JP2011236105A - アンモニア放出装置、アンモニア放出方法及び排気ガス浄化装置 - Google Patents

アンモニア放出装置、アンモニア放出方法及び排気ガス浄化装置 Download PDF

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Abstract

【課題】アンモニア吸蔵材に吸蔵されているアンモニアを効率よく放出させることが可能なアンモニア放出装置、放出方法及びそれを用いた排気ガス浄化装置の提供にある。
【解決手段】アンモニア放出装置１６であって、温度上昇によって吸蔵されたアンモニアを放出する粉体状のアンモニア吸蔵材Ｐと、導電性でアンモニアと非反応の導電性ペーストＱを含み、アンモニア吸蔵材Ｐと導電性ペーストＱとが混合された混合物Ｒと、混合物Ｒを収容するための容器２７と、容器２７内に収容された混合物Ｒに電圧を印加するための対となる電極２１と、を備えている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、アンモニア吸蔵材からのアンモニアの放出のためのアンモニア放出装置、アンモニア放出方法及びそれを用いた排気ガス浄化装置に関する。
内燃機関が排出する排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）はＮＯｘ浄化装置により浄化されているが、特に、ディーゼルエンジンで用いられるＮＯｘ浄化装置はその排気系にＳＣＲ（選択還元触媒）が用いられている。このＮＯｘ浄化装置においては、尿素などの還元剤をＳＣＲ触媒に供給し尿素から発生するアンモニア（ＮＨ３）をＳＣＲ触媒に吸着させ、この吸着させたアンモニアにより排気ガス中のＮＯｘの選択還元を行っている。
ところで、特許文献１で開示された従来技術においては、還元剤としてアンモニアが吸蔵されたアンモニア吸蔵材を使用して、ＳＣＲ触媒にアンモニアを供給する方法が開示されている。この浄化システムは、容器に収容されたアンモニア吸蔵材と、アンモニア吸蔵材を加熱するための加熱手段と、加熱によって発生したＮＨ３ガスを排気ガス中に供給する供給手段とから構成されている。アンモニア吸蔵材としては、金属アンミン塩などが用いられ、例えば、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）にアンモニア（ＮＨ３）を高密度に吸蔵した材料が用いられている。また、加熱手段としては、ヒーターなどが使用されており、ヒーターによって容器を加熱することでアンモニア吸蔵材からＮＨ３が放出され、放出されたＮＨ３は供給バルブを介して排気ガス中に供給される。
特表２００８−５２８４３１号公報
しかし、特許文献１で開示された従来技術においては、ヒーターによって容器を加熱することで容器が温まり、その熱がアンモニア吸蔵材に伝導されて、アンモニア吸蔵材を熱することができるが、アンモニア吸蔵材の熱伝導率は低く、容器内のアンモニア吸蔵材を均一に熱することが難しい問題がある。すなわち、容器に直接接触している部位にあるアンモニア吸蔵材には熱は伝わり易く、容器から離れた中心側にあるアンモニア吸蔵材には熱が伝わりにくい。よって、容器に直接接触している部位にあるアンモニア吸蔵材からはＮＨ３が放出され易く、容器から離れた中心側にあるアンモニア吸蔵材からはＮＨ３が放出されにくくなり、容器内においてＮＨ３の放出ムラが発生し、アンモニア吸蔵材に吸蔵されているＮＨ３を効率よく放出できない問題がある。また、この問題を解消するために、例えば、ヒーターに大きな電力を供給して、容器から離れた中心側へも熱が伝わるようにした場合には、電力消費が大きくなってしまう。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、アンモニア吸蔵材に吸蔵されているアンモニアを効率よく放出させることが可能なアンモニア放出装置、放出方法及びそれを用いた排気ガス浄化装置の提供にある。
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、アンモニア放出装置であって、温度上昇によって吸蔵されたアンモニアを放出する粉体又は粒体状のアンモニア吸蔵材と、導電性でアンモニアと非反応のペースト又は液体を含み、前記アンモニア吸蔵材と前記ペースト又は液体とが混合された混合物と、前記混合物を収容するための容器と、前記容器内に収容された前記混合物に電圧を印加するための対となる電極と、を備えたことを特徴とする。
