WO2014203754A1 - 化学蓄熱装置 - Google Patents

化学蓄熱装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014203754A1
WO2014203754A1 PCT/JP2014/065143 JP2014065143W WO2014203754A1 WO 2014203754 A1 WO2014203754 A1 WO 2014203754A1 JP 2014065143 W JP2014065143 W JP 2014065143W WO 2014203754 A1 WO2014203754 A1 WO 2014203754A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reactor
ammonia
introduction
storage device
heat storage
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/065143
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
鈴木　秀明
研二 森
Original Assignee
株式会社豊田自動織機
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社豊田自動織機 filed Critical 株式会社豊田自動織機
Priority to US14/897,292 priority Critical patent/US20160131439A1/en
Priority to EP14813311.9A priority patent/EP3012569A4/en
Publication of WO2014203754A1 publication Critical patent/WO2014203754A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • 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
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • 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
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—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
    • F01N3/103—Oxidation catalysts for HC and CO only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • 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
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—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
    • 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
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/10—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a heat accumulator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • 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
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—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
    • F01N3/24—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 constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
    • F01N3/2842—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration specially adapted for monolithic supports, e.g. of honeycomb type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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.
  • 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 first container in which a catalyst body is disposed in a gas passage pipe through which exhaust gas flows, and an adsorbent that generates heat and absorbs heat by adsorbing / desorbing water as an adsorbed medium on the upstream side.
  • a catalyst heating apparatus in which a second container and a first container that are disposed and contain an adsorbed medium are communicated with each other through a communication pipe in which an on-off valve is disposed.
  • a reactor (reactant) is arranged on the entire circumference of the outer peripheral portion of the heating target in order to improve the temperature rise performance for the heating target such as a catalyst and the assembly of the reactor. Is heated from the outer periphery.
  • the reaction medium disposed on the entire circumference of the outer peripheral portion has one reaction medium inlet, the reaction medium must be supplied from the one inlet.
  • the reaction material Since the reaction material is arranged in a circumferential shape and there is a difference in the distance between the introduction port and the reaction material depending on the position where the reaction material is arranged, the reaction material farther away from the introduction port is slower to transmit the reaction medium, It is difficult for the reaction medium to be transmitted to the entire reaction material disposed on the outer periphery of the heating target. For this reason, the chemical reaction between the reaction medium and the reaction material may be biased depending on the position where the reaction material is arranged, and there is a possibility that heating unevenness (and thus temperature increase unevenness) may occur with respect to the heating target. As a result, it is not possible to quickly raise the temperature of the entire heating target (particularly, the side farther from the inlet).
  • an object of the present invention is to provide a chemical heat storage device that facilitates transmission of the reaction medium to the entire reaction material.
  • a chemical heat storage device is a chemical heat storage device that heats a heating target disposed in a pipe, and stores a reaction material that chemically reacts with the reaction medium to generate heat, and the reaction medium.
  • An adsorber that adsorbs and stores the adsorbent with an adsorbent, and a connecting pipe that connects the adsorber and the reactor, and the reactor is disposed on the outer peripheral surface of the portion of the pipe where the heating target is disposed.
  • the reactor is provided with a plurality of inlets through which the reaction medium is introduced.
  • the chemical heat storage device heats the heating target from the outer periphery.
  • This chemical heat storage device includes an adsorber and a reactor, and the adsorber and the reactor are connected by a connecting pipe.
  • the reaction medium is adsorbed with an adsorbent and stored.
  • the reactor when the reaction medium is introduced from the adsorber through the connecting pipe, the reaction material and the reaction medium chemically react to generate heat.
  • the reactor is disposed on the outer periphery of the heating target.
  • the reactor is provided with a plurality of inlets for introducing the reaction medium. This inlet may also serve as an outlet for leading out the reaction medium.
  • reaction material is circumferentially arranged on the outer periphery of the object to be heated, since there are a plurality of reaction medium introduction ports, the reaction material is arranged compared to the case where there is only one introduction port.
  • the distance difference between the introduction port and the reaction material depending on the position can be reduced, and the reaction material supplying the reaction medium per one introduction port can be reduced. Therefore, the difference in the speed at which the reaction medium is transmitted depending on the position where the reaction material is disposed is reduced, and the reaction medium is easily transmitted to the entire reaction material.
  • the chemical heat storage device can easily transmit the reaction medium to the entire reaction material by providing a plurality of reaction medium inlets in the reactor, and can suppress uneven heating (and hence uneven temperature increase) for the object to be heated.
  • the heating efficiency of the heating target by the chemical heat storage device is improved, and the entire heating target can be quickly heated.
  • the reactor surrounds the outer peripheral surface of the portion of the pipe over the entire circumference in the circumferential direction, and the plurality of inlets are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the reactor. It is preferable to arrange so as to be.
  • the plurality of introduction ports are arranged at equal intervals in the circumferential direction, the difference in distance between the introduction port and the reaction material due to the circumferential position where the reaction material is arranged can be minimized.
  • the reaction medium can be easily transmitted more quickly to the entire reaction material.
  • the plurality of inlets be arranged at positions other than the lower part in the gravity direction of the reactor so as to avoid the blocking of the inlet by the reaction material.
  • the introduction port When the introduction port is arranged at the lower part (gravity direction) of the reactor, the introduction port may be blocked by a substance (for example, a reaction material) inside the reactor. Accordingly, by arranging a plurality of inlets other than the lower part of the reactor, the inlets can be blocked.
  • the reactor is divided into a plurality of areas in which the reaction medium can move according to a plurality of inlets, and the plurality of inlets are provided in each of the divided areas. It is.
  • the reaction medium may be supplied to the reaction material in each area.
  • the introduction port is provided for each of the divided areas, the reaction medium can be introduced from each introduction port for each area, and the reaction material supplying the reaction medium per one introduction port can be reduced ( It is sufficient to supply the reaction medium only to the reaction material in the area). Therefore, the difference in the speed at which the reaction medium is transmitted depending on the position where the reaction material is disposed is reduced, the reaction medium is quickly transmitted to the reaction material in the area, and the reaction medium is more easily transmitted to the entire reaction material.
  • the reactor is provided with a lead-out port through which the reaction medium is led out, and the lead-out port has a gravity direction of the reactor so as to avoid clogging of the lead-out port by the reactant. It is suitable if it arrange
  • the outlet is provided separately from the inlet in the reactor, the flow of the reaction medium is unidirectional from the inlet to the outlet, and convection and turbulence are suppressed, and the flow of the reaction medium is smooth. become. Further, by arranging the outlet at a position other than the lower part of the reactor, the outlet can be prevented from being blocked by the substance inside the reactor.
  • the reaction medium can be easily transmitted to the entire reaction material, and uneven heating with respect to the heating target can be suppressed.
  • 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 having different configurations such as a reactor of a chemical heat storage device.
  • 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.
  • DOC diesel oxidation catalyst
  • DPF diesel exhaust particulate removal filter
  • SCR 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.
  • ASC ammonia slip catalyst
  • the exhaust pipe 3 corresponds to the piping described in the claims.
  • DOC4 is a catalyst that oxidizes HC, CO, etc. contained in the exhaust gas.
  • 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 disposed on the entire circumference of the outer peripheral surface of the exhaust pipe 3 where the DOC 4 is disposed, and the cross-sectional shape is a donut (annular) 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 includes a reaction material (heat storage material) 9a that chemically reacts with ammonia (reaction medium), and the reaction material 9a is accommodated in a casing 9b. In the reactor 9, ammonia and the reaction material 9a chemically react and chemisorb (coordinate bond) to generate heat.
  • reaction material 9a In the reactor 9, when the reaction material 9a and ammonia are combined, the reaction material 9a separates from the ammonia when the temperature exceeds a predetermined temperature and starts to release ammonia. Usually released. Each of these temperatures varies depending on the combination of the reactant 9a and ammonia.
  • the reaction material 9a is in a solid state solidified in a tablet shape.
  • a plurality of the tablet-like reaction materials 9a are arranged along the direction in which the exhaust gas flows on the outer peripheral surface of the DOC 4 (part of the exhaust pipe 3), and along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the DOC 4.
  • Are arranged side by side. Therefore, the side cross-sectional shape of the tablet-like reaction material 9a is a rectangular shape, and the normal cross-sectional shape is a divided donut shape (arc shape having a predetermined thickness).
