can be purified by the DOC 4. Further, heat can be efficiently transferred from the DOC 4 heated by the exhaust heat of the exhaust gas to the reaction material 9a, and ammonia can be efficiently separated and recovered from the reaction material 9a.
  • FIG. 3 is a side sectional view of the periphery of the DOC and the reactor according to the second embodiment.
  • the structure according to the second embodiment is different from the structure according to the first embodiment in that a part (side surface) of the casing 9b of the reactor 9 is not integrally formed with the flange pipe.
  • the DOC 4 and the DOC exhaust pipe 23 have the same structure as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the operation of the chemical heat storage device 8 is the same as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
  • the DOC exhaust pipe 23 corresponds to a pipe constituting the outer peripheral portion of the heating target described in the claims.
  • an upstream flange is provided on the upstream side of the DOC exhaust pipe 23.
  • a pipe 24 is provided, and a downstream flange pipe 25 is provided on the downstream side.
  • the upstream flange pipe 24 and the downstream flange pipe 25 are connection pipes, respectively.
  • a part (side surface) of the casing 9b. The point which does not have the part which comprises is different.
  • each flange pipe 24, 25 consists of large diameter parts 24a, 25a (partly fitting parts 24f, 25f), tapered parts 24b, 25b, small diameter parts 24c, 25c, and mounting parts 24d, 25d.
  • the large diameter portions 24a and 25a, the tapered portions 24b and 25b, the small diameter portions 24c and 25c, the attachment portions 24d and 25d, and the fitting portions 24f and 25f are the large diameter portions 14a and 15a described in the first embodiment, and the taper. Since the parts 14b and 15b, the small diameter parts 14c and 15c, the attachment parts 14d and 15d, and the fitting parts 14f and 15f have the same structure, description thereof is omitted.
  • the casing 9b of the reactor 9 is configured by arranging and joining a cylindrical upper casing part 26 between an upstream side casing part 27 and a downstream side casing part 28.
  • the side casing parts 27 and 28 have a donut shape (annular shape) having a predetermined thickness, and have holes that fit into the outer peripheral surfaces of the large diameter parts 24 a and 25 a of the flange pipes 24 and 25.
  • the side casing portions 27 and 28 are inserted into the DOC exhaust pipe 23 with the inner peripheral surfaces of the holes being in contact with the outer peripheral surfaces of the large diameter portions 24a and 25a.
  • each edge part in the outer side surface of this side casing part 27 and 28 and the outer peripheral surface of large diameter part 24a, 25a are joined by welding W, W of the perimeter, and side casing part is connected to flange pipe 24,25 27 and 28 are attached.
  • the fitting portions 24f and 25f of the flange pipes 24 and 25 are inserted in a state where the outer peripheral surface thereof is in contact with the inner peripheral surface of the DOC exhaust pipe 23. And each edge part of the exhaust pipe 23 for DOC is joined to the corner
  • the flange pipes 24 and 25 are attached to the end portions of the exhaust pipe 23.
  • the portions of the DOC exhaust pipe 23 that overlap with the fitting portions 24f and 25f are welded to the side casing portions 27 and 28 fixed to the flange tubes 14 and 15 over the entire circumference. Further, like the structure according to the first embodiment, gaps G and G are formed between the tips of the fitting portions 24f and 25f and the honeycomb substrate 4a of the catalyst 4. Based on the length of the DOC exhaust pipe 23 and the length of the honeycomb substrate 4a, the side casing parts 27, 28 are formed on the large diameter parts 24a, 25a of the flange pipes 24, 25 so that the gaps G, G are formed. The position to arrange is adjusted.
  • the structure according to the second embodiment has the same effect as the structure according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a side sectional view of the periphery of the DOC and the reactor according to the third embodiment.
  • the structure according to the third embodiment is different from the structure according to the first embodiment in that the casing 9b (side surface) of the reactor 9 is not partly integrated with the flange tube and is fitted. The difference is that the portion is formed integrally with a part of the casing 9b.
  • the DOC 4 and the DOC exhaust pipe 33 have the same structure as that of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted. Also, the operation of the chemical heat storage device 8 is the same as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
  • the DOC exhaust pipe 33 corresponds to the piping constituting the outer peripheral portion of the heating target described in the claims.
  • an upstream flange is provided on the upstream side of the DOC exhaust pipe 33.
  • a pipe 34 is disposed, and a downstream flange pipe 35 is disposed on the downstream side.
  • the upstream flange pipe 34 and the downstream flange pipe 35 constitute a part (side surface) of the casing 9b of the reactor 9 as compared with the upstream flange pipe 14 and the downstream flange pipe 15 according to the first embodiment.
  • tip part of a large diameter part is not a fitting part differ.
  • Each flange pipe 34, 35 consists of large diameter portions 34a, 35a, tapered portions 34b, 35b, small diameter portions 34c, 35c, mounting portions 34d, 35d, and joint portions 34g, 35g.
  • the tapered portions 34b and 35b, the small diameter portions 34c and 35c, and the attachment portions 34d and 35d have the same structure as the tapered portions 14b and 15b, the small diameter portions 14c and 15c, and the attachment portions 14d and 15d described in the first embodiment. Description thereof is omitted.
  • Joined portions 34g and 35g are connected to the ends of the large diameter portions 34a and 35a.
  • the joining parts 34g and 35g are parts for joining the flange pipes 34 and 35 to the casing 9b (and eventually the DOC exhaust pipe 33 via the casing 9b), and extend from the tips of the large diameter parts 34a and 35a to the outer peripheral side. It is a member extending vertically.
  • the casing 9b of the reactor 9 is configured by arranging and joining a cylindrical upper surface casing portion 36 between an upstream side casing portion 37 and a downstream side casing portion 38.
  • the side casing parts 37 and 38 are composed of side parts 37a and 38a and fitting parts 37b and 38b, and have donut-shaped (annular) portions like the side casing parts 27 and 28 according to the second embodiment.
  • the donut-shaped portion has a cylindrical portion at the inner peripheral end.
  • the donut-shaped portions in the side casing portions 37 and 38 are the side portions 37a and 38a, which are the side surfaces of the casing 9b.
  • the joint portions 34g and 35g of the flange pipes 34 and 35 are arranged in contact with the outside of the side surface portions 37a and 38a.
  • tip part of joining part 34g, 35g and the outer peripheral surface of side part 37a, 38a are joined by welding W, W of the perimeter, and the side casing parts 37, 38 are attached to the flange pipes 34, 35. ing.