請求項１記載の発明によれば、対となる電極に電圧を印加することにより、導電性のペースト又は液体には電流が流れ、ペースト又は液体は抵抗発熱される。この熱がアンモニア吸蔵材に伝わり、アンモニア吸蔵材が熱せられて温度上昇することにより吸蔵されたアンモニアが放出される。ところで、アンモニア吸蔵材とペースト又は液体とは混合された状態にあるので、ペースト又は液体で発生した熱は、容器内のアンモニア吸蔵材に直接伝達される。従って、アンモニア吸蔵材に吸蔵されているアンモニアを効率よく放出させることが可能となる。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のアンモニア放出装置を用いた排気ガス浄化装置であって、内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気通路と、前記排気通路に設けられるＳＣＲ触媒と、前記排気通路における前記ＳＣＲ触媒の上流側に設けられ排気ガス中のＮＯｘ量を検知するＮＯｘセンサと、前記ＳＣＲ触媒の上流においてアンモニアを前記排気通路に噴射する噴射ノズルと、前記噴射ノズルと前記アンモニア放出装置とを接続する供給管と、前記供給管に配置され前記アンモニア放出装置からのアンモニアの放出圧力を検知する圧力計と、前記供給管に配置され前記噴射ノズルへのアンモニアの供給を調整する放出バルブと、前記排気ガス浄化装置の全体制御を行う制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記圧力計で検知されたアンモニアの放出圧力に基づき前記アンモニア放出装置からアンモニアを放出させるよう前記電極に電圧を印加制御すると共に、前記ＮＯｘセンサの検出信号に基づき必要なアンモニア量の算出を行い、前記噴射ノズルから必要なアンモニア量の噴射が行われるように前記放出バルブの開閉制御を行うことを特徴とする。
請求項２記載の発明によれば、制御装置は、圧力計で検知されたアンモニアの放出圧力に基づき電極に電圧を印加するよう制御してアンモニア放出装置からアンモニアを放出させることができる。また、制御装置は、ＮＯｘセンサの検出信号に基づき必要なアンモニア量の算出を行い、噴射ノズルから必要なアンモニア量の噴射が行われるように放出バルブの開閉制御を行っている。従って、排気ガス中のＮＯｘ量を還元するのに必要なアンモニア量の噴射を行えばよく、余分のアンモニアを噴射する必要が無く、経済的にＮＯｘ浄化を行うことができる。
請求項３記載の発明は、請求項２に記載の排気ガス浄化装置において、前記容器は複数個設けられると共に、前記複数個の容器の切替えを行うタンク切替バルブが前記供給管に設けられており、前記制御装置は、前記複数個の容器のうち特定の容器と接続するよう前記タンク切替バルブを制御すると共に、前記圧力計で検知された前記特定の容器のアンモニア放出圧力が所定値以下になった場合には、別の容器へ切替え制御することを特徴とする。
請求項３記載の発明によれば、制御装置は、複数個の容器のうち特定の容器と接続するようタンク切替バルブを制御しているので、特定の容器からアンモニアを放出させ供給管に供給させることができる。また、圧力計で検知された特定の容器のアンモニア放出圧力が所定値以下になった場合には、タンク切替バルブを切替えて別の容器と供給管とを接続させ、別の容器からアンモニアの供給を行わせれば良い。従って、容器の切替えのためのダウンタイムを大幅に短縮可能である。
請求項４記載の発明は、アンモニア放出方法であって、温度上昇によって吸蔵されたアンモニアを放出する粉体又は粒体状のアンモニア吸蔵材と、導電性でアンモニアと非反応のペースト又は液体とを混合し、容器内に収容した混合物に対し、対となる電極間に電圧を印加することにより前記ペースト又は液体に電流を流し、流れた電流により前記ペースト又は液体が抵抗発熱し、この熱が前記アンモニア吸蔵材に伝達され前記アンモニア吸蔵材が温度上昇することにより前記アンモニア吸蔵材から吸蔵されたアンモニアが放出される、ことを特徴とする。
請求項４記載の発明によれば、請求項１と同等の効果を得ることができる。
本発明によれば、アンモニア吸蔵材と導電性でアンモニアと非反応のペースト又は液体とを混合させた混合物に対をなす電極を介して電圧を印加することにより、アンモニア吸蔵材に吸蔵されているアンモニアを効率よく放出させることが可能となる。