  • the reaction material is arranged on the entire circumference of the outer peripheral surface of the DOC 4 by the multiple reaction materials 9 a arranged along the flow direction and the circumferential direction of the exhaust gas, and the cross-sectional shape becomes a donut shape surrounding the DOC 4. Yes.
  • the length in the direction in which the exhaust gas flows in the row of the reactants 9a arranged in a plurality has a length that covers the entire DOC4. Therefore, the reaction material 9 a directly disposed on the outer peripheral surface of the DOC 4 can directly warm up the entire DOC 4 through the thin exhaust pipe 3.
  • the reaction material 9a, ammonia and chemically reacted to generate heat a material that can be heated to above the activation temperature of the catalyst, for example, divalent chloride (MCl 2), the divalent bromide (MBr 2), 2 Valent iodide (MI 2 ), and M is suitably Mg, Ni, Co, Fe, Mn, Ca, Sr, Ba, Cu, Cr, or the like.
  • the casing 9b is disposed so as to cover the entire outer peripheral side of the reactor 9 and the entire upstream end and downstream end of the reactor 9, and forms a sealed space with the outer peripheral surface of the DOC 4.
  • the reaction material 9a is enclosed therein.
  • the reactor 9 is provided with a plurality of inlets or inlets and outlets that are opened with respect to the reactant 9a in order to introduce / lead ammonia.
  • the configuration of the introduction outlet or the inlet and outlet of the reactor 9 will be described in detail in the following embodiments.
  • a heat insulating material or the like may be provided between the reaction material 9a and the casing 9b.
  • 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 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.
  • One end of the connection pipe 11 passes through the casing 9b of the reactor 9 and is connected to the introduction outlet or the introduction port and the discharge port.
  • 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. Since the configuration of the connecting pipe 11 and the on-off valve 12 varies depending on the configuration of the introduction outlet or the inlet and outlet of the reactor 9, it will be described in detail in the following embodiments.
  • 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.
  • the DOC 4 that is the heating target of the chemical heat storage device 8 has a structure in which a catalyst is supported on a cylindrical honeycomb substrate 4a disposed in a thin exhaust pipe 3 having an annular cross section. is there. Therefore, a part of the exhaust pipe 3 constitutes the outer peripheral surface of the DOC 4.
  • the material of the honeycomb substrate 4a is, for example, ceramic.
  • the material of the exhaust pipe 3 is, for example, stainless steel (SUS).
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the chemical heat storage device according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a front sectional view around the reactor of the chemical heat storage device according to the first embodiment.
  • the reactor 9A is provided with two introduction outlets 9c and 9d.
  • the introduction outlets 9c and 9d serve as both an ammonia introduction port into the reactor 9A and an ammonia outlet port from the reactor 9A.
  • the two introduction outlets 9c and 9d are arranged at diagonal positions in the horizontal direction of the reactor 9A so that the arrangement intervals are equal (180 ° intervals) in the circumferential direction of the reactor 9A.
  • the two introduction outlets 9c and 9d are preferably arranged at the center position in the direction in which the exhaust gas flows in the reactor 9A.
  • the introduction outlets 9c and 9d correspond to a plurality of introduction ports described in the claims.
  • the connecting pipe 11 includes two branch pipes 11a and 11b corresponding to the two introduction outlets 9c and 9d, and one junction pipe 11c.
  • the branch pipe 11a is a pipe for one inlet / outlet 9c, and one end is connected to the inlet / outlet 9c and the other end is connected to the junction pipe 11c.
  • the branch pipe 11b is a pipe for the other inlet / outlet 9d, and one end is connected to the inlet / outlet 9d and the other end is connected to the junction pipe 11c.
  • One end of the junction pipe 11 c is connected to the branch pipe 11 a and the branch pipe 11 b, and the other end is connected to the adsorber 10.
  • An opening / closing valve 12a is disposed in the branch pipe 11a.
  • An open / close valve 12b is disposed in the branch pipe 11b.
  • One on-off valve 12 may be provided only in the junction pipe 11c.
  • the on / off valve is controlled by the ECU. 12a and 12b are opened, and ammonia is supplied from the adsorber 10 to the reactor 9A through the connecting pipe 11 (from the merging pipe 11c to the branch pipes 11a and 11b). At this time, the pressure of the adsorber 10 is higher than the pressure of the reactor 9A, and ammonia moves to the reactor 9A side.
  • a predetermined temperature a temperature set based on the activation temperature of the catalyst
  • the ammonia to be supplied is introduced from the introduction outlet 9c on one side in the horizontal direction in the reactor 9A through the branch pipe 11a in which the on-off valve 12a is opened, and the branch pipe 11b in which the on-off valve 12b is opened.
  • the inlet 9d on the other side in the horizontal direction in the reactor 9A Through the inlet 9d on the other side in the horizontal direction in the reactor 9A. Therefore, ammonia is introduced from the diagonal in the horizontal direction into the reaction material 9a disposed on the entire circumference of the outer peripheral portion of the DOC4.
  • the reaction material 9a that is separated from the introduction outlets 9c and 9d in the circumferential direction has a maximum of 90 °, so the difference in the speed at which ammonia is transmitted depending on the position where the reaction material 9a is disposed is small (from the introduction outlets 9c and 9d). There is little delay of ammonia to the reaction material 9a which is far away), and ammonia is quickly transmitted to the whole reaction material 9a.
  • the supplied ammonia and the reaction material 9a chemically react and chemisorb to generate heat.
  • there is little bias in the chemical reaction depending on the position where the reaction material 9a is arranged and there is little heat generation unevenness in the entire outer periphery of the DOC 4.
  • This heat is transmitted to the outer peripheral portion of DOC 4 (a part of exhaust pipe 3).
  • the exhaust gas can be purified by the DOC 4.
  • the reactor 9A is provided with the two inlets 9c and 9d diagonally in the horizontal direction, so that the ammonia by the position where the reactant 9a is disposed Is small, and ammonia is quickly transmitted to the entire reaction material 9a disposed on the entire circumference of the outer peripheral portion of the DOC4.
  • an uneven chemical reaction between ammonia and the reactive material 9a corresponding to the position where the reactive material 9a is disposed can be suppressed, and the chemical reaction can be promoted in the entire reactive material 9a.
  • the heating unevenness (and consequently the temperature rising unevenness) with respect to the heating target can be suppressed, the heating efficiency to the DOC 4 by the chemical heat storage device 8 is improved, and the entire DOC 4 can be rapidly heated.
  • the two inlets 9c and 9d are arrange
  • the lower portion indicates a predetermined range including the lowest point in the gravity direction of the reactor in the usage state of the chemical heat storage device.
  • FIG. 4 is a front sectional view of the periphery of the reactor of the chemical heat storage device according to the second embodiment.
  • the configuration according to the second embodiment is different from the configuration according to the first embodiment in that the area in which the ammonia can move is divided into two in the reactor 9B according to the two inlets. .
  • the reactor 9B is provided with two introduction outlets 9e and 9f similar to the two introduction outlets 9c and 9d according to the first embodiment.
  • the connecting pipe 11 has the same configuration as that of the connecting pipe 11 (two branch pipes 11a and 11b and one joining pipe 11c) according to the first embodiment.
  • the introduction outlets 9e and 9f correspond to a plurality of introduction ports described in the claims.
  • Separation walls 9g and 9h are disposed in the reactor 9B.
  • the partition wall 9g is provided between the casing 9b and the exhaust pipe 3 (the outer peripheral surface of the DOC 4) at the uppermost part in the reactor 9B.
  • the partition wall 9h is provided between the casing 9b and the exhaust pipe 3 at the lowest part in the reactor 9B.
  • the length of the partition walls 9g and 9h is the entire region in the direction in which the exhaust gas flows in the reactor 9B.
  • the reactor 9B is divided into two areas 9i and 9j by the partition walls 9g and 9h. Each area 9i, 9j has a half donut shape in cross section.
  • the partition walls 9g and 9h are formed of a material through which ammonia cannot pass, for example, stainless steel (SUS). Therefore, in the two areas 9i and 9j, ammonia can move within each area, but ammonia cannot move to the other area.
  • the partition walls 9g and 9h are preferably provided between the pallet-shaped reaction materials 9a.
  • one introduction outlet 9e is provided at a horizontal position. In the area 9i, only ammonia introduced from the introduction outlet 9e can move. In the area 9j, the other introduction outlet 9f is provided at a horizontal position. In the area 9j, only ammonia introduced from the introduction outlet 9f can move.
  • the on-off valves 12a and 12b are opened and the connection pipe 11 is connected from the adsorber 10 as in the first embodiment.
  • Ammonia is supplied to the reactor 9B.
  • the ammonia to be supplied is introduced from the inlet 9e on one side in the horizontal direction in the reactor 9B through the branch pipe 11a in which the on-off valve 12a is opened, and the branch pipe 11b in which the on-off valve 12b is opened.
  • the inlet 9f on the other side in the horizontal direction in the reactor 9B.
  • ammonia is introduced from the diagonal in the horizontal direction into the reaction material 9a disposed on the entire circumference of the outer peripheral portion of the DOC4.
  • the movement range of ammonia introduced from the introduction outlet 9e is only in the area 9i on one side.
  • the movement range of ammonia introduced from the introduction outlet 9f is only in the area 9j on the other side.
  • the reaction material 9a that is separated from the introduction outlets 9e and 9f in the circumferential direction has a maximum of 90 ° and the movement range of ammonia introduced from each of the introduction outlets 9e and 9f is narrow. There is very little difference in the speed at which ammonia is transmitted depending on where it is.
  • reaction material 9a in area 9i + reaction material 9a in area 9j the entire reaction material 9a (reaction material 9a in area 9i + reaction material 9a in area 9j).
  • the supplied ammonia and the reaction material 9a chemically react and chemisorb to generate heat.
  • there is little bias in the chemical reaction due to the position where the reaction material 9a in each area 9i, 9j is arranged, and there is little heat generation unevenness on the entire circumference of the outer periphery of the DOC4.
  • This heat is transmitted to the outer peripheral portion of DOC 4 (a part of exhaust pipe 3).
  • the exhaust gas can be purified by the DOC 4.
  • the configuration according to the second embodiment has the following effects in addition to the effects of the configuration according to the first embodiment.
  • the inside of the reactor 9B is divided into two areas 9i and 9j according to the two introduction outlets 9e and 9f, so that the introduction is made at each introduction outlet 9e and 9f.