  • the cylindrical portions of the side casing portions 37 and 38 are fitting portions 37b and 38b, and are portions that fit on the inner peripheral side of the end portion of the DOC exhaust pipe 33.
  • the fitting portions 37 b and 38 b have outer diameters that fit on the inner peripheral side of the DOC exhaust pipe 33.
  • the fitting portions 37 b and 38 b are inserted into the DOC exhaust pipe 33 with their outer peripheral surfaces in contact with the inner peripheral surface of the DOC exhaust pipe 33.
  • each end part of the exhaust pipe 33 for DOC is welded W of all the circumference
  • gaps G and G are formed between the tips of the fitting portions 37 b and 38 b and the honeycomb base material 4 a of the catalyst 4.
  • the lengths of the fitting portions 37b, 38b of the side casing portions 37, 38 are adjusted based on the length of the DOC exhaust pipe 33 and the length of the honeycomb substrate 4a so that the gaps G, G are formed. .
  • the structure according to the third embodiment has the same effect as the structure according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a side sectional view of the periphery of the DOC and the reactor according to the fourth embodiment.
  • the structure according to the fourth embodiment is different from the structure according to the first embodiment in that the fitting portion of each flange pipe is inserted outside the DOC exhaust pipe.
  • the DOC 4, the DOC exhaust pipe 43, and the casing 9b have the same structure as that of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • the operation of the chemical heat storage device 8 is the same as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
  • the DOC exhaust pipe 43 corresponds to the piping constituting the outer peripheral portion of the heating target described in the claims.
  • an upstream flange is provided on the upstream side of the DOC exhaust pipe 43.
  • a pipe 44 is disposed, and a downstream flange pipe 45 is disposed on the downstream side.
  • the upstream flange pipe 44 and the downstream flange pipe 45 are connection pipes, respectively.
  • the fitting portions 44f and 45f are connected to the DOC. The difference is that it is arranged outside the exhaust pipe 43 for use.
  • the flange pipes 44 and 45 have large-diameter portions 44a and 45a (partly fitting portions 44f and 45f), tapered portions 44b and 45b, small-diameter portions 44c and 45c, mounting portions 44d and 45d, and side casing portions 44e and 45e. Consists of.
  • the tapered portions 44b and 45b, the small diameter portions 44c and 45c, the mounting portions 44d and 45d, and the side casing portions 44e and 45e are the tapered portions 14b and 15b, the small diameter portions 14c and 15c, and the mounting portion 14d described in the first embodiment. 15d and the side casing portions 14e and 15e have the same structure, and thus the description thereof is omitted.
  • the large diameter portions 44 a and 45 a are cylindrical portions corresponding to the DOC exhaust pipe 43, and have an inner diameter that fits with the outer peripheral surface of the DOC exhaust pipe 43.
  • the tip portions of the large diameter portions 44a and 45a are fitting portions 44f and 45f.
  • the fitting portions 44 f and 45 f are portions that fit on the outer peripheral side of the end portion of the DOC exhaust pipe 43.
  • the fitting portions 44 f and 45 f are inserted into the DOC exhaust pipe 43 with their inner peripheral surfaces in contact with the outer peripheral surface of the DOC exhaust pipe 43. Then, the tip of each end portion of the DOC exhaust pipe 43 and the inner peripheral surface of the large diameter portions 44a and 45a of the flange pipes 44 and 45 are joined together by welding W and W on the entire circumference, and the DOC exhaust pipe.
  • Each flange pipe 44 and 45 is attached to each end of 43.
  • the fitting portions 44f and 45f and the DOC exhaust pipe 43 can be overlapped. That is, the portions of the DOC exhaust pipe 43 that overlap the fitting portions 44f and 45f are welded to the flange pipes 44 and 45 over the entire circumference.
  • the lengths of the fitting portions 44f and 45f may be at least a length that reaches the position of the side end face of the honeycomb base material 4a, and may be a length that slightly enters the position of the side end face of the honeycomb base material 4a.
  • the fitting portions 44f and 45f are set to such a length when the length of the fitting portions 44f and 45f is shorter than the position of the side end face of the honeycomb substrate 4a, and the pressure in the reactor 9 is reduced for DOC. This is because a portion received only by the exhaust pipe 43 is formed.
  • the fitting portions 44f and 45f are inserted on the outer peripheral side of the end portion of the DOC exhaust pipe 43 constituting the outer peripheral portion of the DOC 4, so that the thin DOC exhaust pipe 43 is inserted.
  • the flange pipes 44 and 45 are arranged on the outer peripheral side of the DOC exhaust pipe 43, if the diameter of the DOC exhaust pipe 43 (honeycomb substrate 4a) is the same, the exhaust gas Since the area of the cross section of the flow path through which the gas flows is increased, the flow rate of the exhaust gas is suppressed, and the warm-up performance is improved. Moreover, according to this structure, since the fitting parts 44f and 45f are arrange
  • the present invention is applied to an exhaust gas purification system provided with DOC, SCR, and ASC as a catalyst, and a DPF as a filter, but can be applied to exhaust gas purification systems having various other configurations.
  • the vehicle is a diesel engine vehicle, it can also be applied to a gasoline engine vehicle. It can also be applied to exhaust gas purification systems other than vehicles. Further, the present invention can be applied to other than the exhaust gas purification system.
  • the DOC of the catalyst is used as the heating target of the chemical heat storage device, but the heating target may be other, for example, other catalysts such as SCR.
  • the reaction medium for the chemical reaction in the chemical heat storage device is ammonia, but other mediums such as carbon dioxide, alcohol, and water may be used.
  • the reactor is provided on the entire circumference of the outer peripheral portion of the DOC. However, the reactor may not be provided on the entire circumference.
  • the exhaust pipe (pipe) for DOC which comprises the outer peripheral part of a fitting part and DOC (heating object) in this Embodiment
  • an outer peripheral part of a fitting part and a heating object is shown.
  • Various structures can be applied as long as the fitting part is inserted into the end part of the pipe for the pipe structure to be configured.
  • the object to be welded to the end of the pipe may be a connecting pipe having a fitting part or a casing of the reactor, and a part of the casing, for example, the side part is integrated with the connecting pipe. It can also be fixed to the connecting pipe by welding or the like.