第１の実施形態に係る排気ガス浄化装置の全体構成を示すシステム概要図である。 第１の実施形態に係る排気ガス浄化装置の制御フローを説明するためのフローチャートである。 第１の実施形態に係るアンモニア放出装置の要部拡大図である。 第１の実施形態に係るアンモニア放出装置の作用説明用の模式図である。 第２の実施形態に係るアンモニア放出装置の要部拡大図である。 第３の実施形態に係るアンモニア放出装置の要部拡大図である。
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る車載の排気ガス浄化装置を図１〜図４に基づいて説明する。
図１に示すように、内燃機関としてのディーゼルエンジン（図示せず）から排出された排気ガスが流通する排気通路１１には、排気ガス中のＮＯｘなどの有害物質を除去するための排気ガス浄化装置１０が設けられている。
排気通路１１には、排気ガス中に含まれるＮＯｘの選択還元を行うＳＣＲ触媒（選択還元触媒）１２が配置されている。ＳＣＲ触媒１２としては、低温で高いＮＯｘ浄化率を有するアンモニア吸着タイプのＦｅゼオライトなどを用いている。
排気通路１１におけるＳＣＲ触媒１２の上流側には、排気ガス中のＮＯｘ量を検知するためのＮＯｘセンサ１３が配置されている。
また、ＳＣＲ触媒１２の上流においてアンモニアを排気通路１１に噴射する噴射ノズル１４が設けられ、噴射ノズル１４は供給管１５を介してアンモニア放出装置１６と接続されている。
アンモニア放出装置１６は、第１メインタンク１７、第２メインタンク１８及びスタートアップタンク１９を有し、各タンク１７、１８、１９はタンク切替バルブ２０を介して供給管１５に接続されている。各タンク１７、１８、１９内には、アンモニア吸蔵材Ｐとアンモニア吸蔵材Ｐに添加される導電性ペーストＱとの混合物Ｒが内蔵され、混合物Ｒに電圧を印加するための一対の電極２１（２１Ａ、２１Ｂ）が配置されている。一対の電極２１は一対の電極２１への印加電圧の切替え制御をおこなう制御ユニット２２と接続されている。この制御ユニット２２が制御装置の一部を構成する。また、各タンク１７、１８、１９内には、温度計２３が配置されている。なお、アンモニア放出装置１６の詳細構成については後述する。
供給管１５には、アンモニア放出装置１６からのアンモニアの放出圧力を検知する圧力計２４が配置されている。また、供給管１５における噴射ノズル１４の上流側には、噴射ノズル１４へのアンモニアの供給を調整する放出バルブ２５が設けられている。この放出バルブ２５が開閉制御されることにより、所定量のアンモニアを噴射ノズル１４に供給し噴射させることができる。
排気ガス浄化装置１０の全体制御を行うＥＣＵ２６が設けられ、ＥＣＵ２６はＮＯｘセンサ１３、温度計２３、圧力計２４、制御ユニット２２、タンク切替バルブ２０、放出バルブ２５などと接続されている。なお、ＥＣＵ２６は、制御装置に相当する。
次に、図２に示すフローチャートを用いて、ＥＣＵ２６による制御フローの説明を行う。
先ず、Ｓ１０１にて、エンジンが始動されると、Ｓ１０２にて、フラグＮの入力が行われる。なお、Ｎとは、複数個のメインタンクの内、アンモニア放出に使用されるＮ番目のメインタンクを表している。
次に、Ｓ１０３にて、スタートアップタンク１９が加熱されると共に、アンモニア放出に使用されるＮ番目のメインタンク（第Ｎメインタンク）の加熱がスタートされる。なお、第Ｎメインタンクが特定の容器に相当する。
なお、スタートアップタンク１９は構造的にはメインタンク１７、１８と同一であるが、加熱後すぐにアンモニアを放出可能にするため小容量なタンクとなっている。つまり、スタートアップタンク１９はメインタンクがアンモニアを放出可能になるまでのつなぎとして使用される。
次に、Ｓ１０４にて、温度計２３により検出された第Ｎメインタンクの温度が所定温度Ｔ１より上昇したかどうかの判断が行われる。なお、所定温度Ｔ１とは、アンモニア吸蔵材Ｐから吸蔵されたアンモニアが放出される温度を元に定められる。例えば、混合物Ｒの分布や形状や温度計２３の位置、系の比熱等を考慮して定められる。
Ｓ１０４にて、第Ｎメインタンクの温度が所定温度Ｔ１より上昇したと判断された場合（ＹＥＳ）には、Ｓ１０５に進み、第Ｎメインタンクがオープンするようにタンク切替バルブ２０の駆動制御が行われる。同時に、スタートアップタンク１９の加熱が停止する。