  • the movement range of the ammonia to be carried out is narrow, and the reaction material 9a supplying ammonia per one inlet / outlet 9e, 9f can be relatively reduced (half of the whole reaction material 9a).
  • the difference in the speed at which ammonia is transmitted depending on the position where the reactant 9a is arranged in each of the areas 9i and 9j can be further reduced, and more ammonia is added to the entire reactant 9a arranged on the entire outer periphery of the DOC4. It is transmitted quickly. As a result, the deviation of the chemical reaction between ammonia and the reaction material 9a due to the position where the reaction material 9a is disposed can be further suppressed, and the chemical reaction can be further promoted in the entire reaction material 9a.
  • FIG. 5 is a front sectional view around the reactor of the chemical heat storage device according to the third embodiment.
  • the configuration according to the third embodiment differs from the configuration according to the second embodiment in the arrangement of the two introduction outlets.
  • the reactor 9C two partition walls 9m and 9n similar to the two partition walls 9g and 9h according to the second embodiment are provided. Therefore, the inside of the reactor 9C is divided into two areas 9o and 9p by the partition walls 9m and 9n, similarly to the two areas 9i and 9j according to the second embodiment.
  • the reactor 9C is provided with two introduction outlets 9k and 9l.
  • the two introduction outlets 9k and 9l are arranged side by side in the circumferential direction above the reactor 9C.
  • the two introduction outlets 9k and 9l are preferably arranged at the center position in the direction in which the exhaust gas flows in the reactor 9C.
  • the introduction outlet 9k is provided at a position opened to one area 9o in the upper part of the reactor 9C. In the area 9o, only ammonia introduced from the introduction outlet 9k can move.
  • the introduction outlet 9l is provided at a position opened to the other area 9p in the upper part of the reactor 9C. In the area 9p, only ammonia introduced from the introduction outlet 9l can move.
  • the introduction outlets 9k and 9l correspond to a plurality of introduction ports described in the claims.
  • the on-off valves 12a and 12b are opened and the connection pipe 11 is connected from the adsorber 10 as in the first embodiment.
  • Ammonia is supplied to the reactor 9C.
  • the ammonia to be supplied is introduced from the introduction outlet 9k on the upper side of the reactor 9C through the branch pipe 11a in which the on-off valve 12a is opened, and passes through the branch pipe 11b in which the on-off valve 12b is opened.
  • the inlet 9l on the other side of the upper part of the reactor 9C The movement range of ammonia introduced from the introduction outlet 9k is only in the area 9o on one side.
  • the movement range of ammonia introduced from the introduction outlet 9l is only in the area 9p on the other side.
  • the range of movement of ammonia introduced from the respective introduction outlets 9k, 9l is narrow, so that there are few reaction materials 9a supplying ammonia per one introduction outlet 9k, 9l, and positions where the reaction materials 9a are arranged.
  • the difference in the speed at which ammonia is transmitted is small. Therefore, ammonia is quickly transmitted to the entire reaction material 9a (reaction material 9a in area 9o + reaction material 9a in area 9p).
  • the supplied ammonia and the reaction material 9a chemically react and chemisorb to generate heat.
  • the interior of the reactor 9C is divided into two areas 9o and 9p, and the introduction outlets 9k and 9l are provided in the areas 9o and 9p.
  • the reaction material 9a supplying ammonia per one inlet / outlet 9k, 9l can be relatively reduced. Therefore, the difference in the speed at which ammonia is transmitted depending on the position where the reactant 9a is arranged in each area 9o, 9p can be reduced, and the ammonia can be quickly applied to the entire reactant 9a disposed on the entire outer periphery of the DOC4. It is transmitted.
  • the bias of the chemical reaction can be suppressed, and the heating unevenness with respect to the heating target can be suppressed, so that the entire DOC 4 can be quickly heated.
  • the introduction outlets 9k and 9l are formed by substances inside the reactor 9C. It will not be blocked.
  • the two branch pipes 11a and 11b can be shortened and the mounting space can be made compact. Excellent mountability. Incidentally, even when the introduction outlet cannot be provided at a diagonal position in the horizontal direction or the like due to vehicle mounting restrictions, the configuration according to the third embodiment enables mounting.
  • FIG. 6 is a front sectional view of the periphery of the reactor of the chemical heat storage device according to the fourth embodiment.
  • the configuration according to the fourth embodiment is different from the configuration according to the first embodiment in that a separate inlet and outlet are provided.
  • the reactor 9D is provided with two inlets 9q and 9r and one outlet 9s.
  • the two inlets 9q and 9r are arranged in the circumferential direction below the reactor 9D.
  • One outlet 9s is arranged at the top of the reactor 9D.
  • the inlets 9q and 9r and the outlet 9s are preferably arranged at the center in the direction in which the exhaust gas flows in the reactor 9D.
  • the introduction ports 9q and 9r correspond to a plurality of introduction ports described in the claims.
  • a partition wall 9t is disposed in the reactor 9D.
  • the partition wall 9t is provided between the casing 9b and the exhaust pipe 3 at the lowest part in the reactor 9D.
  • the length of the partition wall 9t is the entire area in the direction in which the exhaust gas flows.
  • the position of the partition wall 9t is a position between the introduction port 9q and the introduction port 9r.
  • the connection pipe 11 includes two introduction pipes 11d and 11e corresponding to the two introduction openings 9q and 9r and one outlet pipe 11f corresponding to the one outlet 9s.
  • the introduction pipe 11d is a pipe for one introduction port 9q, and one end is connected to the introduction port 9q and the other end is connected to the adsorber 10.
  • the introduction pipe 11d is a pipe for the other introduction port 9r, and one end is connected to the introduction port 9r and the other end is connected to the adsorber 10.
  • the outlet pipe 11f is a pipe for the outlet 9s, and one end is connected to the outlet 9s and the other end is connected to the adsorber 10.
  • the two introduction pipes 11d and 11e and the one outlet pipe 11f are provided with on-off valves 12, respectively.
  • the two on-off valves 12 disposed in the two introduction pipes 11d and 11e are opened by the control of the ECU, Ammonia is supplied from the adsorber 10 to the reactor 9D through the introduction pipes 11d and 11e.
  • the pressure of the adsorber 10 is higher than the pressure of the reactor 9D, and ammonia moves to the reactor 9D side.
  • the supplied ammonia is introduced from an inlet 9q on the lower side of the reactor 9D through an introduction pipe 11d in which the on-off valve 12 is opened, and is introduced into an introduction pipe 11e in which the on-off valve 12 is opened.
  • the on-off valve 12 provided in the outlet pipe 11f is opened by the control of the ECU.
  • the open / close valve 12 of the outlet pipe 11f is opened, the separated ammonia is led out from the outlet 9s of the reactor 9D and returns to the adsorber 10 through the outlet pipe 11f.
  • the pressure of the reactor 9D is higher than the pressure of the adsorber 10, and ammonia moves to the adsorber 10 side.
  • the adsorbent stores the ammonia by physical adsorption.
  • the ECU closes the three on-off valves 12.
  • the reactor 9D is provided with two inlets 9q and 9r and one outlet 9s diagonally, and the inlet 9q and 9r are respectively provided by the partition wall 9t. Since the flow path of the introduced ammonia is divided, the difference in the speed at which ammonia is transmitted depending on the position where the reaction material 9a is disposed is small, and the reaction material 9a as a whole disposed on the entire outer periphery of the DOC 4 Ammonia is transmitted quickly. As a result, as in the first embodiment, the bias of the chemical reaction can be suppressed, and the heating unevenness with respect to the heating target can be suppressed, so that the entire DOC 4 can be quickly heated.
  • the inlets 9q and 9r and the outlet 9s are arranged diagonally, the direction in which ammonia flows is unidirectional, and convection and turbulence are generated. The ammonia flow is reduced.
  • the inlets 9q and 9r are arrange
  • the introduction ports 9q and 9r are not blocked.
  • the lower portion indicates a predetermined range including the lowest point in the gravity direction of the reactor in the usage state of the chemical heat storage device.
  • the outlet 9s is also arranged at the upper part, it is not blocked. Incidentally, even when the introduction outlet cannot be provided in the horizontal direction due to vehicle mounting restrictions, it is possible to avoid the blockage by adopting the configuration according to the fourth embodiment.
  • 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 reactor is provided with two introduction ports (introduction ports), but three or more may be provided. Even when three or more inlets are provided, it is desirable that the arrangement intervals be equal in the circumferential direction of the reactor according to the number (particularly, when the inside of the reactor is not divided into a plurality of areas).
  • the two inlets and outlets are arranged at equal intervals (180 ° interval: diagonal) in the circumferential direction of the reactor (particularly when the reactor is not divided into two areas).
  • position a some inlet in the circumferential direction at equal intervals may be sufficient.
  • a plurality of introduction ports or introduction outlets may be arranged so that the arrangement interval becomes the widest within the mountable range.
  • various forms in the circumferential direction of the reactor are shown as the arrangement of the plurality of inlets or the plurality of inlets, but the exhaust gas in the reactor is arranged for the arrangement of the plurality of inlets or the plurality of inlets.
  • two introduction ports or introduction outlets are arranged on the upstream side and the downstream side in the reactor.
  • the arrangement interval may be increased in the circumferential direction of the reactor and in the direction in which the exhaust gas flows.
  • two introduction ports or introduction outlets are arranged on one side in the horizontal direction on the upstream side and the downstream side in the reactor. It is arranged on the other side in the horizontal direction.
  • the introduction outlet is provided at a diagonal position in the horizontal direction.
  • the introduction outlet may be provided at a diagonal position in a direction other than the direction.
  • the two introduction outlets are provided at the top, but the introduction outlets may be provided at other positions below the vehicle mounting range. By providing it at a position below the uppermost part, the distance between the reaction material arranged at the lower part and the introduction outlet can be reduced.
  • the partition wall is provided in the reactor, but a configuration in which the partition wall is not provided may be used.
  • the introduction port is provided at the bottom, the discharge port is provided at the top, and the introduction port and the discharge port are arranged diagonally in the direction of gravity. It is good also as a structure arrange