  • end part of piping was shown as a structure welded to the corner
  • the flange pipe fitting portion having the same structure as the first embodiment is inserted into the outer periphery of the DOC exhaust pipe. It is good also as a structure which inserts the fitting part of the flange pipe which has the same structure in the outer peripheral side of the DOC exhaust pipe, and the fitting part of the side casing part which has the same structure as 3rd Embodiment is used as the exhaust for DOC. It is good also as a structure inserted in the outer peripheral side of a pipe

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Abstract

　この化学蓄熱装置は、加熱対象４を収容する配管１３と、配管１３の外周面上に配置され反応媒体と化学反応して熱を発生する反応材９ａ、及び、反応材９ａを覆うケーシング９ｂを有する反応器９と、反応器９に接続され、吸着材で反応媒体を吸着して貯蔵する吸着器と、配管１３の端部に嵌合する嵌合部１４ｆ、１５ｆを有する接続管１４、１５と、を備える。配管１３における嵌合部１４ｆ、１５ｆと重なっている部分が、接続管又は反応器９のケーシング９ｂと溶接によって接合され、配管１３の厚みは嵌合部１４ｆ、１５ｆの厚みよりも薄い。

Description

化学蓄熱装置
　本発明は、配管内に配設される加熱対象を外周部から加熱する化学蓄熱装置に関する。
　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。この加熱装置としては、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化学蓄熱装置がある。特許文献１には、触媒の外周部に蓄熱物質（反応材）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触媒暖機装置が開示されている。
　化学蓄熱装置には、触媒等の加熱対象を迅速に昇温するために、加熱対象の外周部の全周に反応材を配置させ、加熱対象を全周から加熱するものがある。特許文献２には、反応熱を利用した化学蓄熱装置ではないが、暖機するために触媒の外周部の全周に蓄熱材を配設した触媒コンバータが開示されている。
特開昭５９－２０８１１８号公報 特開２００５－７６４８０号公報
　触媒の外周部から加熱する場合、化学蓄熱装置の反応器と触媒との間の熱伝導性を高くするために、触媒の外周部の厚みを薄くしたほうがよい。しかし、化学蓄熱装置の反応器内の圧力は高くなるので、触媒の外周部はその圧力に耐えるだけの耐圧性能が必要となる。
　特許文献１に記載の装置の場合、蓄熱物質を内蔵する筐体部の底面が触媒の外周部を構成している。この筐体部内の高い圧力に対する耐圧性能を考慮すると、筐体部の厚みを薄くできない。また、特許文献２に記載の装置の場合、筒状体（排気管に相当）が触媒の外周部を構成しており、この筒状体の外周面に蓄熱材を内蔵する外筒が設けられている。この外筒を筒状体の外周面に溶接で接合する場合、筒状体の厚みが薄いと溶接によって穴があいてしまう可能性があるので、筒状体の厚みを薄くできない。このように、耐圧性能や接合時の溶接を考慮して触媒の外周部の厚みを厚くすると、熱伝導性が低くなり、化学蓄熱装置による暖機性能が低下する。
　そこで、本発明は、加熱対象の外周部を構成する配管の厚みを薄くした場合でも溶接による接合が可能かつ耐圧性能が低下しない化学蓄熱装置を提供することを課題とする。
　本発明に係る化学蓄熱装置は、配管内に配設される加熱対象を外周部から加熱する化学蓄熱装置であって、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、反応器に接続され、吸着材で反応媒体を吸着して貯蔵する吸着器とを備え、加熱対象の外周部が配管で構成され、当該配管の外周面に反応材が配設され、配管の端部に嵌合部が挿入され、当該嵌合部が挿入されている部分において配管の端部が溶接によって接合され、配管の厚みは、嵌合部の厚みよりも薄いことを特徴とする。
　他の側面に係る化学蓄熱装置は、加熱対象を収容する配管と、前記配管の外周面上に配置され反応媒体と化学反応して熱を発生する反応材、及び、前記反応材を覆うケーシングを有する反応器と、前記反応器に接続され、吸着材で前記反応媒体を吸着して貯蔵する吸着器と、前記配管の端部に嵌合する嵌合部を有する接続管と、を備える。前記配管における前記嵌合部と重なっている部分が、前記接続管又は前記ケーシングと溶接によって接合され、前記配管の厚みは、前記嵌合部の厚みよりも薄い。
　化学蓄熱装置は、加熱対象を外周部から加熱する。化学蓄熱装置は、吸着器と反応器を備え、吸着器と反応器とが接続されている。吸着器では、反応媒体を吸着材で吸着して貯蔵する。反応器では、吸着器から反応媒体が供給されると反応材と反応媒体とが化学反応して熱を発生させ、加熱対象を外周部から加熱する。加熱対象は配管内に配設されており、加熱対象の外周部が配管によって構成されている。この配管の外周面に、反応器の反応材が配設される。配管の端部には、配管に嵌め合う径を有する嵌合部が挿入される。加熱対象の外周部を構成する配管の厚みは、反応器（反応材）と加熱対象との間の熱伝導性を高くするために、嵌合部の厚みよりも薄い。したがって、薄い配管の端部には、厚い嵌合部が接触した状態で配置される（重なり合っている）。そのため、配管におけるその嵌合部と重なっている部分を利用して、薄い配管の端部を溶接によって接続管又は反応器のケーシングと好適に接合できる。また、反応器の加熱対象側には薄い配管が配置されているが、反応器内の圧力が最も高くなる反応器内の隅の箇所（薄い配管の端部）には厚い嵌合部が重なり合っているので、その高い圧力に耐えることができる。このように、この化学蓄熱装置は、加熱対象の外周部を構成する配管の端部に厚い嵌合部を配置させた構造とすることにより、薄い配管でも溶接接合が可能かつ耐圧性能が低下しない。