Ｓ１０４にて、第Ｎメインタンクの温度が所定温度Ｔ１に到達していないと判断された場合（ＮＯ）には、一つ前のステップにリターンし、所定温度Ｔ１に到達するまで繰り返し行われる。
次に、Ｓ１０６にて、ＮＯｘセンサ１３の検出信号に基づき排気ガス中のＮＯｘ量を還元するのに必要なアンモニア量の算出を行い、噴射ノズル１４からこの必要なアンモニア量の噴射が行われるように放出バルブ２５の開閉制御を行う。なお、アンモニアの噴射量は、放出バルブ２５の開弁時間で制御される。
噴射ノズル１４より排気ガス中に噴射されたアンモニアは、ＳＣＲ触媒１２に吸着され、吸着されたアンモニアによって排気ガス中に含まれるＮＯｘの選択還元が行われる。
次に、Ｓ１０７にて、圧力計２４で検知された圧力が所定圧力Ｐ１より下がったかどうかの判断が行われる。なお、所定圧力Ｐ１とは、所定値に相当しメインタンク内におけるアンモニアが放出しきったかどうかの目安となる圧力である。
Ｓ１０７にて、圧力計２４の圧力が所定圧力Ｐ１より下がったと判断された場合（ＹＥＳ）には、第Ｎメインタンク内におけるアンモニアが放出しきったと判断されて、Ｓ１０８に進み、Ｎ＝Ｎｍａｘかどうかの判断が行われる。なお、Ｎｍａｘとは、排気ガス浄化装置１０に搭載されているメインタンクの数である。
Ｓ１０７にて、圧力計２４の圧力が所定圧力Ｐ１以上と判断された場合（ＮＯ）には、第Ｎメインタンク内におけるアンモニアが放出しきっていないと判断されて、Ｓ１０６にリターンする。
Ｓ１０８にて、Ｎ＝Ｎｍａｘであると判断された場合（ＹＥＳ）には、Ｓ１１３に進み、メインタンクは全てアンモニアが放出しきったと判断されて警告信号が発せられ、Ｓ１１４にて、エンドとなりエンジンが停止される。メインタンクへのアンモニア補給は、メインタンクを外して行う。
Ｓ１０８にて、Ｎ＝Ｎｍａｘでないと判断された場合（ＮＯ）には、Ｓ１０９に進み、第（Ｎ＋１）メインタンクの加熱がスタートする。
次に、Ｓ１１０にて、温度計２３により検出された第（Ｎ＋１）メインタンクの温度が所定温度Ｔ１より上昇したかどうかの判断が行われる。
Ｓ１１０にて、第（Ｎ＋１）メインタンクの温度が所定温度Ｔ１より上昇したと判断された場合（ＹＥＳ）には、Ｓ１１１に進み、第Ｎメインタンクから第（Ｎ＋１）メインタンクへの切替えが行われるようにタンク切替バルブ２０の駆動制御が行われる。
Ｓ１１０にて、第（Ｎ＋１）メインタンクの温度が所定温度Ｔ１に到達していないと判断された場合（ＮＯ）には、Ｓ１０９にリターンし、所定温度Ｔ１に到達するまで繰り返し行われる。
次に、Ｓ１１２にて、フラグＮをＮ＋１に書換えるよう制御され、Ｓ１０６にリターンする。
なお、図１においては、Ｎｍａｘ＝２の場合、すなわち、メインタンクが２個ある場合を示しているが、メインタンクの数量は、車の排気量により決定され、大排気量の車ほどメインタンクの数量は増やしてある。
図３に示すように、アンモニア放出装置１６は、温度上昇によって吸蔵されたアンモニアを放出する粉体又は粒体状のアンモニア吸蔵材Ｐと、アンモニア吸蔵材Ｐと導電性でアンモニアと非反応の導電性ペーストＱとが混合された混合物Ｒと、混合物Ｒを収容するための容器２７と、容器２７内に収容された混合物Ｒに電圧を印加するための一対の電極２１（２１Ａ、２１Ｂ）とを備えている。なお、図１に示すアンモニア放出装置１６は、第１メインタンク１７、第２メインタンク１８及びスタートアップタンク１９を有しているが、各タンク１７、１８、１９とも基本構成は共通である。
アンモニア吸蔵材Ｐとしては、例えば、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）を用いている。アンモニア吸蔵材Ｐは粉体でも粒体でも良いが本実施形態では２００メッシュ程度の粒子径（約７５μｍ）を有する粉体形状を用いる。この塩化マグネシウムを用いたアンモニア吸蔵材Ｐの場合には、３〜４気圧条件下にて約１５０℃以上で吸蔵されたアンモニアが放出される。
導電性ペーストＱとしては、銀ペーストやカーボンペーストなどの導電性ではあるが電気抵抗が大きく、且つアンモニアと反応しないものが使用されている。
アンモニア吸蔵材Ｐに導電性ペーストＱを添加して混合し、この混合した混合物Ｒを矩形の型に入れて圧力を加えて成型し、直方体状のゲル状の成型品を作成する。
容器２７は、横断面が矩形の形状を有し、本体部２７Ａと蓋部２７Ｂとから構成され、蓋部２７Ｂには放出されたアンモニアの流出口が設けられている。また、容器２７は絶縁材料から形成されている。
本体部２７Ａの下方側壁には、平板状の一対の電極２１（２１Ａ、２１Ｂ）が側壁に埋め込まれて配置され、各電極２１Ａ、２１Ｂは対向配置された状態にある。
容器２７内には、混合物Ｒの成型品が収容され、成型品の両側側面は各電極２１Ａ、２１Ｂとそれぞれ接触状態にある。
各電極２１Ａ、２１Ｂは制御ユニット２２と接続され、各電極２１Ａ、２１Ｂ間には直流電圧が印加される。直流電圧が印加されることにより、導電性ペーストＱには電流が流れ、導電性ペーストＱは抵抗発熱される。この熱がアンモニア吸蔵材Ｐに伝わり、アンモニア吸蔵材Ｐが熱せられ温度上昇することにより吸蔵されたアンモニアが放出される。なお、電圧は交流電圧であっても良い。しかし、車載を前提とした場合、蓄電池が直流であるため直流電圧のほうが電力制御装置が簡素化できて好ましい。
次に、アンモニア放出装置１６を用いたアンモニアの放出方法（手順）について説明する。
先ず、アンモニア吸蔵材Ｐに導電性ペーストＱを添加し、均一に混合される。導電性ペーストＱは、粒子状のアンモニア吸蔵材Ｐを繋ぐバインダーの役割を有している。導電性ペーストＱは、アンモニア吸蔵材Ｐと混合されたとき、アンモニア吸蔵材Ｐの一つ一つの粒子が導電性ペーストＱによって表面を覆われた状態にあるが、導電性ペーストＱは各粒子表面を濡らす程度に適度な量だけ添加される。
次に、アンモニア吸蔵材Ｐと導電性ペーストＱとの混合物Ｒを矩形の型に入れて、圧力を加えて成型させる。なお、型の形状を変更すれば任意の形状の成型品を作成可能である。この時、導電性ペーストＱが添加されていることにより、成型しやすく応力に対して緩衝するため衝撃が加わっても亀裂が発生しない。一方、導電性ペーストＱを添加しないでアンモニア吸蔵材Ｐのみで成型する場合には、成型品が衝撃で亀裂が生じやすくなる。
この混合物Ｒの成型品の断面形状は、図４に拡大して示すように、アンモニア吸蔵材Ｐの各粒子間が導電性ペーストＱによって完全に埋まっている訳ではなく、各粒子間には若干の隙間Ｓが形成された状態にある。
次に、混合物Ｒの成型品を容器２７内に充填する。この時、容器２７の蓋部２７Ｂを外して上方より本体部２７Ａに充填する。なお、成型品は容器２７に充填できるサイズに成型されており、また、容器２７に充填された状態で容器２７内に配置されている各電極２１Ａ、２１Ｂとそれぞれ接触状態を維持するサイズに成型されている。
次に、各電極２１Ａ、２１Ｂ間に制御ユニット２２から直流電圧が印加される。それに伴い、導電性ペーストＱに電流が流れ、導電性ペーストＱが抵抗発熱される。導電性ペーストＱはアンモニア吸蔵材Ｐの各粒子間を繋ぐバインダーの役割に加えて、各電極２１Ａ、２１Ｂ間を導通する抵抗部材の役割を有している。すなわち、導電性ペーストＱは導電性ではあるが電気抵抗が比較的大きく、電流が流れた場合には、抵抗発熱される。
次に、導電性ペーストＱが発熱することにより、この熱がアンモニア吸蔵材Ｐに伝わり、アンモニア吸蔵材Ｐが熱せられて温度上昇し吸蔵されたアンモニアが放出される。なお、この実施形態で使用している塩化マグネシウムをベースとしたアンモニア吸蔵材Ｐの場合には、約１５０℃以上に熱せられると吸蔵されたアンモニアが放出される。
次に、上記構成を有するアンモニア放出装置１６について図４に示す模式図を使用して
その作用説明を行う。なお、図４では、アンモニア吸蔵材Ｐの各粒子の大きさ及び形状はモデル化し誇張して図示している。
図４（ａ）に示すように、混合物Ｒを構成する導電性ペーストＱは、アンモニア吸蔵材Ｐの一つ一つの粒子の表面（又は表面の一部）を覆いつつ、導電性ペーストＱによって各粒子間は結着されている。
また、各粒子表面に付着した導電性ペーストＱが互いに接続されて、各電極２１Ａ、２１Ｂ間には導電性ペーストＱによる導通回路が形成されている。
さらに、導電性ペーストＱは各粒子表面を濡らす程度に適度に添加されていることにより、各粒子間には若干の隙間Ｓが形成された状態にある。
図４（ａ）においては、粒子表面に形成された太字の部分が、導電性ペーストＱが付着した部分を示しており、導電性ペーストＱが互いに接続されてジグザグの導通回路が形成された状態を示している。また、各粒子間には、導電性ペーストＱが埋まっていない隙間Ｓが形成された状態を示している
従って、各電極２１Ａ、２１Ｂ間に直流電圧が印加された場合には、導電性ペーストＱによって形成された導通回路に電流が流れる。ところで、導電性ペーストＱは導電性ではあるが電気抵抗が比較的大きいので、電流が流れた場合には、抵抗発熱される。