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

　排気管３内に配設される加熱対象(例えば、ＤＯＣ４)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９ａを収納する反応器９Ａと、反応媒体を吸着材で吸着して貯蔵する吸着器と、吸着器と反応器９Ａとを接続する分岐管１１ａ，１１ｂとを備え、前記配管における加熱対象が配設された部分の外周面に反応器９Ａが配設され、反応器９Ａには、反応媒体が導入される導入出口９ｃ，９ｄが複数設けられ、この複数の導入出口９ｃ，９ｄは、反応器９Ａの下部に位置しないように、反応器９Ａの周方向において配置間隔が等間隔になるように配置される。

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、排気ガスの流れるガス通路管内に触媒体が配設され、その上流側に被吸着媒体である水の吸着／脱離により発熱／吸熱する吸着剤を収納した第１容器が配設され、被吸着媒体を収納する第２容器と第１容器とが開閉弁が配設された連通管で連通された触媒加熱装置が開示されている。
特開平１１－３１１１１７号公報
　化学蓄熱装置には、触媒等の加熱対象に対する昇温性や反応器の組付性を向上させるために、加熱対象の外周部の全周に反応器（反応材）が配設され、加熱対象を外周部から加熱するものがある。このように外周部の全周に配設される反応器において反応媒体の導入口が１個の場合、その１個の導入口から反応媒体を供給しなければならない。反応材が周状に配置され、反応材が配置されている位置によって導入口と反応材との距離に差があるので、導入口から離れている反応材ほど反応媒体が伝わるのが遅くなり、加熱対象の外周部に配置される反応材全体に反応媒体が伝わり難い。そのため、反応材が配置されている位置によって反応媒体と反応材との化学反応に偏りが発生し、加熱対象に対する加熱ムラ（ひいては、昇温ムラ）が起こる可能性がある。その結果、加熱対象全体（特に、導入口から離れている側ほど）を迅速に昇温できない。
　そこで、本発明は、反応媒体を反応材全体に伝わり易くする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する反応材を収納する反応器と、反応媒体を吸着材で吸着して貯蔵する吸着器と、吸着器と反応器とを接続する接続管とを備え、前記配管における加熱対象が配設された部分の外周面に、反応器が配設され、反応器には、反応媒体が導入される導入口が複数設けられることを特徴とする。
　化学蓄熱装置は、加熱対象を外周部から加熱する。この化学蓄熱装置は、吸着器と反応器を備え、吸着器と反応器とが接続管で接続されている。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、吸着器から接続管を介して反応媒体が導入されると、反応材と反応媒体とが化学反応して熱を発生させる。反応器は、加熱対象の外周部に配設され。特に、反応器には、反応媒体を導入するための導入口が複数設けられている。この導入口は、反応媒体を導出するための導出口を兼ねたものでもよい。反応器（反応材）は加熱対象の外周部に周状に配置されているが、反応媒体の導入口が複数あるので、導入口が１個の場合に比べて、反応材が配置されている位置による導入口と反応材との距離差を小さくすることができたり、１個の導入口あたりの反応媒体を供給する反応材を減らすことができる。そのため、反応材が配置されている位置による反応媒体が伝わる速さの差が小さくなり、反応材全体に反応媒体が伝わり易くなる。その結果、反応材が配置されている位置による反応媒体と反応材との化学反応の偏りを抑制でき、加熱対象の外周部に配置される反応材全体において化学反応を促進できる。このように、化学蓄熱装置は、反応器に反応媒体の導入口を複数設けることにより、反応媒体を反応材全体に伝わり易くでき、加熱対象に対する加熱ムラ（ひいては、昇温ムラ）を抑制できる。その結果、化学蓄熱装置による加熱対象への加熱効率が向上し、加熱対象全体を迅速に昇温できる。
　本発明の上記化学蓄熱装置では、前記反応器は前記配管の前記部分の外周面を周方向に全周に亘って取り囲み、複数の導入口は、反応器の周方向において配置間隔が等間隔になるように配置されると好適である。このように、複数の導入口を周方向において等間隔に配置させることにより、反応材が配置されている周方向の位置による導入口と反応材との距離差を最も小さくできる。その結果、反応媒体を反応材全体により迅速に伝わり易くできる。
　本発明の上記化学蓄熱装置では、複数の導入口は、前記反応材による前記導入口の閉塞を回避するように、前記反応器の重力方向に対する下部以外に配置されると好適である。反応器の下部（重力方向）に導入口を配置した場合、反応器の内部の物質（例えば、反応材）によって導入口が閉塞される可能性がある。そこで、複数の導入口を反応器の下部以外に配置させることにより、導入口の閉塞を回避できる。
　本発明の上記化学蓄熱装置では、反応器は、複数の導入口に応じて反応媒体が移動可能なエリアが複数に分割され、複数の導入口は、分割された各エリアにそれぞれ設けられると好適である。このように、複数の導入口に応じて反応器が複数のエリアに分割されているので、分割されたエリア毎にエリア内の反応材に反応媒体を供給すればよい。そして、その分割されたエリア毎に導入口がそれぞれ設けられるので、エリア毎に各導入口から反応媒体を導入でき、１個の導入口あたりの反応媒体を供給する反応材を減らすことができる（エリア内だけの反応材だけに反応媒体を供給すればよい）。そのため、反応材が配置されている位置による反応媒体が伝わる速さの差が小さくなり、エリア内の反応材に反応媒体が迅速に伝わり、反応材全体に反応媒体がより迅速に伝わり易くなる。
　本発明の上記化学蓄熱装置では、反応器には、反応媒体を導出する導出口が設けられ、導出口は、前記反応材による前記導出口の閉塞を回避するように、前記反応器の重力方向に対する下部以外に配置されると好適である。このように、反応器に導入口とは別に導出口が設けられるので、反応媒体の流れが導入口から導出口への一方向になり、対流や乱流が抑えられ、反応媒体の流れがスムーズになる。さらに、導出口を反応器の下部以外に配置させることにより、反応器の内部の物質によって導出口の閉塞を回避できる。
　本発明によれば、反応器に反応媒体の導入口を複数設けることにより、反応媒体を反応材全体に伝わり易くでき、加熱対象に対する加熱ムラを抑制できる。
本実施の形態に係る化学蓄熱装置を備えた排気ガス浄化システムの概略構成図である。 本実施の形態に係る化学蓄熱装置の構成図である。 第１の実施の形態に係る化学蓄熱装置の反応器周辺の正断面図である。 第２の実施の形態に係る化学蓄熱装置の反応器周辺の正断面図である。 第３の実施の形態に係る化学蓄熱装置の反応器周辺の正断面図である。 第４の実施の形態に係る化学蓄熱装置の反応器周辺の正断面図である。
　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、化学蓄熱装置の反応器等の構成が異なる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、本実施の形態では、排気管３が特許請求の範囲に記載する配管に相当する。
　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（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、排気管３におけるＤＯＣ４の配設される箇所の外周面の全周に配設され、断面形状がＤＯＣ４を囲むドーナツ（環状）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３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、反応材９ａとアンモニアとが結合した状態で、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、タブレット状に固められた固体状である。このタブレット状の反応材９ａが、ＤＯＣ４の外周面（排気管３の一部）において排気ガスの流れる方向に沿って複数個並べられて配設されるとともに、ＤＯＣ４の外周面において周方向に沿って複数個並べられて配設される。したがって、タブレット状の反応材９ａの側断面形状は長方形状であり、正断面形状は分割されたドーナツ形状（所定の厚さを有する円弧形状）である。この排気ガスの流れる方向及び周方向に沿って配設された多数個の反応材９ａによって、ＤＯＣ４の外周面の全周に反応材が配設され、断面形状がＤＯＣ４を囲むドーナツ形状となっている。複数個並べられて配設された反応材９ａの列の排気ガスの流れる方向の長さは、ＤＯＣ４の全体を覆う長さを有している。したがって、ＤＯＣ４の外周面に直接配設された反応材９ａは、薄い排気管３を介してＤＯＣ４全体を直接暖機できる。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。
　ケーシング９ｂは、反応器９の外周側の全面及び反応器９の上流端部と下流端部の全面を覆うように配設され、ＤＯＣ４の外周面との間で密閉された空間を形成し、その中に反応材９ａを封入している。このように、反応材９ａは密閉空間内に封入されているので、アンモニアと繰り返し化学反応できる。反応器９には、アンモニアを導入／導出するために、反応材９ａに対して開口される導入出口又は導入口と導出口が複数個設けられている。この反応器９の導入出口又は導入口と導出口の構成については、下記の各実施の形態で詳細に説明する。なお、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。
　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。接続管１１の一端は、反応器９のケーシング９ｂを貫通して、導入出口又は導入口と導出口に繋がっている。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。接続管１１及び開閉弁１２の構成については、反応器９の導入出口又は導入口と導出口の構成に応じて変わるので、下記の各実施の形態で詳細に説明する。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。
　なお、化学蓄熱装置８の加熱対象であるＤＯＣ４は、図３等に示すように、断面環状の薄い排気管３内に配設された円柱形状のハニカム基材４ａに触媒が担持された構造である。したがって、排気管３の一部が、ＤＯＣ４の外周面を構成している。ハニカム基材４ａの材料は、例えば、セラミックである。また、排気管３の材料は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）である。
　まず、図２及び図３を参照して、第１の実施の形態に係る反応器９Ａの導入出口及びそれに応じた接続管１１及び開閉弁１２の構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る化学蓄熱装置の構成図である。図３は、第１の実施の形態に係る化学蓄熱装置の反応器周辺の正断面図である。
　反応器９Ａには、２個の導入出口９ｃ，９ｄが設けられている。導入出口９ｃ，９ｄは、反応器９Ａ内へのアンモニアの導入口と反応器９Ａからのアンモニアの導出口を兼ねる。２個の導入出口９ｃ，９ｄは、反応器９Ａの周方向において配置間隔が等間隔（１８０°間隔）になるように、反応器９Ａの水平方向において対角の位置に配置される。２個の導入出口９ｃ，９ｄは、反応器９Ａにおける排気ガスの流れる方向において中心位置に配置されるのが望ましい。なお、第１の実施の形態では、導入出口９ｃ，９ｄが特許請求の範囲に記載する複数の導入口に相当する。