　本発明の上記化学蓄熱装置では、嵌合部は、配管の内周側に挿入される構成としてもよい。この構成の場合、嵌合部の外周側に配管が配置される構造となるので、製造し易い。
　本発明の上記化学蓄熱装置では、嵌合部の先端と加熱対象の端面との間に隙間を設けると好適である。嵌合部を配管の内周側に挿入した構造の場合、嵌合部の先端を加熱対象の端面に接触させた状態にすると、配管内の温度が上昇したときに嵌合部や加熱対象の熱膨張によって加熱対象等を損傷する恐れがある。そこで、このような損傷を防止するために、その熱膨張を考慮して、嵌合部の先端と加熱対象の端面との間に隙間を設けておく。
　本発明の上記化学蓄熱装置では、嵌合部は、配管の外周側に挿入される構成としてもよい。この構成の場合、薄い配管が内周側に配置される構造となるので、配管内を流れる流体の速度が抑えられ、加熱対象に対する暖機性能が向上する。
　本発明によれば、加熱対象の外周部を構成する配管の端部に厚い嵌合部を配置させた構造とすることにより、薄い配管でも溶接接合が可能かつ耐圧性能が低下しない。
本実施の形態に係る化学蓄熱装置を備える排気ガス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及び反応器周辺の側断面図である。 第２の実施の形態に係るＤＯＣ及び反応器周辺の側断面図である。 第３の実施の形態に係るＤＯＣ及び反応器周辺の側断面図である。 第４の実施の形態に係るＤＯＣ及び反応器周辺の側断面図である。
　以下、図面を参照して、本発明に係る化学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、本発明に係る化学蓄熱装置を、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備えられる化学蓄熱装置に適用する。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]と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、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及び化学蓄熱装置の反応器周辺の構造が異なる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ガス浄化システム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触媒（ＡＳＣ）７を有している。なお、これらＤＯＣ４、ＤＰＦ５、ＳＣＲ６、ＡＳＣ７が配設される各部分は、配設されない部分の排気管３の径よりも大きくなっている。
　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。ＤＯＣ４の構造については、下記の各実施の形態で詳細に説明する。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（ＮＨ３）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、排気ガス浄化システム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、排気ガス浄化システム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する。
　反応器９は、ＤＯＣ４の外周部の全周に設けられ、断面形状がＤＯＣ４を囲むドーナツ形状（環状）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。反応器９は、アンモニア（反応媒体）と化学反応する反応材（蓄熱材）９ａを有しており、この反応材９ａがケーシング９ｂに収納されている。反応材９ａとケーシング９ｂとの間に、断熱材等を設けてもよい。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は、ＤＯＣ４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。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（ＭＣｌ２）、２価の臭化物（ＭＢｒ２）、２価のヨウ化物（ＭＩ２）であり、ＭはＭｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｕ、Ｃｒ等が適している。なお、ケーシング９ｂの構造については、下記の各実施の形態で詳細に説明する。
　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。なお、吸着器１０には、吸着器１０内の圧力を検出する圧力センサ（図示せず）が設けられている。
　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。
　それでは、図２を参照して、第１の実施の形態に係るＤＯＣ４、反応器９のケーシング９ｂ及びその周辺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及び反応器周辺の側断面図である。
　ＤＯＣ４は、円柱形状のハニカム基材４ａに酸化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、セラミックである。ハニカム基材４ａの外周部には、ＤＯＣ４の外周面を構成する円筒形状のＤＯＣ用排気管１３が配設される。ＤＯＣ用排気管１３の内径は、ハニカム基材４ａの外径に応じて決まる。ＤＯＣ用排気管１３の排気ガスの流れる方向の長さは、反応器９（ケーシング９ｂの上流側の側面と下流側の側面間）の長さに応じて決まり、ハニカム基材４ａの長さよりも長い。したがって、ＤＯＣ用排気管１３内にハニカム基材４ａが配設されると、ＤＯＣ用排気管１３の上流側と下流側の各端部にはハニカム基材４ａが配置されない部分が存在する。ＤＯＣ用排気管１３の材料は、排気管３と同じ材料であり、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）である。ＤＯＣ用排気管１３の厚みは、反応器９（反応材９ａ）とＤＯＣ４との間の熱伝導性を高くするために、排気管３の厚み（例えば、数ミリ）より薄く、例えば、コンマ数ミリである。なお、第１の実施の形態では、ＤＯＣ用排気管１３が特許請求の範囲に記載する加熱対象の外周部を構成する配管に相当する。
　ＤＯＣ４は、上記したように、上流側や下流側の排気管３よりも大きい径を有している。したがって、ＤＯＣ用排気管１３の径は、上流側や下流側の排気管３の径よりも大きい。そのため、その径の異なるＤＯＣ用排気管１３と排気管３とを接続するために、ＤＯＣ用排気管１３の上流側には上流側フランジ管１４が配設され、下流側には下流側フランジ管１５が配設される。
　上流側フランジ管１４及び下流側フランジ管１５は、ＤＯＣ４を上流側の排気管３と下流側の排気管３間に配設するための部材であり、それぞれ接続管である。また、上流側フランジ管１４及び下流側フランジ管１５は、反応器９のケーシング９ｂの一部（側面）を構成する部材（側面ケーシング部１４ｅ，１５ｅ）と一体化されている。上流側フランジ管１４は、ＤＯＣ用排気管１３の上流側の端部（ハニカム基材４ａが配置されない部分）の内側に挿入された状態でＤＯＣ用排気管１３に溶接接合される。また、下流側フランジ管１５は、ＤＯＣ用排気管１３の下流側の端部（ハニカム基材４ａが配置されない部分）の内側に挿入された状態でＤＯＣ用排気管１３に溶接接合される。上流側フランジ管１４と下流側フランジ管１５は、同じ形状を有している。
　各フランジ管１４，１５は、大径部１４ａ，１５ａ、テーパ部１４ｂ，１５ｂ、小径部１４ｃ，１５ｃ、取付部１４ｄ，１５ｄ、側面ケーシング部１４ｅ，１５ｅからなる。大径部１４ａ，１５ａは、ＤＯＣ用排気管１３に対応した円筒部分であり、ＤＯＣ用排気管１３の内周面に嵌り合う外径を有している。テーパ部１４ｂ，１５ｂは、大径部１４ａ，１５ａと小径部１４ｃ，１５ｃとを繋ぐ部分であり、大径部１４ａ，１５ａの径から小径部１４ｃ，１５ｃの径まで変化する径を有している。小径部１４ｃ，１５ｃは、排気管３に対応した円筒部分であり、上流側や下流側の排気管３の内径と同じ内径を有している。取付部１４ｄ，１５ｄは、上流側や下流側の排気管３の取付部（図示せず）と結合するための部分であり、締結するためのボルト孔を有している。側面ケーシング部１４ｅ，１５ｅは、ケーシング９ｂの側面を構成する部分であり、大径部１４ａ，１５ａの外周面の全周に垂直に設けられている。フランジ管１４，１５の材料は、排気管３と同じ材料であり、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）である。フランジ管１４，１５（特に、大径部１４ａ，１５ａ）の厚みは、排気管３の厚みと同程度であり、例えば、数ミリである。
　大径部１４ａ，１５ａの先端部分は、嵌合部１４ｆ，１５ｆとなっている。嵌合部１４ｆ，１５ｆは、ＤＯＣ用排気管１３の端部の内周側に嵌り合う部分である。嵌合部１４ｆ，１５ｆは、その外周面がＤＯＣ用排気管１３の内周面に接触した状態でＤＯＣ用排気管１３に挿入されている。そして、ＤＯＣ用排気管１３の各端部が、フランジ管１４，１５の側面ケーシング部１４ｅ，１５ｅの内側面と嵌合部１４ｆ，１５ｆとの間の角部に対して全周の溶接Ｗ，Ｗによって接合され、ＤＯＣ用排気管１３の各端部に各フランジ管１４，１５が取り付けられている。このような構造とすることにより、嵌合部１４ｆ，１５ｆとＤＯＣ用排気管１３の各端部とは、重なり合う部分（オーバラップ部分）ができる。すなわち、ＤＯＣ用排気管１３における嵌合部１４ｆ，１５ｆと重なる部分が、フランジ管１４、１５に一体化された側面ケーシング部１４ｅ，１５ｅと全周に亘り溶接されている。
　特に、嵌合部１４ｆ，１５ｆは、先端が触媒４のハニカム基材４ａに接触しないように挿入されており、先端とハニカム基材４ａの側端面との間には隙間Ｇ，Ｇができる。この隙間Ｇ，Ｇができるように、ＤＯＣ用排気管１３の長さ及びハニカム基材４ａの長さに基づいて、大径部１４ａ，１５ａの外周面に側面ケーシング部１４ｅ，１５ｅを設ける位置が調整される。
　オーバラップ部分を設ける理由について説明する。反応器９内では、圧力が数Ｍパスカル程度まで高くなる。特に、反応器９内の隅の部分の圧力が特に高くなる。しかし、ＤＯＣ用排気管１３は、熱伝導性を高くするために薄い。そこで、嵌合部１４ｆ，１５ｆとＤＯＣ用排気管１３の各端部とをオーバラップさせて、厚い嵌合部１４ｆ，１５ｆで薄いＤＯＣ用排気管１３の各端部（反応器９内の隅の部分）を下側から支持することによって、反応器９内で発生する高い圧力に耐えうる十分な耐圧性能を持たせている。また、薄いＤＯＣ用排気管１３が、溶接によって側面ケーシング部１４ｅ，１５ｅと接合される。そこで、その溶接箇所においては薄いＤＯＣ用排気管１３に厚い嵌合部１４ｆ，１５ｆを重なり合わせることによって、薄いＤＯＣ用排気管１３での溶接を可能としている。ちなみに、溶接によって薄いＤＯＣ用排気管１３に穴があいたとしても、嵌合部１４ｆ，１５ｆがあるので、問題ない。
　隙間Ｇを設ける理由について説明する。排気ガスの温度が高くなると、フランジ管１４，１５やハニカム基材４ａは各熱膨張係数に応じて膨張する。特に、ステンレス等で形成されるフランジ管１４，１５のほうが、セラミック等で形成されるハニカム基材４ａよりも膨張する。排気ガスの温度が高くなって、嵌合部１４ｆ，１５ｆが熱膨張で伸びると、嵌合部１４ｆ，１５ｆの先端がハニカム基材４ａの側端面に接触し、ハニカム基材４ａを損傷させる可能性がある。そこで、隙間Ｇ，Ｇを予め設けておくことになり、排気ガスの温度が高くなっても、嵌合部１４ｆ，１５ｆの先端がハニカム基材４ａの側端面に接触しないようにしている。隙間Ｇ，Ｇの長さは、フランジ管１４，１５及びハニカム基材４ａの各熱膨張係数を考慮して、排気ガスの温度が高くなった場合でも嵌合部１４ｆ，１５ｆの先端がハニカム基材４ａに接触しない十分な長さに設定される。また、隙間Ｇ，Ｇの部分については薄いＤＯＣ用排気管１３が厚い嵌合部１４ｆ，１５ｆで支持されていないので、隙間Ｇ，Ｇが長すぎると、反応器９内の圧力によってＤＯＣ用排気管１３が変形するおそれがある。そこで、このような変形がないように、隙間Ｇ，Ｇの長さは、長くなり過ぎないように設定される。
　反応器９のケーシング９ｂは、各フランジ管１４，１５の側面ケーシング部１４ｅ，１５ｅ間に円筒形状の上面ケーシング部１６が配置されて接合されることによって構成される。このケーシング９ｂ内に、ＤＯＣ用排気管１３の外周面に沿って全周に反応材９ａが収納される。ＤＯＣ用排気管１３の外周面の全周に接するように配設された反応材９ａは、薄いＤＯＣ用排気管１３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、ＤＯＣ用排気管１３の内周面の全周に接するように配設されている。
　以上のように構成した化学蓄熱装置８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２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２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、ＤＯＣ用排気管１３に伝わり、ＤＯＣ用排気管１３からＤＯＣ４に伝わる。特に、ＤＯＣ用排気管１３は、薄いので、熱が伝わり易い。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内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。
　排気ガスの温度が高くなると、各フランジ管１４，１５が熱膨張し、嵌合部１４ｆ，１５ｆがＤＯＣ４側に伸びる。この際、フランジ管１４，１５よりも熱膨張しないが、ＤＯＣ４のハニカム基材４ａも熱膨張する。しかし、隙間Ｇ，Ｇが設けられているので、嵌合部１４ｆ，１５ｆの先端がハニカム基材４ａに接触することはなく、ハニカム基材４ａが損傷するようなことはない。また、反応器９内の圧力が高くなると、特に、隅の部分の圧力が高くなる。しかし、その隅の部分には薄いＤＯＣ用排気管１３の内側に厚い嵌合部１４ｆ，１５ｆが配置されているので、その高い圧力に十分に耐えることができる。
　この第１の実施の形態に係る構造によれば、ＤＯＣ４の外周部を構成するＤＯＣ用排気管１３の端部の内周側に嵌合部１４ｆ，１５ｆを挿入して、薄いＤＯＣ用排気管１３の内側に厚い嵌合部１４ｆ，１５ｆを配置させた構造とすることにより、薄いＤＯＣ用排気管１３でも溶接接合が可能かつ耐圧性能が低下しない。また、この構造によれば、フランジ管１４，１５の嵌合部１４ｆ，１５ｆの外周側にＤＯＣ用排気管１３が配置される構造となるので、製造し易い。また、この構造によれば、嵌合部１４ｆ，１５ｆの先端とＤＯＣ４のハニカム基材４ａとの間に隙間Ｇ，Ｇを設けておくことにより、嵌合部１４ｆ，１５ｆやハニカム基材４ａが熱膨張しても、嵌合部１４ｆ，１５ｆの先端がハニカム基材４ａに接触することはなく、嵌合部１４ｆ，１５ｆによってハニカム基材４ａを損傷するようなことはない。
　なお、ＤＯＣ用排気管１３が薄いので、反応器９(反応材９ａ)とＤＯＣ４との間の熱伝導性が高い。そのため、反応器９でＤＯＣ４を外周部から加熱する場合でも、反応材９ａからの熱を薄いＤＯＣ用排気管１３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ＤＯＣ４、反応器９のケーシング９ｂ及びその周辺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ＤＯＣ及び反応器周辺の側断面図である。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と比較すると、反応器９のケーシング９ｂの一部（側面）がフランジ管に一体で構成されていない点が異なる。なお、ＤＯＣ４及びＤＯＣ用排気管２３は、第１の実施の形態と同様の構造なので、説明を省略する。また、化学蓄熱装置８の動作についても、第１の実施の形態と同様の動作なので、説明を省略する。第２の実施の形態では、ＤＯＣ用排気管２３が特許請求の範囲に記載する加熱対象の外周部を構成する配管に相当する。
　第２の実施の形態に係る構造では、径の異なるＤＯＣ用排気管２３とその上流側や下流側の排気管３とを接続するために、ＤＯＣ用排気管２３の上流側には上流側フランジ管２４が配設され、下流側には下流側フランジ管２５が配設される。上流側フランジ管２４及び下流側フランジ管２５は、それぞれ接続管であり、第１の実施の形態に係る上流側フランジ管１４及び下流側フランジ管１５と比較すると、ケーシング９ｂの一部（側面）を構成する部分を有していない点が異なる。したがって、各フランジ管２４，２５は、大径部２４ａ，２５ａ（一部が嵌合部２４ｆ，２５ｆ）、テーパ部２４ｂ，２５ｂ、小径部２４ｃ，２５ｃ、取付部２４ｄ，２５ｄからなる。大径部２４ａ，２５ａ、テーパ部２４ｂ，２５ｂ、小径部２４ｃ，２５ｃ、取付部２４ｄ，２５ｄ、嵌合部２４ｆ，２５ｆは、第１の実施の形態で説明した大径部１４ａ，１５ａ、テーパ部１４ｂ，１５ｂ、小径部１４ｃ，１５ｃ、取付部１４ｄ，１５ｄ、嵌合部１４ｆ，１５ｆと同様の構造を有するので、説明を省略する。
　反応器９のケーシング９ｂは、上流側の側面ケーシング部２７と下流側の側面ケーシング部２８の間に円筒形状の上面ケーシング部２６が配置されて接合されることによって構成される。側面ケーシング部２７，２８は、所定の厚さを有するドーナツ形状（環状）であり、フランジ管２４，２５の大径部２４ａ，２５ａの外周面に嵌り合う孔を有している。この側面ケーシング部２７，２８は、その孔の内周面が大径部２４ａ，２５ａの外周面に接触した状態でＤＯＣ用排気管２３に挿入されている。そして、この側面ケーシング部２７，２８の外側面における各端部と大径部２４ａ，２５ａの外周面との間が全周の溶接Ｗ，Ｗによって接合され、フランジ管２４，２５に側面ケーシング部２７，２８が取り付けられている。
　各フランジ管２４，２５の嵌合部２４ｆ，２５ｆは、その外周面がＤＯＣ用排気管２３の内周面に接触した状態で挿入されている。そして、ＤＯＣ用排気管２３の各端部が、側面ケーシング部２７，２８の内側面とフランジ管２４、２５との間の角部に対して全周の溶接Ｗ，Ｗによって接合され、ＤＯＣ用排気管２３の各端部に各フランジ管２４，２５が取り付けられている。このような構造とすることにより、嵌合部２４ｆ，２５ｆとＤＯＣ用排気管２３の各端部とは、オーバラップ部分ができる。すなわち、ＤＯＣ用排気管２３における嵌合部２４ｆ，２５ｆと重なる部分が、フランジ管１４、１５に固定された側面ケーシング部２７、２８と全周に亘り溶接されている。また、第１の実施の形態に係る構造と同様に、嵌合部２４ｆ，２５ｆの先端と触媒４のハニカム基材４ａとの間には隙間Ｇ，Ｇができるようにしている。この隙間Ｇ，Ｇができるように、ＤＯＣ用排気管２３の長さ及びハニカム基材４ａの長さに基づいて、各フランジ管２４，２５の大径部２４ａ，２５ａに側面ケーシング部２７，２８を配置させる位置が調整される。
　この第２の実施の形態に係る構造によれば、第１の実施の形態に係る構造と同様の効果を有している。
　次に、図４を参照して、第３の実施の形態に係るＤＯＣ４、反応器９のケーシング９ｂ及びその周辺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ＤＯＣ及び反応器周辺の側断面図である。第３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と比較すると、反応器９のケーシング９ｂの一部（側面）がフランジ管に一体で構成されていない点及び嵌合部がそのケーシング９ｂの一部に一体に構成されている点が異なる。なお、ＤＯＣ４及びＤＯＣ用排気管３３は、第１の実施の形態と同様の構造なので、説明を省略する。また、化学蓄熱装置８の動作についても、第１の実施の形態と同様の動作なので、説明を省略する。第３の実施の形態では、ＤＯＣ用排気管３３が特許請求の範囲に記載する加熱対象の外周部を構成する配管に相当する。
　第３の実施の形態に係る構造では、径の異なるＤＯＣ用排気管３３とその上流側や下流側の排気管３とを接続するために、ＤＯＣ用排気管３３の上流側には上流側フランジ管３４が配設され、下流側には下流側フランジ管３５が配設される。上流側フランジ管３４及び下流側フランジ管３５は、第１の実施の形態に係る上流側フランジ管１４及び下流側フランジ管１５と比較すると、反応器９のケーシング９ｂの一部（側面）を構成する部分を有していない点及び大径部の先端部分が嵌合部になっていない点が異なる。各フランジ管３４，３５は、大径部３４ａ，３５ａ、テーパ部３４ｂ，３５ｂ、小径部３４ｃ，３５ｃ、取付部３４ｄ，３５ｄ、接合部３４ｇ，３５ｇからなる。テーパ部３４ｂ，３５ｂ、小径部３４ｃ，３５ｃ、取付部３４ｄ，３５ｄは、第１の実施の形態で説明したテーパ部１４ｂ，１５ｂ、小径部１４ｃ，１５ｃ、取付部１４ｄ，１５ｄと同様の構造を有するので、説明を省略する。
　大径部３４ａ，３５ａの先端には、接合部３４ｇ，３５ｇが繋がっている。接合部３４ｇ，３５ｇは、フランジ管３４，３５をケーシング９ｂ（ひいては、ケーシング９ｂを介してＤＯＣ用排気管３３）に接合するための部分であり、大径部３４ａ，３５ａの先端から外周側に垂直に延びる部材である。
　反応器９のケーシング９ｂは、上流側の側面ケーシング部３７と下流側の側面ケーシング部３８の間に円筒形状の上面ケーシング部３６が配置されて接合されることによって構成される。側面ケーシング部３７，３８は、側面部３７ａ，３８ａと嵌合部３７ｂ，３８ｂからなり、第２の実施の形態に係る側面ケーシング部２７，２８と同様にドーナツ形状（環状）の部分を有するとともにそのドーナツ形状部分の内周側の端部に円筒部分を有している。この側面ケーシング部３７，３８におけるドーナツ形状部分が、側面部３７ａ，３８ａであり、ケーシング９ｂの側面となる部分である。この側面部３７ａ，３８ａの外側に、各フランジ管３４，３５の接合部３４ｇ，３５ｇが接触した状態で配置されている。そして、接合部３４ｇ，３５ｇの各先端部と側面部３７ａ，３８ａの外周面との間が全周の溶接Ｗ，Ｗによって接合され、フランジ管３４，３５に側面ケーシング部３７，３８が取り付けられている。
　側面ケーシング部３７，３８における円筒部分が、嵌合部３７ｂ，３８ｂとなっており、ＤＯＣ用排気管３３の端部の内周側に嵌り合う部分である。嵌合部３７ｂ，３８ｂは、ＤＯＣ用排気管３３の内周側に嵌り合う外径を有している。嵌合部３７ｂ，３８ｂは、その外周面がＤＯＣ用排気管３３の内周面に接触した状態でＤＯＣ用排気管３３に挿入されている。そして、ＤＯＣ用排気管３３の各端部が、側面ケーシング部３７，３８の側面部３７ａ，３８ａの内側面と嵌合部３７ｂ、３８ｂとの間の角部に対して全周の溶接Ｗ，Ｗによって接合され、ＤＯＣ用排気管３３の各端部に側面ケーシング部３７，３８（ひいては、各フランジ管３４，３５）が取り付けられている。この実施形態においては、フランジ管３４及び側面ケーシング部３７の組合せ、及び、フランジ管３５及び側面ケーシング部３８の組合せがそれぞれ接続管を構成している。この接続管は、側面ケーシング部と一体化されている。このような構造とすることにより、嵌合部３７ｂ，３８ｂとＤＯＣ用排気管３３とは、オーバラップ部分ができる。すなわち、ＤＯＣ用排気管３３における嵌合部３７ｂ，３８ｂと重なる部分が、側面ケーシング部３７、３８の側面部３７ａ，３８ａと全周に亘り溶接されている。また、第１の実施の形態に係る構造と同様に、嵌合部３７ｂ，３８ｂの先端が触媒４のハニカム基材４ａとの間には隙間Ｇ，Ｇができるようにしている。この隙間Ｇ，Ｇができるように、ＤＯＣ用排気管３３の長さ及びハニカム基材４ａの長さに基づいて、側面ケーシング部３７，３８の嵌合部３７ｂ，３８ｂの長さが調整される。
　この第３の実施の形態に係る構造によれば、第１の実施の形態に係る構造と同様の効果を有している。
　次に、図５を参照して、第４の実施の形態に係るＤＯＣ４、反応器９のケーシング９ｂ及びその周辺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ＤＯＣ及び反応器周辺の側断面図である。第４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と比較すると、各フランジ管の嵌合部がＤＯＣ用排気管の外側に挿入される点が異なる。なお、ＤＯＣ４、ＤＯＣ用排気管４３及びケーシング９ｂは、第１の実施の形態と同様の構造なので、説明を省略する。また、化学蓄熱装置８の動作についても、第１の実施の形態と同様の動作なので、説明を省略する。第４の実施の形態では、ＤＯＣ用排気管４３が特許請求の範囲に記載する加熱対象の外周部を構成する配管に相当する。
　第４の実施の形態に係る構造では、径の異なるＤＯＣ用排気管４３とその上流側や下流側の排気管３とを接続するために、ＤＯＣ用排気管４３の上流側には上流側フランジ管４４が配設され、下流側には下流側フランジ管４５が配設される。上流側フランジ管４４及び下流側フランジ管４５は、それぞれ接続管であり、第１の実施の形態に係る上流側フランジ管１４及び下流側フランジ管１５と比較すると、嵌合部４４ｆ，４５ｆをＤＯＣ用排気管４３の外側に配置させる点が異なる。各フランジ管４４，４５は、大径部４４ａ，４５ａ（一部が嵌合部４４ｆ，４５ｆ）、テーパ部４４ｂ，４５ｂ、小径部４４ｃ，４５ｃ、取付部４４ｄ，４５ｄ、側面ケーシング部４４ｅ，４５ｅからなる。テーパ部４４ｂ，４５ｂ、小径部４４ｃ，４５ｃ、取付部４４ｄ，４５ｄ、側面ケーシング部４４ｅ，４５ｅは、第１の実施の形態で説明したテーパ部１４ｂ，１５ｂ、小径部１４ｃ，１５ｃ、取付部１４ｄ，１５ｄ、側面ケーシング部１４ｅ，１５ｅと同様の構造を有するので、説明を省略する。大径部４４ａ，４５ａは、ＤＯＣ用排気管４３に対応した円筒部分であり、ＤＯＣ用排気管４３の外周面に嵌り合う内径を有している。
　大径部４４ａ，４５ａの先端部分は、嵌合部４４ｆ，４５ｆとなっている。嵌合部４４ｆ，４５ｆは、ＤＯＣ用排気管４３の端部の外周側に嵌り合う部分である。嵌合部４４ｆ，４５ｆは、その内周面がＤＯＣ用排気管４３の外周面に接触した状態でＤＯＣ用排気管４３に挿入されている。そして、ＤＯＣ用排気管４３の各端部の先端と各フランジ管４４，４５の大径部４４ａ，４５ａの内周面との間が全周の溶接Ｗ，Ｗによって接合され、ＤＯＣ用排気管４３の各端部に各フランジ管４４，４５が取り付けられている。このような構造とすることにより、嵌合部４４ｆ，４５ｆとＤＯＣ用排気管４３とは、オーバラップ部分ができる。すなわち、ＤＯＣ用排気管４３における嵌合部４４ｆ，４５ｆと重なる部分が、フランジ管４４、４５と全周に亘り溶接されている。この嵌合部４４ｆ，４５ｆの長さは、少なくともハニカム基材４ａの側端面の位置まで届く長さとし、ハニカム基材４ａの側端面の位置より少し内側まで入る長さとしてもよい。嵌合部４４ｆ，４５ｆをこのような長さとするのは、嵌合部４４ｆ，４５ｆの長さがハニカム基材４ａの側端面の位置よりも短いと、反応器９内の圧力を薄いＤＯＣ用排気管４３だけで受ける部分ができるからである。
　この第４の実施の形態に係る構造によれば、ＤＯＣ４の外周部を構成するＤＯＣ用排気管４３の端部の外周側に嵌合部４４ｆ，４５ｆを挿入して、薄いＤＯＣ用排気管４３の外側に厚い嵌合部４４ｆ，４５ｆを配置させた構造とすることにより、薄いＤＯＣ用排気管４３でも溶接接合が可能かつ耐圧性能が低下しない。また、この構造によれば、ＤＯＣ用排気管４３の外周側にフランジ管４４，４５が配置される構造となるので、ＤＯＣ用排気管４３（ハニカム基材４ａ）の径が同じあれば、排気ガスが流れる流路断面の面積が大きくなるので、排気ガスの流速が抑えられ、暖機性能が向上する。また、この構造によれば、嵌合部４４ｆ，４５ｆがハニカム基材４ａよりも外側に配置されているので、嵌合部４４ｆ，４５ｆの先端がハニカム基材４ａに接触する可能性がなく。熱膨張した嵌合部４４ｆ，４５ｆによってハニカム基材４ａを損傷するようなことはない。
　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、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、車両以外の排気ガス浄化システムにも適用できる。また、排気ガス浄化システム以外にも適用できる。
　また、本実施の形態では化学蓄熱装置の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、本実施の形態では化学蓄熱装置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、アルコール、水等の他の媒体でもよい。また、本実施の形態では反応器をＤＯＣの外周部の全周に設ける構成としたが、全周に設けない構成でもよい。
　また、本実施の形態では嵌合部及びＤＯＣ（加熱対象）の外周部を構成するＤＯＣ用排気管（配管）の構造として４つの形態を示したが、嵌合部及び加熱対象の外周部を構成する配管の構造について配管の端部に嵌合部が挿入される構造であれば、様々な構造が適用可能である。また、配管の端部と溶接される対象も、嵌合部を有する接続管、又は、反応器のケーシングであればよく、ケーシングの一部、例えば側面部は接続管と一体化されていることもできるし、接続管と溶接等により固定されていることもできる。
　また、上記実施形態では、配管の端部を、側面ケーシング部と嵌合部との角部に溶接する構成として示したが、これに限られず、互いに嵌合する２部材を、その重なっている部分で溶接してそれらを一体化しても良い。
　また、第４の実施の形態では第１の実施の形態と同様の構造を持つフランジ管の嵌合部をＤＯＣ用排気管の外周側に挿入する構成としたが、第２の実施の形態と同様の構造を持つフランジ管の嵌合部をＤＯＣ用排気管の外周側に挿入する構成としてもよし、第３の実施の形態と同様の構造を持つ側面ケーシング部の嵌合部をＤＯＣ用排気管の外周側に挿入する構成としてもよい。
　１…排気ガス浄化システム、２…エンジン、３…排気管、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、１３，２３，３３，４３…ＤＯＣ用排気管、１４，２４，３４，４４…上流側フランジ管、１４ａ，２４ａ，３４ａ，４４ａ…大径部、１４ｂ，２４ｂ，３４ｂ，４４ｂ…テーパ部、１４ｃ，２４ｃ，３４ｃ，４４ｃ…小径部、１４ｄ，２４ｄ，３４ｄ，４４ｄ…取付部、１４ｅ，４４ｅ…側面ケーシング部、１４ｆ，２４ｆ，４４ｆ…嵌合部、３４ｇ…接合部、１５，２５，３５，４５…下流側フランジ管、１５ａ，２５ａ，３５ａ，４５ａ…大径部、１５ｂ，２５ｂ，３５ｂ，４５ｂ…テーパ部、１５ｃ，２５ｃ，３５ｃ，４５ｃ…小径部、１５ｄ，２５ｄ，３５ｄ，４５ｄ…取付部、１５ｅ，４５ｅ…側面ケーシング部、１５ｆ，２５ｆ，４５ｆ…嵌合部、３５ｇ…接合部、１６，２６，３６，４６…上面ケーシング部、２７，２８，３７，３８…側面ケーシング部、３７ａ，３８ａ…側面部、３７ｂ，３８ｂ…嵌合部。

Claims (4)

  1. 　加熱対象を収容する配管と、
    　前記配管の外周面上に配置され反応媒体と化学反応して熱を発生する反応材、及び、前記反応材を覆うケーシングを有する反応器と、
    　前記反応器に接続され、吸着材で前記反応媒体を吸着して貯蔵する吸着器と、
    　前記配管の端部に嵌合する嵌合部を有する接続管と、
    　を備え、
    　前記配管における前記嵌合部と重なっている部分が、前記接続管又は前記ケーシングと溶接によって接合され、
    　前記配管の厚みは、前記嵌合部の厚みよりも薄い化学蓄熱装置。
  2. 　前記嵌合部は、前記配管の内周側に挿入される請求項１に記載の化学蓄熱装置。
  3. 　前記嵌合部の先端と前記加熱対象の端面との間に隙間を設ける請求項２に記載の化学蓄熱装置。
  4. 　前記嵌合部は、前記配管の外周側に挿入される請求項１に記載の化学蓄熱装置。
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