導電性ペーストＱが発熱することによって、この熱はアンモニア吸蔵材Ｐの一つ一つの粒子に伝達され、各粒子が熱せられ温度上昇する。導電性ペーストＱはアンモニア吸蔵材Ｐ内に分散された状態にあるので、導電性ペーストＱで発生した熱は、容器２７内におけるアンモニア吸蔵材Ｐの各粒子に直接伝達される。図４（ａ）に示す矢印は、導電性ペーストＱからの熱がアンモニア吸蔵材Ｐの各粒子に伝わる様子を表している。
アンモニア吸蔵材Ｐの各粒子が約１５０℃以上に熱せられると各粒子に吸蔵されたアンモニアが脱離する。ところで、アンモニア吸蔵材Ｐの各粒子の表面に付着している導電性ペーストＱは、各粒子の表面を覆ってはいるが、各粒子間に若干の隙間Ｓが形成される程度に適度に添加されていることにより、脱離した高温で高圧のアンモニアが各粒子表面の導電性ペーストＱを破って外に放出され、各粒子間の隙間Ｓを伝わって容器２７上部へ導出される。図４（ｂ）に示す矢印は、各粒子表面の導電性ペーストＱを破ってアンモニア（ＮＨ３）が放出される様子を表している。
このように、アンモニア吸蔵材Ｐの各粒子からアンモニアが放出されるので、従来技術のような容器内におけるアンモニアの放出ムラを防止することができ、アンモニア吸蔵材Ｐに吸蔵されているアンモニアを効率よく放出させることが可能となる。
この第１の実施形態に係るアンモニア放出装置１６及びそれを用いた排気ガス浄化装置１０によれば以下の効果を奏する。
（１）アンモニア放出装置１６は、アンモニアが吸蔵されたアンモニア吸蔵材Ｐと、アンモニア吸蔵材Ｐに添加され混合される導電性でアンモニアと非反応の導電性ペーストＱと、アンモニア吸蔵材Ｐ及び導電性ペーストＱの混合物Ｒを収容するための容器２７と、容器２７内に収容された混合物Ｒに電圧を印加するための一対の電極２１（２１Ａ、２１Ｂ）とを備えている。一対の電極２１に直流電圧を印加することにより、導電性のペーストＱには電流が流れ、導電性のペーストＱは抵抗発熱される。この熱がアンモニア吸蔵材Ｐに伝わり、アンモニア吸蔵材Ｐが温度上昇することにより吸蔵されたアンモニアが放出される。ところで、アンモニア吸蔵材Ｐは導電性のペーストＱと混合された状態にあるので、導電性のペーストＱで発生した熱は、容器２７内のアンモニア吸蔵材Ｐに直接伝達される。従って、アンモニア吸蔵材Ｐに吸蔵されているアンモニアを効率よく放出させることが可能となる。
（２）アンモニア吸蔵材Ｐの各粒子の表面に付着している導電性ペーストＱは、各粒子の表面を覆ってはいるが、各粒子間に若干の隙間Ｓが形成される程度に適度に添加されている。よって、各粒子が温度上昇することにより高温で高圧のアンモニアが各粒子表面の導電性ペーストＱを破って外に放出され、各粒子間の隙間Ｓを伝わって容器２７上部へ導出させることができる。
（３）アンモニア放出装置１６は、アンモニア吸蔵材Ｐに導電性ペーストＱを添加した混合物Ｒに直流電圧を印加することにより、導電性ペーストＱに電流を流し抵抗発熱させてこの熱でアンモニア吸蔵材Ｐを直接加熱させている。よって、ヒーターなどを使用し間接的にアンモニア吸蔵材Ｐを加熱させる従来技術と比較して、電力消費を抑制することが可能である。
（４）アンモニア放出装置１６では、アンモニア吸蔵材Ｐと導電性ペーストＱとの混合物Ｒを矩形の型に入れて、圧力を加えて成型させこの成型品を容器２７に充填して電圧を印加する。従って、導電性ペーストＱが添加されていることにより、成型しやすく応力に対して緩衝するため衝撃が加わっても亀裂が発生しない。
（５）排気ガス浄化装置１０の全体制御を行うＥＣＵ２６は、圧力計２４で検知されたアンモニアの放出圧力に基づき、例えば、放出圧力が所定圧力Ｐ１より低下した場合には、第１メインタンク１７内におけるアンモニアが放出しきったと判断して、タンク切替バルブ２０を駆動制御させ第１メインタンク１７から第２メインタンク１８への切替えを自動的に行うことができる。従って、排気ガス浄化装置１０では、タンクの切替えのためのダウンタイムを大幅に短縮可能である。
（６）排気ガス浄化装置１０の全体制御を行うＥＣＵ２６は、ＮＯｘセンサ１３の検出信号に基づき排気ガス中のＮＯｘを還元するのに必要なアンモニア量の算出を行い、噴射ノズル１４からこの算出されたアンモニア量の噴射が行われるように放出バルブ２５の開閉制御を行う。従って、排気ガス浄化装置１０では、余分のアンモニアを噴射する必要が無く、経済的にＮＯｘ浄化を行うことができる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るアンモニア放出装置３０を図５に基づいて説明する。
この実施形態は、第１の実施形態における容器２７の内部構造を変更したものであり、その他の構成は共通である。
従って、ここでは説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
容器２７内には、絶縁性の遮蔽板３１が複数個配置されている。図５に示すように、遮蔽板３１は、一対の電極２１（２１Ａ、２１Ｂ）と平行に配置され、容器２７の底に立設された遮蔽板３１Ａと、混合物Ｒの表面側に配置された遮蔽板３１Ｂとで構成されている。遮蔽板３１Ａと遮蔽板３１Ｂとは、左右方向に一定の間隔で交互に配置され、側面から見た場合、遮蔽板３１Ａの上端部と遮蔽板３１Ｂの下端部とは重なり合うような位置に配置されている。
このため、図５に示すように、一対の電極２１（２１Ａ、２１Ｂ）間に直流電圧が印加された時、遮蔽板３１Ａ、３１Ｂが無い場合には、導電性ペーストＱによって形成された導通回路の電流分布は、電極２１Ａ、２１Ｂ間をほぼ直線的に結ぶ最短経路に集中して形成され容器の隅々まで電流が行き渡らないことがある。しかし、絶縁性の遮蔽板３１Ａ、３１Ｂがあることによって、導電性ペーストＱによって形成される電流経路は、図５に曲線で示すように、遮蔽板３１Ａ、３１Ｂを迂回してジグザグなラビリンス状（迷路状）となる。従って、容器２７内に充填された混合物Ｒの隅々にまで電流が流れ発熱されるので、アンモニア吸蔵材Ｐからアンモニアを一層効率よく放出させることができる。
その他の効果は、第１の実施形態における（１）〜（６）の効果と同等であり説明を省略する。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るアンモニア放出装置４０を図６に基づいて説明する。
この実施形態は、第１の実施形態における容器２７及び電極２１の形状を変更したものであり、その他の構成は共通である。
従って、ここでは説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
図６に示すように、容器４１は、横断面が円形の形状を有し、本体部４１Ａと蓋部４１Ｂとから構成され、蓋部４１Ｂには放出されたアンモニアの流出口が設けられている。また、容器４１は絶縁材料から形成されている。
円筒状の本体部４１Ａの下方内周面には、円筒状の周辺電極４２が側壁に埋め込まれて配置されている。また、本体部４１Ａの下方中心部には、棒状の中心電極４３が下端を底壁に嵌めこまれて配置されている。なお、周辺電極４２と中心電極４３とで一対の電極を構成している。
容器４１内には、混合物Ｒの成型品が収容されている。なお、混合物Ｒの成型品は、この実施形態では、中心軸線方向に孔が形成された円柱状に形成されたものを使用している。
成型品は、成型品における中心軸線方向の孔に中心電極４３を挿通させ、円柱状の外周面が周辺電極４２と接触するようにして、容器４１内に収容されている。
周辺電極４２と中心電極４３間に直流電圧が印加されると、導電性ペーストＱによって形成される導通回路は、中心電極４３を中心として周辺電極４２に向かってほぼ放射状となる。従って、容器４１内に収容された混合物Ｒに電流を均一に流すことができ、アンモニア吸蔵材Ｐからアンモニアを一層効率よく放出させることができる。
その他の効果は、第１の実施形態における（１）〜（６）の効果と同等であり説明を省略する。
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更しても良い。
○ 第１〜第３の実施形態では、アンモニア吸蔵材Ｐとして塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）を用いるとして説明したが、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）に代えて塩化ストロンチウム（ＳｒＣｌ２）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）を用いても良い。塩化ストロンチウムの場合には、３〜４気圧条件下にて約８０℃以上で吸蔵されたアンモニアが放出される。