　接続管１１は、２個の導入出口９ｃ，９ｄに対応した２本の分岐管１１ａ，１１ｂと１本の合流管１１ｃからなる。分岐管１１ａは、一方の導入出口９ｃ用の配管であり、一端が導入出口９ｃに繋がり、他端が合流管１１ｃに繋がる。分岐管１１ｂは、他方の導入出口９ｄ用の配管であり、一端が導入出口９ｄに繋がり、他端が合流管１１ｃに繋がる。合流管１１ｃは、一端が分岐管１１ａと分岐管１１ｂに繋がり、他端が吸着器１０に繋がる。分岐管１１ａには、開閉弁１２ａが配設されている。分岐管１１ｂには、開閉弁１２ｂが配設されている。なお、開閉弁１２は合流管１１ｃにのみ１つ設けることもできる。
　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１２ａ，１２ｂ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９Ａに供給されない。
　エンジン２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１２ａ，１２ｂが開かれ、吸着器１０から接続管１１（合流管１１ｃから分岐管１１ａ，１１ｂ）を介してアンモニアが反応器９Ａに供給される。このとき、吸着器１０の圧力が反応器９Ａの圧力よりも高く、アンモニアが反応器９Ａ側に移動する。特に、供給されるアンモニアは、開閉弁１２ａが開かれた分岐管１１ａを介して反応器９Ａにおける水平方向の一方側の導入出口９ｃから導入されるとともに、開閉弁１２ｂが開かれた分岐管１１ｂを介して反応器９Ａにおける水平方向の他方側の導入出口９ｄから導入される。したがって、アンモニアは、ＤＯＣ４の外周部の全周に配置される反応材９ａに水平方向の対角から導入される。これによって、導入出口９ｃ，９ｄから周方向に離れている反応材９ａでも最大９０°なので、反応材９ａが配置されている位置によるアンモニアが伝わる速さの差が小さく（導入出口９ｃ，９ｄから離れている反応材９ａまでのアンモニアの遅れが少ない）、アンモニアが反応材９ａ全体に迅速に伝わる。反応器９Ａ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。この際、反応材９ａが配置されている位置による化学反応の偏りが少なく、ＤＯＣ４の外周部の全周において熱の発生ムラが少ない。この熱は、ＤＯＣ４の外周部（排気管３の一部）に伝わる。これによって、ＤＯＣ４が加熱され、温度がＤＯＣ４の活性温度以上になると、ＤＯＣ４で排気ガスを浄化できる。
　エンジン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９Ａ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１２ａ，１２ｂが開かれているので、反応器９Ａの導入出口９ｃ，９ｄから導出され、接続管１１（分岐管１１ａ，１１ｂから合流管１１ｃ）を介して吸着器１０に戻る。このとき、反応器９Ａ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１２ａ，１２ｂを閉じる。
　この第１の実施の形態に係る構成によれば、反応器９Ａに２個の導入出口９ｃ，９ｄが水平方向の対角に設けられているので、反応材９ａが配置されている位置によるアンモニアが伝わる速さの差が小さく、ＤＯＣ４の外周部の全周に配設される反応材９ａ全体にアンモニアが迅速に伝わる。その結果、反応材９ａが配置されている位置に応じたアンモニアと反応材９ａとの化学反応の偏りを抑制でき、反応材９ａ全体において化学反応を促進できる。さらに、加熱対象に対する加熱ムラ（ひいては、昇温ムラ）を抑制でき、化学蓄熱装置８によるＤＯＣ４への加熱効率が向上し、ＤＯＣ４全体を迅速に昇温できる。
　また、第１の実施の形態に係る構成によれば、２個の導入出口９ｃ，９ｄが水平方向の対角に配置されているので、反応材９ａが配置されている周方向の位置による導入出口９ｃ，９ｄと反応材９ａとの距離差を最も小さくできる（最大でも角度９０°に応じた距離差である）。また、第１の実施の形態に係る構成によれば、２個の導入出口９ｃ，９ｄは水平方向に配置されているので（反応器９Ａの下部（重力方向）に配置されていないので）、反応器９Ａの内部の物質（例えば、反応材）の下方への落ち込みがあっても、導入出口９ｃ，９ｄが閉塞されるようなことはない。ここで、下部とは、化学蓄熱装置の使用状態における反応器の重力方向における最下点を含む所定の範囲を示す。
　次に、図４を参照して、第２の実施の形態に係る反応器９Ｂの導入出口及びそれに応じた接続管１１及び開閉弁１２の構成について説明する。図４は、第２の実施の形態に係る化学蓄熱装置の反応器周辺の正断面図である。第２の実施の形態に係る構成は、第１の実施の形態に係る構成と比較すると、反応器９Ｂ内を２個の導入出口に応じてアンモニアが移動可能なエリアを２分割した点が異なる。
　反応器９Ｂには、第１の実施の形態に係る２個の導入出口９ｃ，９ｄと同様の２個の導入出口９ｅ，９ｆが設けられる。また、接続管１１も、第１の実施の形態に係る接続管１１（２本の分岐管１１ａ，１１ｂと１本の合流管１１ｃ）と同様の構成である。なお、第２の実施の形態では、導入出口９ｅ，９ｆが特許請求の範囲に記載する複数の導入口に相当する。
　反応器９Ｂ内に、隔壁９ｇ，９ｈが配設されている。隔壁９ｇは、反応器９Ｂ内の最上部においてケーシング９ｂと排気管３（ＤＯＣ４の外周面）との間に設けられる。隔壁９ｈは、反応器９Ｂ内の最下部においてケーシング９ｂと排気管３との間に設けられる。隔壁９ｇ，９ｈの長さは、反応器９Ｂ内の排気ガスの流れる方向の全域である。この隔壁９ｇ，９ｈによって、反応器９Ｂ内は２つのエリア９ｉ，９ｊに分割されている。各エリア９ｉ，９ｊは、断面形状が半ドーナツ形状である。
　隔壁９ｇ，９ｈは、アンモニアが通過できない材料で形成され、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）で形成される。したがって、２つのエリア９ｉ，９ｊでは、各エリア内でのアンモニアの移動は可能であるが、他方のエリアへのアンモニアの移動は不可である。なお、隔壁９ｇ，９ｈは、パレット状の反応材９ａの間に設けるとよい。
　エリア９ｉには、水平方向の位置に一方の導入出口９ｅが設けられている。エリア９ｉ内では、導入出口９ｅから導入されたアンモニアだけが移動可能である。エリア９ｊには、水平方向の位置に他方の導入出口９ｆが設けられている。エリア９ｊ内では、導入出口９ｆから導入されたアンモニアだけが移動可能である。
　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）及び暖機終了後の各動作は、第１の実施の形態で説明した動作と同様の動作なので、説明を省略する。
　エンジン２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より低いときには、第１の実施の形態と同様に、開閉弁１２ａ，１２ｂが開かれ、吸着器１０から接続管１１を介してアンモニアが反応器９Ｂに供給される。特に、供給されるアンモニアは、開閉弁１２ａが開かれた分岐管１１ａを介して反応器９Ｂにおける水平方向の一方側の導入出口９ｅから導入されるとともに、開閉弁１２ｂが開かれた分岐管１１ｂを介して反応器９Ｂにおける水平方向の他方側の導入出口９ｆから導入される。したがって、アンモニアは、ＤＯＣ４の外周部の全周に配置される反応材９ａに水平方向の対角から導入される。導入出口９ｅから導入されたアンモニアの移動範囲は、一方側のエリア９ｉ内だけである。また、導入出口９ｆから導入されたアンモニアの移動範囲は、他方側のエリア９ｊ内だけである。これによって、導入出口９ｅ，９ｆから周方向に離れている反応材９ａでも最大９０°でありかつ各導入出口９ｅ，９ｆから導入されたアンモニアの移動範囲が狭いので、反応材９ａが配置されている位置によるアンモニアが伝わる速さの差が非常に小さい。そのため、アンモニアが反応材９ａ全体（エリア９ｉ内の反応材９ａ＋エリア９ｊ内の反応材９ａ）に迅速に伝わる。反応器９Ｂ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。この際、各エリア９ｉ，９ｊ内の反応材９ａが配置されている位置による化学反応の偏りが少なく、ＤＯＣ４の外周部の全周において熱の発生ムラが少ない。この熱は、ＤＯＣ４の外周部（排気管３の一部）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。
　この第２の実施の形態に係る構成は、第１の実施の形態に係る構成による効果を有する上に以下の効果も有している。第２の実施の形態に係る構成によれば、反応器９Ｂ内が２個の導入出口９ｅ，９ｆに応じて２つのエリア９ｉ，９ｊに分割されているので、各導入出口９ｅ，９ｆで導入されるアンモニアの移動範囲が狭く、１個の導入出口９ｅ，９ｆあたりでアンモニアを供給する反応材９ａを相対的に低減できる（反応材９ａ全体の半分ずつ）。そのため、各エリア９ｉ，９ｊにおいて反応材９ａが配置されている位置によるアンモニアが伝わる速さの差を更に小さくでき、ＤＯＣ４の外周部の全周に配設される反応材９ａ全体にアンモニアがより迅速に伝わる。その結果、反応材９ａが配置されている位置によるアンモニアと反応材９ａとの化学反応の偏りを更に抑制でき、反応材９ａ全体において化学反応を更に促進できる。
　次に、図５を参照して、第３の実施の形態に係る反応器９Ｃの導入出口及びそれに応じた接続管１１及び開閉弁１２の構成について説明する。図５は、第３の実施の形態に係る化学蓄熱装置の反応器周辺の正断面図である。第３の実施の形態に係る構成は、第２の実施の形態に係る構成と比較すると、２個の導入出口の配置が異なる。
　反応器９Ｃ内には、第２の実施の形態に係る２個の隔壁９ｇ，９ｈと同様の２個の隔壁９ｍ，９ｎが設けられている。したがって、この隔壁９ｍ，９ｎによって、第２の実施の形態に係る２つのエリア９ｉ，９ｊと同様に、反応器９Ｃ内は２つのエリア９ｏ，９ｐに分割されている。
　反応器９Ｃには、２個の導入出口９ｋ，９ｌが設けられている。この２個の導入出口９ｋ，９ｌは、反応器９Ｃの上部に周方向に並べて配置される。２個の導入出口９ｋ，９ｌは、反応器９Ｃにおける排気ガスの流れる方向において中心位置に配置されるのが望ましい。導入出口９ｋは、反応器９Ｃの上部において一方のエリア９ｏに開口される位置に設けられている。エリア９ｏ内では、導入出口９ｋから導入されたアンモニアだけが移動可能である。導入出口９ｌは、反応器９Ｃの上部において他方のエリア９ｐに開口される位置に設けられている。エリア９ｐ内では、導入出口９ｌから導入されたアンモニアだけが移動可能である。なお、第３の実施の形態では、導入出口９ｋ，９ｌが特許請求の範囲に記載する複数の導入口に相当する。
　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）及び暖機終了後の各動作は、第１の実施の形態で説明した動作と同様の動作なので、説明を省略する。