○ 第１〜第３の実施形態では、アンモニア吸蔵材Ｐに添加するペースト又は液体を導電性ペーストＱ（銀ペースト、カーボンペースト）として説明したが、液体を用いても良く、導電性でアンモニアと非反応の、例えば、イオン性液体でも良い。また、第１〜第３の実施形態では、成型した混合物Ｒを用いたが、成型せず容器に充填しても良い。
○ 立ち上がり時においては、一対の電極間に印加される電力を高めに設定して発熱を促進し、一定温度（例えば、１５０℃以上）となったら電力を低めの設定に切替えるようにしても良い。この場合には、アンモニア吸蔵材Ｐからアンモニアが放出されるまでの立ち上がり時間を短縮できる。
○ 第１の実施形態の排気ガス浄化装置では、スタートアップタンク１９は常にオープンであるが、切替バルブを追加してオープン／クローズを切替えても良い。また、スタートアップタンク１９は省略しても良い。
○ 温度計２３は混合物Ｒの温度を測定したが、タンク内のアンモニア気体の温度を測定しても良い。またタンク内に圧力計を設けて、タンク内の圧力を用いたり温度と圧力を併用したりして、メインタンクやスタートアップタンク内のアンモニア吸蔵材Ｐからのアンモニア気体の放出の程度を判断しても良い。
１０ 排気ガス浄化装置
１１ 排気通路
１２ ＳＣＲ触媒
１３ ＮＯｘセンサ
１４ 噴射ノズル
１５ 供給管
１６ アンモニア放出装置
１７ 第１メインタンク
１８ 第２メインタンク
２１ 一対の電極
２２ 制御ユニット
２４ 圧力計
２５ 放出バルブ
２６ ＥＣＵ
２７ 容器
Ｐ アンモニア吸蔵材
Ｑ 導電性ペースト
Ｒ 混合物

Claims (4)

  1. 温度上昇によって吸蔵されたアンモニアを放出する粉体又は粒体状のアンモニア吸蔵材と、
    導電性でアンモニアと非反応のペースト又は液体を含み、前記アンモニア吸蔵材と前記ペースト又は液体とが混合された混合物と、
    前記混合物を収容するための容器と、
    前記容器内に収容された前記混合物に電圧を印加するための対となる電極と、を備えたことを特徴とするアンモニア放出装置。
  2. 請求項１に記載のアンモニア放出装置を用いた排気ガス浄化装置であって、
    内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気通路と、
    前記排気通路に設けられるＳＣＲ触媒と、
    前記排気通路における前記ＳＣＲ触媒の上流側に設けられ排気ガス中のＮＯｘ量を検知するＮＯｘセンサと、
    前記ＳＣＲ触媒の上流においてアンモニアを前記排気通路に噴射する噴射ノズルと、
    前記噴射ノズルと前記アンモニア放出装置とを接続する供給管と、
    前記供給管に配置され前記アンモニア放出装置からのアンモニアの放出圧力を検知する圧力計と、
    前記供給管に配置され前記噴射ノズルへのアンモニアの供給を調整する放出バルブと、
    前記排気ガス浄化装置の全体制御を行う制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、前記圧力計で検知されたアンモニアの放出圧力に基づき前記アンモニア放出装置からアンモニアを放出させるよう前記電極に電圧を印加制御すると共に、前記ＮＯｘセンサの検出信号に基づき必要なアンモニア量の算出を行い、前記噴射ノズルから必要なアンモニア量の噴射が行われるように前記放出バルブの開閉制御を行うことを特徴とする排気ガス浄化装置。
  3. 前記容器は複数個設けられると共に、前記複数個の容器の切替えを行うタンク切替バルブが前記供給管に設けられており、前記制御装置は、前記複数個の容器のうち特定の容器と接続するよう前記タンク切替バルブを制御すると共に、前記圧力計で検知された前記特定の容器のアンモニア放出圧力が所定値以下になった場合には、別の容器へ切替え制御することを特徴とする請求項２に記載の排気ガス浄化装置。
  4. 温度上昇によって吸蔵されたアンモニアを放出する粉体又は粒体状のアンモニア吸蔵材と、導電性でアンモニアと非反応のペースト又は液体とを混合し、容器内に収容した混合物に対し、対となる電極間に電圧を印加することにより前記ペースト又は液体に電流を流し、
    流れた電流により前記ペースト又は液体が抵抗発熱し、
    この熱が前記アンモニア吸蔵材に伝達され前記アンモニア吸蔵材が温度上昇することにより前記アンモニア吸蔵材から吸蔵されたアンモニアが放出される、ことを特徴とするアンモニア放出方法。
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