　エンジン２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より低いときには、第１の実施の形態と同様に、開閉弁１２ａ，１２ｂが開かれ、吸着器１０から接続管１１を介してアンモニアが反応器９Ｃに供給される。特に、供給されるアンモニアは、開閉弁１２ａが開かれた分岐管１１ａを介して反応器９Ｃにおける上部の一方側の導入出口９ｋから導入されるとともに、開閉弁１２ｂが開かれた分岐管１１ｂを介して反応器９Ｃにおける上部の他方側の導入出口９ｌから導入される。導入出口９ｋから導入されたアンモニアの移動範囲は、一方側のエリア９ｏ内だけである。また、導入出口９ｌから導入されたアンモニアの移動範囲は、他方側のエリア９ｐ内だけである。これによって、各導入出口９ｋ，９ｌから導入されたアンモニアの移動範囲が狭いので、１個の導入出口９ｋ，９ｌあたりでアンモニアを供給する反応材９ａが少なく、反応材９ａが配置されている位置によるアンモニアが伝わる速さの差が小さい。そのため、アンモニアが反応材９ａ全体（エリア９ｏ内の反応材９ａ＋エリア９ｐ内の反応材９ａ）に迅速に伝わる。反応器９Ｃ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。この際、各エリア９ｏ，９ｐ内の反応材９ａが配置されている位置による化学反応の偏りが少なく、ＤＯＣ４の外周部の全周において熱の発生ムラが少ない。この熱は、ＤＯＣ４の外周部（排気管３の一部）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。
　この第３の実施の形態に係る構成によれば、反応器９Ｃ内が２つのエリア９ｏ，９ｐに分割され、各エリア９ｏ，９ｐに各導入出口９ｋ，９ｌが設けられているので、第２の実施の形態と同様に、１個の導入出口９ｋ，９ｌあたりでアンモニアを供給する反応材９ａを相対的に低減できる。そのため、各エリア９ｏ，９ｐにおいて反応材９ａが配置されている位置によるアンモニアが伝わる速さの差を小さくでき、ＤＯＣ４の外周部の全周に配設される反応材９ａ全体にアンモニアが迅速に伝わる。その結果、第１の実施の形態と同様に、化学反応の偏りを抑制でき、加熱対象に対する加熱ムラを抑制できるので、ＤＯＣ４全体を迅速に昇温できる。また、第３の実施の形態に係る構成によれば、２個の導入出口９ｋ，９ｌは反応器９Ｃの上部に配置されているので、反応器９Ｃの内部の物質によって導入出口９ｋ，９ｌが閉塞されるようなことはない。また、第３の実施の形態に係る構成によれば、上部に２個の導入出口９ｋ，９ｌを配置させているので、２本の分岐管１１ａ，１１ｂを短くできかつ搭載スペースをコンパクトにでき、搭載性に優れている。ちなみに、車両搭載制約により、導入出口を水平方向等の対角の位置に設けることができない場合でも、第３の実施の形態に係る構成とすることにより搭載が可能となる。
　次に、図６を参照して、第４の実施の形態に係る反応器９Ｄの導入口と導出口及びそれに応じた接続管１１及び開閉弁１２の構成について説明する。図６は、第４の実施の形態に係る化学蓄熱装置の反応器周辺の正断面図である。第４の実施の形態に係る構成は、第１の実施の形態に係る構成と比較すると、導入口と導出口とを別に設ける点が異なる。
　反応器９Ｄには、２個の導入口９ｑ，９ｒ及び１個の導出口９ｓが設けられている。２個の導入口９ｑ，９ｒは、反応器９Ｄの下部に周方向に並べて配置される。１個の導出口９ｓは、反応器９Ｄの最上部に配置される。このように、２個の導入口９ｑ，９ｒと１個の導出口９ｓとは、重力方向において対角に配置される。導入口９ｑ，９ｒ及び導出口９ｓは、反応器９Ｄにおける排気ガスの流れる方向において中心位置に配置されるのが望ましい。なお、第４の実施の形態では、導入口９ｑ，９ｒが特許請求の範囲に記載する複数の導入口に相当する。
　反応器９Ｄ内に、隔壁９ｔが配設されている。隔壁９ｔは、反応器９Ｄ内の最下部においてケーシング９ｂと排気管３との間に設けられる。隔壁９ｔの長さは、排気ガスの流れる方向の全域である。この隔壁９ｔの位置は、導入口９ｑと導入口９ｒとの間の位置である。この隔壁９ｔによって、導入口９ｑから導入されるアンモニアが導出口９ｓまで流れる流路と導入口９ｒから導入されるアンモニアが導出口９ｓまで流れる流路とを分けることができる。
　接続管１１は、２個の導入口９ｑ，９ｒに対応した２本の導入管１１ｄ，１１ｅと１個の導出口９ｓに対応した１本の導出管１１ｆからなる。導入管１１ｄは、一方の導入口９ｑ用の配管であり、一端が導入口９ｑに繋がり、他端が吸着器１０に繋がる。導入管１１ｄは、他方の導入口９ｒ用の配管であり、一端が導入口９ｒに繋がり、他端が吸着器１０に繋がる。導出管１１ｆは、導出口９ｓ用の配管であり、一端が導出口９ｓに繋がり、他端が吸着器１０に繋がる。２本の導入管１１ｄ，１１ｅ及び１本の導出管１１ｆには、開閉弁１２がそれぞれ配設されている。
　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、３個の開閉弁１２は全て閉じられている。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、導入管１１ｄ，１１ｅを介してアンモニアが反応器９Ｄに供給されない。
　エンジン２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より低いときには、ＥＣＵによる制御によって２本の導入管１１ｄ，１１ｅに配設される２個の開閉弁１２が開かれ、吸着器１０から導入管１１ｄ，１１ｅを介してアンモニアが反応器９Ｄに供給される。このとき、吸着器１０の圧力が反応器９Ｄの圧力よりも高く、アンモニアが反応器９Ｄ側に移動する。特に、供給されるアンモニアは、開閉弁１２が開かれた導入管１１ｄを介して反応器９Ｄにおける下部の一方側の導入口９ｑから導入されるとともに、開閉弁１２が開かれた導入管１１ｅを介して反応器９Ｄにおける他方側の導入口９ｒから導入される。導入口９ｑから導入されたアンモニアは、隔壁９ｔによって分けられた反応器９Ｄ内の一方側の流路を通って反応器９Ｄの上部の導出口９ｓ側に移動する。また、導入口９ｒから導入されたアンモニアは、隔壁９ｔによって分けられた反応器９Ｄ内の他方側の流路を通って反応器９Ｄの上部の導出口９ｓ側に移動する。これによって、各導入口９ｑ，９ｒから導入されたアンモニアの移動範囲が狭いので、１個の導入口９ｑ，９ｒあたりでアンモニアを供給する反応材９ａが少なく、反応材９ａが配置されている位置によるアンモニアが伝わる速さの差が小さい。そのため、アンモニアが反応材９ａ全体に迅速に伝わる。反応器９Ｄ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。この際、反応材９ａが配置されている位置による化学反応の偏りが少なく、ＤＯＣ４の外周部の全周において熱の発生ムラが少ない。この熱は、ＤＯＣ４の外周部（排気管３の一部）に伝わる。これによって、ＤＯＣ４が加熱され、温度がＤＯＣ４の活性温度以上になると、ＤＯＣ４で排気ガスを浄化できる。
　エンジン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、ＥＣＵによる制御によって導出管１１ｆに配設される開閉弁１２が開かれる。この際、排気ガスの排熱によって、反応器９Ｄ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、導出管１１ｆの開閉弁１２が開かれているので、反応器９Ｄの導出口９ｓから導出され、導出管１１ｆを介して吸着器１０に戻る。このとき、反応器９Ｄ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３個の開閉弁１２を閉じる。
　この第４の実施の形態に係る構成によれば、反応器９Ｄに２個の導入口９ｑ，９ｒ及び１個の導出口９ｓが対角に設けられ、隔壁９ｔによって導入口９ｑ，９ｒでそれぞれ導入されたアンモニアの流路が分けられているので、反応材９ａが配置されている位置によるアンモニアが伝わる速さの差が小さく、ＤＯＣ４の外周部の全周に配設される反応材９ａ全体にアンモニアが迅速に伝わる。その結果、第１の実施の形態と同様に、化学反応の偏りを抑制でき、加熱対象に対する加熱ムラを抑制できるので、ＤＯＣ４全体を迅速に昇温できる。
　また、第４の実施の形態に係る構成によれば、導入口９ｑ，９ｒと導出口９ｓとを対角に配置しているので、アンモニアの流れる方向が一方向になり、対流や乱流が低減され、アンモニアの流れがスムーズになる。また、第４の実施の形態に係る構成によれば、導入口９ｑ，９ｒを下部に配置し、導出口９ｓを上部に配置している、すなわち、導出口９Ｓが下部以外に配置されているので、下部の導入口９ｑ，９ｒからアンモニアが高圧で反応器９Ｄ内に導入されるため、反応器９Ｄ内の内部物質の落ち込みがあっても、その下部から上方への高圧によって噴き返すことができる。そのため、導入口９ｑ，９ｒが閉塞されるようなことはない。ここで、下部とは、化学蓄熱装置の使用状態における反応器の重力方向における最下点を含む所定の範囲を示す。また、導出口９ｓも上部に配置されているので、閉塞されない。ちなみに、車両搭載制約により、導入出口を水平方向に設けることができない場合でも、第４の実施の形態に係る構成とすることにより閉塞回避が可能である。
　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、反応器を全周に設けない構成でもよい。
　また、本実施の形態では反応器に導入口（導入出口）を２個設ける構成としたが、３個以上設けてもよい。導入口を３個以上設ける場合でも、個数に応じて反応器の周方向において配置間隔が等間隔になるように配置することが望ましい（特に、反応器内を複数のエリアに分割しない場合）。
　また、本実施の形態では２個の導入出口を反応器の周方向において等間隔（１８０°間隔：対角）で配置する構成（特に、反応器内を２つのエリアに分割しない場合）としたが、複数の導入口を周方向において等間隔で配置しない構成でもよい。特に、車両搭載制約により導入口又は導入出口を等間隔で配置できない場合、搭載可能の範囲内で最も配置間隔が広くなるように複数の導入口や導入出口を配置すればよい。
　また、本実施の形態では複数の導入口又は複数の導入出口の配置として反応器の周方向における各種形態を示したが、複数の導入口又は複数の導入出口の配置については反応器における排気ガスの流れる方向において配置間隔が広くなるようにしてもよく、例えば、２個の導入口又は導入出口を反応器における上流側と下流側に配置させる。さらに、反応器の周方向かつ排気ガスの流れる方向において配置間隔が広くなるようにしてもよく、例えば、２個の導入口又は導入出口を反応器における上流側における水平方向の一方側と下流側における水平方向の他方側に配置させる。
　また、第１、２の実施の形態では水平方向において対角の位置に導入出口を設ける構成としたが、導入出口が内部物質で閉塞する可能性がある下部に配置されない位置であれば、水平方向の以外の方向において対角の位置に導入出口を設ける構成としてもよい。
　また、第３の実施の形態では最上部に２個の導入出口を設ける構成としたが、車両搭載上可能な範囲で、それより下方の他の位置に導入出口を設けてもよい。最上部よりも下方の位置に設けることにより、下部に配置される反応材と導入出口との距離を小さくできる。
　また、第４の実施の形態では反応器内に隔壁を設けたが、隔壁を設けない構成でもよい。また、第４の実施の形態では導入口を最下部に設け、導出口を最上部に設けて、導入口と導出口とを重力方向において対角に配置する構成としたが、水平方向等の他の方向において対角に配置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、９，９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ…反応器、９ａ…反応材、９ｂ…ケーシング、９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ，９ｋ，９ｌ…導入出口、９ｇ，９ｈ，９ｍ，９ｎ，９ｔ…隔壁、９ｉ，９ｊ，９ｏ，９ｐ…エリア、９ｑ，９ｒ…導入口、９ｓ…導出口、１０…吸着器、１１…接続管、１１ａ，１１ｂ…分岐管、１１ｃ…合流管、１１ｄ，１１ｅ…導入管、１１ｆ…導出管、１２，１２ａ，１２ｂ…開閉弁。

Claims (5)

  1. 　配管内に配設される加熱対象を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する反応材を収納する反応器と、
    　前記反応媒体を吸着材で吸着して貯蔵する吸着器と、
    　前記吸着器と前記反応器とを接続する接続管と、
    　を備え、
    　前記配管における前記加熱対象が配設された部分の外周面に、前記反応器が配設され、
    　前記反応器には、前記反応媒体が導入される導入口が複数設けられる化学蓄熱装置。
  2. 　前記反応器は前記配管の前記部分の外周面を周方向に全周に亘って取り囲み、前記複数の導入口は、前記反応器の周方向において配置間隔が等間隔になるように配置される請求項１に記載の化学蓄熱装置。
  3. 　前記複数の導入口は、前記反応材による前記導入口の閉塞を回避するように、前記反応器の重力方向に対する下部以外に配置される請求項１又は請求項２に記載の化学蓄熱装置。
  4. 　前記反応器は、前記複数の導入口に応じて反応媒体が移動可能なエリアが複数に分割され、
    　前記複数の導入口は、前記分割された各エリアにそれぞれ設けられる請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の化学蓄熱装置。
  5. 　前記反応器には、反応媒体を導出する導出口が設けられ、
    　前記導出口は、前記反応材による前記導出口の閉塞を回避するように、前記反応器の重力方向に対する下部以外に配置される請求項１に記載の化学蓄熱装置。
PCT/JP2014/065143 2013-06-19 2014-06-06 化学蓄熱装置 WO2014203754A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/897,292 US20160131439A1 (en) 2013-06-19 2014-06-06 Chemical heat storage device
EP14813311.9A EP3012569A4 (en) 2013-06-19 2014-06-06 Chemical heat storage device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013128549A JP2015004457A (ja) 2013-06-19 2013-06-19 化学蓄熱装置
JP2013-128549 2013-06-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014203754A1 true WO2014203754A1 (ja) 2014-12-24

Family

ID=52104492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/065143 WO2014203754A1 (ja) 2013-06-19 2014-06-06 化学蓄熱装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160131439A1 (ja)
EP (1) EP3012569A4 (ja)
JP (1) JP2015004457A (ja)
WO (1) WO2014203754A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6111905B2 (ja) 2013-07-04 2017-04-12 株式会社豊田自動織機 化学蓄熱装置
JP6424716B2 (ja) * 2015-04-03 2018-11-21 株式会社豊田自動織機 化学蓄熱装置
JP6399013B2 (ja) * 2016-02-18 2018-10-03 トヨタ自動車株式会社 化学蓄熱器の制御装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59208118A (ja) * 1983-05-11 1984-11-26 Toyota Motor Corp 触媒暖機装置
JPS61178059U (ja) * 1985-04-25 1986-11-06
JPH11311117A (ja) 1998-04-28 1999-11-09 Denso Corp 触媒加熱装置
JP2010249412A (ja) * 2009-04-15 2010-11-04 Denso Corp 蓄熱装置
JP2010265812A (ja) * 2009-05-14 2010-11-25 Aisin Aw Co Ltd 熱交換装置
WO2011118736A1 (ja) * 2010-03-25 2011-09-29 株式会社豊田中央研究所 化学蓄熱材構造体及びその製造方法、並びに化学蓄熱器
JP2012097996A (ja) * 2010-11-04 2012-05-24 Aisin Seiki Co Ltd 化学蓄熱器および化学蓄熱装置
JP2013072558A (ja) * 2011-09-26 2013-04-22 Toyota Central R&D Labs Inc 熱回収式加熱装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2790976B2 (ja) * 1994-03-14 1998-08-27 日本重化学工業株式会社 排ガス浄化用触媒の急速加熱装置
US7491373B2 (en) * 2006-11-15 2009-02-17 Corning Incorporated Flow-through honeycomb substrate and exhaust after treatment system and method
JP5381861B2 (ja) * 2010-03-29 2014-01-08 株式会社デンソー 化学蓄熱装置
JP5757880B2 (ja) * 2011-03-31 2015-08-05 イビデン株式会社 ハニカム構造体
JP5775503B2 (ja) * 2012-10-26 2015-09-09 株式会社豊田自動織機 蓄熱装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59208118A (ja) * 1983-05-11 1984-11-26 Toyota Motor Corp 触媒暖機装置
JPS61178059U (ja) * 1985-04-25 1986-11-06
JPH11311117A (ja) 1998-04-28 1999-11-09 Denso Corp 触媒加熱装置
JP2010249412A (ja) * 2009-04-15 2010-11-04 Denso Corp 蓄熱装置
JP2010265812A (ja) * 2009-05-14 2010-11-25 Aisin Aw Co Ltd 熱交換装置
WO2011118736A1 (ja) * 2010-03-25 2011-09-29 株式会社豊田中央研究所 化学蓄熱材構造体及びその製造方法、並びに化学蓄熱器
JP2012097996A (ja) * 2010-11-04 2012-05-24 Aisin Seiki Co Ltd 化学蓄熱器および化学蓄熱装置
JP2013072558A (ja) * 2011-09-26 2013-04-22 Toyota Central R&D Labs Inc 熱回収式加熱装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3012569A4

Also Published As

Publication number Publication date
US20160131439A1 (en) 2016-05-12
EP3012569A1 (en) 2016-04-27
EP3012569A4 (en) 2017-02-15
JP2015004457A (ja) 2015-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2913615A1 (en) Thermal storage device
WO2014203754A1 (ja) 化学蓄熱装置
JP5954123B2 (ja) 排気ガス浄化システム
JP5780263B2 (ja) 化学蓄熱装置
WO2016017428A1 (ja) 化学蓄熱装置
JP4988755B2 (ja) 排ガス流処理装置および処理方法
JP6107563B2 (ja) 化学蓄熱装置
JP2014101869A (ja) 排気ガス浄化システム
JP6007859B2 (ja) 化学蓄熱装置
EP3217133A1 (en) Chemical heat storage apparatus
JP5865074B2 (ja) 排ガス浄化装置
CN208702497U (zh) 一种汽车催化器及汽车
JP2014088816A (ja) 排気ガス浄化システム
JP5939146B2 (ja) 触媒担持体及び触媒担持体の製造方法
JP2015052442A (ja) 化学蓄熱装置
JP2014214650A (ja) 化学蓄熱装置
WO2016056488A1 (ja) 化学蓄熱装置
JP2023133772A (ja) 改質器及び燃料電池システム
JP2015108471A (ja) 化学蓄熱装置
JP2014118836A (ja) 触媒装置
JP6167684B2 (ja) 化学蓄熱装置
JP2017026186A (ja) 化学蓄熱装置
JP2014227857A (ja) 排気ガス浄化システム
JP2016023898A (ja) 化学蓄熱装置
JP2014222055A (ja) 排気ガス浄化システム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14813311

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14897292

Country of ref document: US

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2014813311

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014813311

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE