JP2014118836A - Catalyst device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンからの排気ガスを浄化する触媒装置に関する。 The present invention relates to a catalyst device that purifies exhaust gas from an engine.
車両の排気ガス浄化システムには、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、触媒担持体に触媒を担持させた触媒装置が設けられている。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。エンジン始動直後は、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、エンジン始動直後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昇温させるために、触媒装置を暖機する加熱装置が必要となる。加熱装置としては、エネルギ消費(燃費消費)を低減して加熱を行うために、化学反応の反応熱を利用した蓄熱装置がある。特許文献1には、触媒の外周部に筐体部内に内蔵された蓄熱物質を配置させ、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。
BACKGROUND ART A vehicle exhaust gas purification system is provided with a catalyst device in which a catalyst is supported on a catalyst carrier to purify environmental pollutants (HC, CO, NOx, etc.) contained in exhaust gas discharged from an engine. ing. The catalyst has an optimum temperature (activation temperature) for activating the purification capacity. Immediately after the engine is started, the temperature of the exhaust gas is low, and it takes time to reach the activation temperature of the catalyst. Therefore, in order to raise the temperature to the catalyst activation temperature in a short time when the temperature of the exhaust gas is low, such as immediately after starting the engine, a heating device for warming up the catalyst device is required. As a heating device, there is a heat storage device using reaction heat of a chemical reaction in order to reduce energy consumption (fuel consumption consumption) and perform heating.
特許文献1に開示されているように外周部から触媒を加熱した場合、中心部に近いほど、外周部からの熱伝達距離が長くなるので、熱が効率的に使われない。その結果、加熱しているにもかかわらず温度が迅速に上らず、加熱効率が悪い。特に、従来の触媒装置の触媒担持体の構造では、外周部から中心部までの熱伝達距離が長く、中心部ほど熱伝導性が低下し、昇温が困難であった。
When the catalyst is heated from the outer peripheral portion as disclosed in
そこで、本発明は、触媒装置を外周部から加熱した場合に外周部から内側への熱伝導性が向上する触媒装置を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the catalyst apparatus which the heat conductivity to inner side improves from an outer peripheral part, when a catalyst apparatus is heated from an outer peripheral part.
本発明に係る触媒装置は、外周部に配置される加熱手段で加熱され、触媒担持体を有する触媒装置であって、触媒担持体は、外周部から内側へ熱を伝導するための伝熱部と、伝熱部が存在しないスペースに配設される触媒担持部とを備え、伝熱部は、触媒担持部よりも熱伝導性が高いことを特徴とする。 The catalyst device according to the present invention is a catalyst device having a catalyst carrier that is heated by a heating means disposed on the outer periphery, and the catalyst carrier is a heat transfer part for conducting heat from the outer periphery to the inside. And a catalyst supporting part disposed in a space where no heat transfer part exists, and the heat transfer part has a higher thermal conductivity than the catalyst supporting part.
この触媒担持体は、ガスを浄化する触媒装置における触媒を担持するための触媒担持体である。この触媒装置は、外周部に加熱手段が配置され、ガスの温度が低い場合(触媒の活性温度に達していない場合)には加熱手段によって外周部から加熱して暖機される。このように、外周部から加熱する場合、中心部(内側)ほど、外周部からの熱伝達距離が長くなるので、昇温が困難になる。そこで、この触媒担持体は、伝熱部と、触媒担持部を備えている。伝熱部は、触媒担持体における外周部から内側へ熱を伝導するための部材であり、触媒担持部より熱伝導性が高い。触媒担持部は、伝熱部が設けられていないスペースにそれぞれ配設される。伝熱部は、熱伝導性が高いので、加熱手段による外周部からの熱を優先的に内側に伝導する。この伝熱部によって伝導された熱が、各触媒担持部にそれぞれ伝導される。このような伝熱部を設けることにより、伝熱部がない従来の触媒担持体の構造に比べて、触媒担持部への熱の伝達が容易となる。その結果、触媒担持体(触媒装置)全体の昇温性が内側(中心部側)まで向上する。このように、この触媒装置は、触媒担持部よりも熱伝導性が高く、外周部から内側へ熱を伝導する伝熱部を備える触媒担持体を有することにより、外周部から加熱した場合に伝熱部によって外周部からの熱を各触媒担持部へ容易に伝導でき、外周部から内側への熱伝導性を向上させることがきる。その結果、ガスの温度が低い場合でも、各触媒担持部で迅速に昇温でき、触媒の活性温度に迅速に到達する。 This catalyst carrier is a catalyst carrier for carrying a catalyst in a catalyst device for purifying gas. This catalyst device is provided with heating means on the outer periphery, and when the temperature of the gas is low (when the activation temperature of the catalyst has not been reached), the catalyst device is heated from the outer periphery by the heating means. Thus, when heating from the outer peripheral portion, the heat transfer distance from the outer peripheral portion becomes longer at the central portion (inner side), so that the temperature rise becomes difficult. Therefore, the catalyst carrier includes a heat transfer part and a catalyst carrier part. The heat transfer part is a member for conducting heat inward from the outer peripheral part of the catalyst carrier, and has higher thermal conductivity than the catalyst carrier. The catalyst carrier is disposed in a space where no heat transfer unit is provided. Since the heat transfer part has high thermal conductivity, heat from the outer peripheral part by the heating means is preferentially conducted to the inside. The heat conducted by the heat transfer section is conducted to each catalyst support section. By providing such a heat transfer portion, heat transfer to the catalyst support portion is facilitated as compared to the structure of a conventional catalyst support without a heat transfer portion. As a result, the temperature rise performance of the entire catalyst carrier (catalyst device) is improved to the inside (center side). Thus, this catalyst device has a heat conductivity higher than that of the catalyst carrier, and has a catalyst carrier having a heat transfer part that conducts heat from the outer periphery to the inside, so that it is transmitted when heated from the outer periphery. The heat from the outer peripheral part can be easily conducted to each catalyst support part by the heat part, and the thermal conductivity from the outer peripheral part to the inside can be improved. As a result, even when the temperature of the gas is low, the temperature can be quickly increased at each catalyst supporting portion, and the activation temperature of the catalyst can be quickly reached.
本発明の上記触媒装置では、触媒担持体の伝熱部は、触媒担持体における外周部から内側へ直線状に配置されると好適である。このように伝熱部が外周部から内側(特に、中心部がよい)へ直線状に配置することにより、外周部からの熱を内側により短い熱伝達距離で伝えることができる。その結果、触媒担持体(触媒装置)全体の内側(特に、中心部)まで昇温性がより向上する。 In the catalyst device of the present invention, it is preferable that the heat transfer portion of the catalyst carrier is linearly arranged inward from the outer peripheral portion of the catalyst carrier. Thus, by arranging the heat transfer portion linearly from the outer peripheral portion to the inner side (especially the center portion is good), heat from the outer peripheral portion can be transferred to the inner side with a shorter heat transfer distance. As a result, the temperature rise performance is further improved to the inside (particularly the central portion) of the entire catalyst carrier (catalyst device).
本発明の上記触媒装置では、触媒担持体の触媒担持部は、触媒担持体における中心部及び中心部の周りに一重以上の各周に沿って複数配置される又は触媒担持体における中心部の周りに二重以上の各周に沿って複数配置されると好適である。中心部及び中心部の周りに一重以上の各周に沿って配置される場合、中心部に1個の触媒担持部が配置され、その周りの各周(一重以上)に沿って複数の触媒担持部がそれぞれ配置される。中心部の周りに二重以上の各周に沿って配置される場合、中心部には触媒担持部がなく、中心部の周りの各周(二重以上)に沿って複数の触媒担持部がそれぞれ配置される。そして、これらの触媒担持部が配置されていない箇所が伝熱部となる。このように、中心部や周方向に沿って触媒担持部を配置することにより、伝熱部によって外周部側から中心部側の各周の触媒担持部に熱を均等に伝導でき、触媒担持体(触媒装置)全体の内側(中心部)まで昇温性がより向上する。 In the catalyst device of the present invention, the catalyst carrier of the catalyst carrier is arranged in a plurality around the central part of the catalyst carrier and around one or more circumferences around the central part or around the central part of the catalyst carrier. It is preferable that a plurality of them are arranged along each circumference that is more than double. In the case of being arranged along the circumference of the center part and around the center part, a single catalyst support part is arranged in the center part, and a plurality of catalyst support parts are provided along each circumference (single or more) around the center part. Each part is arranged. When arranged around each center more than double around the center, there is no catalyst carrier in the center, and there are multiple catalyst carriers along each circumference (more than double) around the center. Each is arranged. And the location where these catalyst carrying | support parts are not arrange | positioned becomes a heat-transfer part. In this way, by disposing the catalyst carrier along the central part and the circumferential direction, the heat transfer part can conduct heat evenly from the outer peripheral part side to the catalyst carrier part on each circumference on the central part side. (Catalyst device) The temperature rise performance is further improved to the inside (center portion) of the whole.
本発明の上記触媒装置では、触媒担持体における外周部側に配置される触媒担持部が中心部側に配置される触媒担持部よりも流路断面積が大きいと好適である。加熱手段によって外周部から加熱するので、触媒担持体の外周部側に配置される触媒担持部ほど、熱源に近いので、伝熱部から伝導される熱が多い。したがって、触媒担持部の流路断面積を大きくしても、触媒担持部の中心部まで熱が伝わる。そこで、外周部側に配置される触媒担持部ほど流路断面積を大きくする。逆に、触媒担持体の中心部側に配置される触媒担持部ほど、熱源から遠くなるので、伝熱部から伝導される熱が少ない。したがって、触媒担持部の流路断面積を大きくすると、触媒担持部の中心部まで熱が伝わらない。そこで、中心部側に配置される触媒担持部ほど流路断面積を小さくする。これによって、触媒担持体の外周部からの熱を各触媒担持部の中心部まで効率的に伝えることができ、触媒担持体(触媒装置)全体としての昇温性がより向上する。 In the above catalyst device of the present invention, it is preferable that the catalyst carrying part arranged on the outer peripheral side of the catalyst carrying body has a larger channel cross-sectional area than the catalyst carrying part arranged on the center side. Since it heats from an outer peripheral part by a heating means, since the catalyst support part arrange | positioned at the outer peripheral part side of a catalyst support body is near a heat source, there is much heat conducted from a heat-transfer part. Therefore, even if the flow path cross-sectional area of the catalyst carrier is increased, heat is transmitted to the center of the catalyst carrier. In view of this, the cross-sectional area of the flow path is increased as the catalyst carrying portion disposed on the outer peripheral side. On the contrary, since the catalyst carrying part arranged on the center side of the catalyst carrying body is farther from the heat source, less heat is conducted from the heat transfer part. Therefore, when the flow path cross-sectional area of the catalyst supporting part is increased, heat is not transmitted to the central part of the catalyst supporting part. In view of this, the cross-sectional area of the flow path is made smaller as the catalyst carrying portion arranged on the center side. Thereby, heat from the outer peripheral portion of the catalyst carrier can be efficiently transmitted to the center of each catalyst carrier, and the temperature rise performance of the catalyst carrier (catalyst device) as a whole is further improved.
本発明の上記触媒装置では、触媒担持部において、触媒担持部における外周部側が中心部側よりも熱伝導性が高いと好適である。伝熱部と触媒担持部とは異なる部材なので、その境界では熱抵抗が大きくなる。そこで、触媒担持部において中心部側よりも外周部側(伝熱部から熱が伝わってくる側)の熱伝導性を高くすることにより、境界での熱抵抗を下げ、伝熱部からの熱が触媒担持部に伝導され易くする。その結果、触媒担持部の昇温性が向上し、触媒担持体(触媒装置)全体としての昇温性もより向上する。触媒担持部の外周部側の熱伝導性を高くした場合には外周部側での熱容量が増大する、そこで、触媒担持部全体としての熱容量を調整するために、触媒担持部の中心部側の熱伝導性を低くし、中心部側での熱容量を少なくする。 In the above catalyst device of the present invention, it is preferable that the outer periphery of the catalyst supporting part has higher thermal conductivity than the central part in the catalyst supporting part. Since the heat transfer section and the catalyst support section are different members, thermal resistance increases at the boundary. Therefore, by increasing the thermal conductivity on the outer peripheral part side (the side where heat is transferred from the heat transfer part) in the catalyst support part, the thermal resistance at the boundary is lowered and the heat from the heat transfer part is reduced. Is easily conducted to the catalyst support. As a result, the temperature rise performance of the catalyst support is improved, and the temperature rise performance of the entire catalyst support (catalyst device) is further improved. When the heat conductivity on the outer peripheral side of the catalyst supporting part is increased, the heat capacity on the outer peripheral part side increases. Therefore, in order to adjust the heat capacity of the entire catalyst supporting part, Reduce thermal conductivity and reduce heat capacity at the center.
本発明の上記触媒装置では、触媒担持体の外周部の少なくとも一部分に触媒担持部が配設され、外周部に配置される触媒担持部における外周部側が触媒担持体における中心部側よりも熱伝導性が高いと好適である。触媒担持部と触媒担持体の外周部と接触するガスの配管とは異なる部材なので、触媒担持体の外周部の少なくとも一部が触媒担持部で構成されている場合、触媒担持部の一部分(触媒担持体の外周部分の触媒担持部)がガスの配管に直接接触しており、その境界では熱抵抗が大きくなる。そこで、触媒担持体全体において中心部側よりも外周部側(加熱手段から熱が伝わってくる側)の熱伝導性を高くすることにより、境界での熱抵抗を下げ、加熱手段からの熱が触媒担持体に伝導され易くする。その結果、触媒担持体(触媒装置)全体としての昇温性がより向上する。 In the catalyst device of the present invention, the catalyst carrier is disposed on at least a part of the outer periphery of the catalyst carrier, and the outer periphery of the catalyst carrier disposed on the outer periphery is more thermally conductive than the center of the catalyst carrier. High properties are preferable. Since the catalyst carrying part and the gas pipe contacting the outer circumference of the catalyst carrier are different members, when at least a part of the outer circumference of the catalyst carrier is composed of the catalyst carrying part, a part of the catalyst carrying part (catalyst The catalyst support portion on the outer peripheral portion of the support is in direct contact with the gas pipe, and the thermal resistance increases at the boundary. Therefore, by increasing the thermal conductivity on the outer peripheral side (the side on which heat is transferred from the heating means) over the central part side in the entire catalyst carrier, the thermal resistance at the boundary is lowered, and the heat from the heating means is reduced. It facilitates conduction to the catalyst carrier. As a result, the temperature rise performance of the catalyst carrier (catalyst device) as a whole is further improved.
本発明の上記触媒装置では、触媒担持体全体において、触媒担持体における外周部側に配置される触媒担持部が中心部側に配置される触媒担持部よりも熱伝導性が低いと好適である。加熱手段が触媒装置の外周部に配置されるので、触媒担持体の外周部側から加熱される。そこで、触媒担持体全体において中心部側よりも外周部側(加熱手段から熱が伝わってくる側)の熱伝導性を低くすることにより、加熱手段からの熱が外周部側の触媒担持部よりも伝熱部に伝導され易くする。その結果、多くの熱が伝導された伝熱部によって中心部側の触媒担持部まで熱を伝導でき、触媒担持体(触媒装置)全体としての昇温性がより向上する。 In the above catalyst device of the present invention, it is preferable that, in the entire catalyst carrier, the catalyst carrier disposed on the outer peripheral side of the catalyst carrier has lower thermal conductivity than the catalyst carrier disposed on the center side. . Since a heating means is arrange | positioned at the outer peripheral part of a catalyst apparatus, it heats from the outer peripheral part side of a catalyst carrier. Therefore, by reducing the thermal conductivity on the outer peripheral side (the side from which the heat is transmitted from the heating means) lower than the central part side in the entire catalyst support, the heat from the heating means is less than the catalyst supporting part on the outer peripheral side. It is easy to be conducted to the heat transfer part. As a result, heat can be conducted to the catalyst carrier on the center side by the heat transfer part through which much heat has been conducted, and the temperature rise performance of the catalyst carrier (catalyst device) as a whole is further improved.
本発明の上記触媒装置では、加熱手段は、化学蓄熱装置であると好適である。このように、加熱手段として化学蓄熱装置を適用することにより、触媒装置を加熱するためのエネルギ消費を低減できる。 In the catalyst device of the present invention, it is preferable that the heating means is a chemical heat storage device. Thus, energy consumption for heating the catalyst device can be reduced by applying the chemical heat storage device as the heating means.
本発明によれば、触媒担持部よりも熱伝導性が高く、外周部から内側へ熱を伝導する伝熱部を備える触媒担持体を有することにより、外周部から加熱した場合に伝熱部によって外周部からの熱を各触媒担持部へ容易に伝導でき、外周部から内側への熱伝導性を向上させることがきる。 According to the present invention, by having a catalyst carrier having a heat transfer part that has higher heat conductivity than the catalyst support part and conducts heat from the outer periphery to the inside, when the heat transfer part is heated by the heat transfer part, The heat from the outer peripheral portion can be easily conducted to each catalyst supporting portion, and the thermal conductivity from the outer peripheral portion to the inside can be improved.
以下、図面を参照して、本発明に係る触媒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。 Hereinafter, an embodiment of a catalyst device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the element which is the same or it corresponds in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
本実施の形態では、本発明に係る触媒装置を、車両のエンジンから出る排気ガスの排気ガス浄化システムの触媒装置(特に、触媒担持体)に適用する。本実施の形態に係る触媒装置は、加熱手段として化学蓄熱装置が適用され、外周部に配置される反応器から加熱される。なお、本実施の形態では、触媒担持体の構造として5つ実施形態について説明するとともに、メタルハニカムの内部構造についても他の実施形態について説明する。 In the present embodiment, the catalyst device according to the present invention is applied to a catalyst device (particularly, a catalyst carrier) of an exhaust gas purification system for exhaust gas emitted from a vehicle engine. In the catalyst device according to the present embodiment, a chemical heat storage device is applied as a heating means, and the catalyst device is heated from a reactor disposed on the outer periphery. In the present embodiment, five embodiments will be described as the structure of the catalyst carrier, and other embodiments of the internal structure of the metal honeycomb will be described.
図1を参照して、本実施の形態に係る触媒装置1及び化学蓄熱装置3について説明する。図1は、本実施の形態に係る触媒装置及び化学蓄熱装置であり、(a)が概略構成図であり、(b)が触媒装置周辺の断面図である。
With reference to FIG. 1, the
触媒装置1は、排気管2内を流れる排気ガス中に含まれる環境汚染物質(HC、CO、NOx等)を浄化するための触媒装置である。触媒装置1は、円筒状の触媒担持体10(例えば、図2に示す触媒担持体10A)に触媒を担持した装置であり、排気管2内に配設される。触媒装置1としては、例えば、ディーゼル酸化触媒(DOC[Diesel Oxidation Catalyst])、選択還元触媒(SCR[SelectiveCatalytic Reduction])、アンモニアスリップ防止触媒(ASC[Ammonia SlipCatalyst])がある。なお、触媒装置1は図1等に示すような、断面が円形状の円筒体に限られず、断面が卵形状、長円形状、楕円形状、トーストラック形状、正方形状、長方形状などの筒体で形成することも可能である。
The
触媒には、環境汚染物質の浄化能力を発揮できる温度領域、すなわち、活性温度が存在する。しかし、エンジンの始動直後などは、エンジン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り、触媒の活性温度より低い場合がある。このような場合でも、触媒に浄化能力を発揮させるために、触媒装置1での温度を迅速に活性温度にする必要がある。そこで、触媒装置1を暖機するための化学蓄熱装置3が設けられている。本実施の形態では、化学蓄熱装置3が特許請求の範囲に記載する加熱手段に相当する。
The catalyst has a temperature range in which the ability to purify environmental pollutants can be exhibited, that is, an activation temperature. However, immediately after the engine is started, the temperature of the exhaust gas immediately after being discharged from the engine is as low as about 100 ° C. and may be lower than the activation temperature of the catalyst. Even in such a case, it is necessary to quickly bring the temperature in the
化学蓄熱装置3は、触媒装置1を外周部から加熱して暖機する化学蓄熱装置である。つまり、化学蓄熱装置3は、通常は熱(排気ガスの排熱)を蓄えておき、触媒装置1の暖機が必要なときにその熱を使用して触媒装置1を暖機する。化学蓄熱装置3は、吸着器3a、接続管3b、反応器3c、バルブ3d等を備えている。
The chemical heat storage device 3 is a chemical heat storage device that warms up the
吸着器3aは、反応媒体(例えば、アンモニア)と物理吸着する吸着材が内蔵されている。吸着材としては、例えば、活性炭、ゼオライトがある。吸着器3aでは、蓄熱状態においては、アンモニアが吸着材と物理吸着した状態で貯蔵される。吸着器3a内には圧力を検出する圧力センサ(図示せず)が設けられている。なお、反応媒体は、アンモニア以外にも二酸化炭素、水等の他の媒体でもよい。
The
接続管3bは、吸着器3aと反応器3cとを接続し、吸着器3aと反応器3cの間でアンモニアを移動させる管路である。接続管3bには、バルブ3dが配設され、バルブ3dが開かれると吸着器3aと反応器3cとの間でアンモニアの移動が可能となる。このバルブ3dの開閉制御は、エンジンを制御するECU[Electronic Control Unit](図示せず)等で行われる。
The connecting
反応器3cは、アンモニアと化学反応する固体状又は粉末状の反応材を有しており、その反応材をケースで収納している。反応材としては、アンモニアと化学反応して発熱し、触媒装置1の触媒の活性温度以上に昇温できる材料を用いる。具体的には、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。反応器3cは、図1(b)に示すように、排気管2の外周面における触媒装置1の配設箇所に配設され、触媒装置1の外周を囲む断面ドーナツ形状である。この断面ドーナツ形状の断面は、反応器3c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3cでは、アンモニアと反応材とが化学反応して化学吸着(配位結合)し、熱を発生する。また、反応器3cでは、所定温度以上になると反応材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、反応材とアンモニアとの組み合わせによって変わる。なお、反応器3cは触媒装置1の外周を囲むものであれば、断面ドーナツ形状に限らず様々な断面構造のものを使用することができる。
The
この化学蓄熱装置3についての動作を説明する。車両停止中(エンジンが停止中)は、バルブ3dは閉じられている。したがって、吸着器3aにおいて吸着材からアンモニアが分離していても、接続管3bを介してアンモニアが反応器3cに供給されない。
The operation of the chemical heat storage device 3 will be described. While the vehicle is stopped (the engine is stopped), the
エンジンが始動後に、エンジン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(エンジンの始動直後など)、ECUによる制御によってバルブ3dが開かれ、接続管3bを介してアンモニアが反応器3cに供給される。このとき、吸着器3aの圧力が反応器3cの圧力よりも高く、アンモニアが反応器3c側に移動する。反応器3cでは、供給されたアンモニアと反応材とが化学反応して化学吸着し、熱を発生する。この熱によって外周部から触媒装置1が加熱され、温度が触媒の活性温度以上になると、触媒装置1で排気ガスを浄化できる。
When the temperature of the exhaust gas discharged from the engine is lower than a predetermined temperature (a temperature set based on the activation temperature of the catalyst) after the engine is started (such as immediately after the engine is started), the
エンジン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3cでは、アンモニアと反応材とが分離し、アンモニアが発生する。この分離したアンモニアは、バルブ3dが開かれているので、反応器3cから接続管3bを介して吸着器3aに戻る。このとき、反応器3cの圧力が吸着器3aの圧力よりも高く、アンモニアが吸着器3a側に移動する。吸着器3a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3aに設けられている圧力センサ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ではバルブ3dを閉じる。
When the temperature of the exhaust gas discharged from the engine becomes higher than a predetermined temperature, ammonia and the reaction material are separated in the
上記したように、化学蓄熱装置3の反応器3cによって、外周部から触媒装置1を加熱している。したがって、中心部に近いほど、反応器3c(触媒装置1の外周部)からの熱伝達距離が長くなり、熱伝導性が低下する。そこで、触媒装置1の触媒担持体10は、外周部側から内側への熱伝導性が高くなる熱伝達構造を有している。
As described above, the
図2を参照して、第1の実施の形態に係る触媒担持体10の構造について説明する。第1の実施の形態に係る触媒担持体10は中心部からの放射状の梁を持つ梁付メタルハニカムであり、ここではその一つの構造例の触媒担持体10Aについて説明する。触媒担持体10Aは、円筒体(触媒担持体10Aの本体)の内部に複数の梁11と複数のメタルハニカム21を備えている。第1の実施の形態では、触媒担持体10Aが特許請求の範囲に記載する触媒担持体に相当し、梁11が特許請求の範囲に記載する伝熱部に相当し、メタルハニカム21が特許請求の範囲に記載する触媒担持部に相当する。
With reference to FIG. 2, the structure of the catalyst carrier 10 according to the first embodiment will be described. The catalyst carrier 10 according to the first embodiment is a beam-attached metal honeycomb having radial beams from the center. Here, a
梁11は、円筒体の外周面10aの接線に対して垂直方向に外周面10aから中心部10bまで直線状に延びる壁部材である。梁11は、メタルハニカム21よりも熱伝導性が高い部材であり、例えば、金属で形成される。梁11は、周方向に沿って等角度間隔で複数配置される。配置間隔は、等角度間隔でなくてもよい。この複数の梁11は、図2に示すように、正面視すると、中心部10bから外周面10aまでの放射直線となる。図2の例では梁11が8個あるが、梁11の個数は熱伝導性、圧力損失等を考慮して適宜設定してよい。梁11は、外周面10aから中心部10bまでの最短の伝熱パスであるので、外周部からの熱を最短の熱伝達距離で中心部10bまで伝えることができる。また、梁11は、メタルハニカム21よりも熱伝導性が高いので、外周部から優先的に熱が伝わると、その熱を各メタルハニカム21にそれぞれ伝える。
The
メタルハニカム21は、放射状に配置される梁11が存在しないスペースに配設される金属製のハニカムである。メタルハニカム21は、梁11よりも熱伝導性が低い金属で形成される。メタルハニカム21は隣り合う梁11、11間に配置されるので、梁11の個数に応じた個数となる。メタルハニカム21は、流路断面が扇形状である。メタルハニカム21は、ハニカム構造を有しているので、多くの触媒を担持できる。
The
この触媒担持体10Aによれば、梁11を外周面10aから中心部10b(内側)へ直線(中心部10bからの放射状)に配置することにより、化学蓄熱装置3によって触媒担持体10Aに触媒を担持した触媒装置1を外周部から加熱した場合に、外周部からの熱を中心部10bまで最短の熱伝達距離で伝えることができ、梁11に伝わった熱を各メタルハニカム21にそれぞれ伝えることができる。この梁11によって、このような梁11がない従来の触媒担持体に比べて、メタルハニカム21への熱の伝達距離が短くなる。その結果、各メタルハニカム21での昇温性が向上し、触媒担持体10A(触媒装置1)全体の昇温性が外周部から中心部まで向上する。したがって、排気ガスの温度が低い場合でも、外周部から中心部まで迅速に昇温でき、触媒の活性温度に迅速に到達する。
According to this
なお、第1の実施の形態では、梁は、円筒体の外周面10aの接線に対して垂直方向に外周面10aから中心部10bまで直線状に延びる壁部材としたが、これ以外の形状としてもよい。例えば、円筒体の外周面の接線に対して垂直方向に延びるが、中心部まで延びていなくてもよく、また、外周面から中心方向に向けて延ばすが、円筒体の外周面の接線方向からずらすことで中心を通らない形状としてもよい。
In the first embodiment, the beam is a wall member that extends linearly from the outer
図3を参照して、第2の実施の形態に係る触媒担持体10の構造について説明する。第2の実施の形態に係る触媒担持体10は中心部及びその周りの同心円上にメタルハニカムがそれぞれ配置される梁付メタルハニカム(リボルバータイプ)であり、ここではその三つの構造例の触媒担持体10B,10C,10Dについて説明する。
With reference to FIG. 3, the structure of the catalyst carrier 10 according to the second embodiment will be described. The catalyst carrier 10 according to the second embodiment is a beam-attached metal honeycomb (revolver type) in which metal honeycombs are respectively arranged on a central portion and concentric circles around the central portion. Here, catalyst supports of the three structural examples are provided. The
図3(a)を参照して、第1構造例の触媒担持体10Bについて説明する。触媒担持体10Bは、円筒体の内部に梁12と複数のメタルハニカム22a,22b,22cを備えている。第2の実施の形態(第1構造例)では、触媒担持体10Bが特許請求の範囲に記載する触媒担持体に相当し、梁12が特許請求の範囲に記載する伝熱部に相当し、メタルハニカム22a,22b,22cが特許請求の範囲に記載する触媒担持部に相当する。
With reference to FIG. 3A, the
梁12は、円筒体において中心部10b及び中心部10bの周りに二重の各周に沿って流路断面が円形状の孔(すなわち、円柱の孔)が開けられた部材である。梁12は、図3(a)に示すように、正面視して、中心部10bのメタルハニカム22a、その外側の同心円上に配置される複数のメタルハニカム22b、その外側の同心円上に配置される複数のメタルハニカム22cがそれぞれ挿入される円形状の各孔が開いた形状を有しており、外周面10aから中心部10b側まで複雑に繋がっている。梁12は、メタルハニカム22a,22b,22cよりも熱伝導性が高い部材である。梁12は、外周面10aから中心部10b側までの伝熱パスであるので、外周部からの熱を短い熱伝達距離で中心部10b側まで伝えることができる。また、梁12は、メタルハニカム22a,22b,22cよりも熱伝導性が高いので、外周部から優先的に熱が伝わると、その熱をメタルハニカム22a,22b,22cにそれぞれ伝える。
The
メタルハニカム22aは、外周面10aの径よりも小さい径の円上(梁12の孔の開けられたスペース)に等角度間隔で配設される金属製のハニカムである。メタルハニカム22bは、メタルハニカム22aが配設される円の径よりも小さい径の円上(梁12の孔の開けられたスペース)に等角度間隔で配設される金属製のハニカムである。配設間隔は、等角度間隔でなくてもよい。図3(a)の例ではメタルハニカム22aが12個、メタルハニカム22bが7個あるが、メタルハニカム22a,22bの各個数は、メタルハニカム22a,22bの断面積(円の径)、熱伝導性、圧力損失等を考慮して適宜設定してよい。メタルハニカム22cは、中心部10b(梁12の孔の開けられたスペース)に配設される金属製のハニカムである。
The
メタルハニカム22a,22b,22cは、流路断面が円形状であり、円筒体である。メタルハニカム22a、22b,22cの円形状の各径(流路断面積)は、任意の径である。また、メタルハニカム22a,22b,22cは、梁12よりも熱伝導性が低い金属で形成される。メタルハニカム22a,22b,22cは、ハニカム構造を有しているので、多くの触媒を担持できる。メタルハニカム22a,22b,22cは、例えば、従来の周知の円筒体のメタルハニカムの径を小さくしたものであり、平板の一面に波状板を貼り付けたものを幾重にも巻いて円筒状にして外筒内に挿入したものである。メタルハニカム22a,22b,22cは、梁12の各孔の開いた部分にそれぞれ挿入される。
The metal honeycombs 22a, 22b, and 22c have a circular channel cross section and are cylindrical bodies. The circular diameters (channel cross-sectional areas) of the
この触媒担持体10Bによれば、梁12が外周面10aから中心部10b側(内側)へ繋がっているので、化学蓄熱装置3によって触媒担持体10Bに触媒を担持した触媒装置1を外周部から加熱した場合に、外周部からの熱を中心部10b側まで伝えることができ、梁12に伝わった熱をメタルハニカム22a,22b,22cにそれぞれ伝えることができる。この梁12によって、このような梁12がない従来の触媒担持体に比べて、メタルハニカム22a,22b,22cへの熱の伝達距離が短くなる。また、中心部10b及び二重の同心円上にメタルハニカム22a,22b,22cが均等に配置されるので、梁12によって外周面10a側から中心部10b側の各周のメタルハニカム22a,22b,22cに熱を均等に伝導でき、外周面10aから中心部10bまで周方向に沿って熱を均等に伝導できる。その結果、各メタルハニカム22a,22b,22cでの昇温性が向上し、触媒担持体10B(触媒装置1)全体の昇温性が外周部から中心部まで向上する。従来と同様に円筒体のメタルハニカム22a,22b,22cを形成し、梁12に挿入するだけなので、触媒担持体10Bを製造(加工)し易い。
According to this
図3(b)を参照して、第2構造例の触媒担持体10Cについて説明する。触媒担持体10Cは、円筒体の内部に梁13と複数のメタルハニカム23a,23b,23cを備えている。触媒担持体10Cは、上記の触媒担持体10Bと比較すると、メタルハニカム23a,23b,23cの円形状の径(流路断面積)が任意ではなく、条件が設定されている。第2の実施の形態(第2構造例)では、触媒担持体10Cが特許請求の範囲に記載する触媒担持体に相当し、梁13が特許請求の範囲に記載する伝熱部に相当し、メタルハニカム23a,23b,23cが特許請求の範囲に記載する触媒担持部に相当する。
With reference to FIG.3 (b), 10 C of catalyst support bodies of the 2nd structural example are demonstrated. The
化学蓄熱装置3によって外周部から加熱するので、外周面10a側に配置されるメタルハニカム23ほど、熱源に近いので、梁13から伝導される熱が多い。したがって、外周面10a側に最も近いメタルハニカム23aの流路断面積を大きくしても、そのメタルハニカム23aの中心部まで熱が伝わる。逆に、中心部10b側に配置されるメタルハニカム23ほど、熱源から遠くなるので、梁13から伝導される熱が少ない。したがって、中心部10bのメタルハニカム23cの流路断面積を大きくすると、メタルハニカム23cの中心部まで熱が伝わりにくい。そこで、外周面10aに最も近いメタルハニカム23aの流路断面積を最も大きくし(円の径を最も大きくし)、その内側のメタルハニカム23bの流路断面積をそれよりも小さくし,中心部10bに配置されるメタルハニカム23cの流路断面積を最も小さくする(円の径を最も小さくする)。このように、外周面10a側に近いメタルハニカムほど流路断面積(円形状の径)を大きくするという条件が設定されている。なお、図3(b)の例ではメタルハニカム23aが12個、メタルハニカム23bが8個あるが、メタルハニカム23a,23bの各個数は、メタルハニカム23a,23bの断面積(円の径)、熱伝導性、圧力損失等を考慮して適宜設定してよい。
Since the chemical heat storage device 3 heats from the outer peripheral portion, the metal honeycomb 23 disposed on the outer
この触媒担持体10Cは、上記の触媒担持体10Bと同様の効果を有する上に、以下の効果も有している。触媒担持体10Cによれば、外周面10a側に近いメタルハニカム23ほど流路断面積を大きく(円の径を大きく)することにより、触媒担持体10Cの外周部からの熱をメタルハニカム23a,23b,23cの中心部まで効率的にそれぞれ伝えることができ、触媒担持体10C(触媒装置1)全体としての昇温性がより向上する。
The
図3(c)を参照して、第3構造例の触媒担持体10Dについて説明する。触媒担持体10Dは、円筒体の内部に梁14と複数のメタルハニカム24a,24bを備えている。触媒担持体10Dは、上記の触媒担持体10Bと比較すると、メタルハニカムが中心部10bと一重の周だけに配置され、形状も円形状以外の形状である。第2の実施の形態(第3構造例)では、触媒担持体10Dが特許請求の範囲に記載する触媒担持体に相当し、梁14が特許請求の範囲に記載する伝熱部に相当し、メタルハニカム24a,24bが特許請求の範囲に記載する触媒担持部に相当する。
With reference to FIG.3 (c), the
メタルハニカム24aは、外周面10aの径よりも小さい径の円上(梁14の孔の開けられたスペース)に等角度間隔で配設される金属製のハニカムである。配設間隔は、等角度間隔でなくてもよい。図3(c)の例ではメタルハニカム24aが5個あるが、メタルハニカム24aの個数は、メタルハニカム24aの断面積、熱伝導性、圧力損失等を考慮して適宜設定してよい。メタルハニカム24aは、流路断面が丸みのある略三角形状である。メタルハニカム24bは、中心部10b(梁14の孔の開けられたスペース)に配設される金属製のハニカムである。メタルハニカム24bは、流路断面が円形状である。したがって、梁14は、同心円上に配置される複数の上記した形状のメタルハニカム24aと中心部10bに配置される1個の円形状のメタルハニカム24bに対応する孔がそれぞれ開けられた部材である。この触媒担持体10Dは、上記の触媒担持体10Bと同様の効果を有している。
The
なお、第2の実施の形態では、メタルハニカムの形状(梁の孔の形状)として円形状や丸みのある三角形状としたが、これ以外の形状としてもよく、例えば、丸みのある四角形状や五角形状、楕円形状、丸みのある台形状がある。しかし、メタルハニカムの形状としては、円形状(円筒体)が最も形成し易い。また、中心部に1個及び中心部の周りに二重又は一重の各周に沿って複数のメタルハニカムが配置されたが、配置についてはこれ以外の配置でもよい。例えば、同心円上にだけメタルハニカムを設けて中心部にはメタルハニカムを設けない配置、三重以上の各周に沿って複数のメタルハニカムを設ける配置がある。 In the second embodiment, the shape of the metal honeycomb (the shape of the hole of the beam) is a circular shape or a rounded triangular shape, but other shapes may be used, for example, a rounded rectangular shape or There are pentagonal, elliptical and round trapezoidal shapes. However, as the shape of the metal honeycomb, a circular shape (cylindrical body) is most easily formed. In addition, one metal piece is disposed in the central portion and a plurality of metal honeycombs are disposed around the central portion along double or single circumferences. However, other arrangements may be employed. For example, there are an arrangement in which a metal honeycomb is provided only on a concentric circle and no metal honeycomb is provided in the center, and an arrangement in which a plurality of metal honeycombs are provided along each circumference of triple or more.
図4を参照して、第3の実施の形態に係る触媒担持体10の構造について説明する。第3の実施の形態に係る触媒担持体10は大きなメタルハニカムに小さいメタルハニカムを抱合加工した抱合メタルハニカムであり、ここではその二つの構造例の触媒担持体10E,10Fについて説明する。
With reference to FIG. 4, the structure of the catalyst carrier 10 according to the third embodiment will be described. The catalyst carrier 10 according to the third embodiment is a conjugated metal honeycomb obtained by conjugating a small metal honeycomb to a large metal honeycomb. Here, the
図4(a)を参照して、第1構造例の触媒担持体10Eについて説明する。触媒担持体10Eは、円筒体の内部に複数の梁15と1個の主メタルハニカム25a,複数の小メタルハニカム25bを備えている。第3の実施の形態(第1構造例)では、触媒担持体10Eが特許請求の範囲に記載する触媒担持体に相当し、梁15が特許請求の範囲に記載する伝熱部に相当し、メタルハニカム25a,25bが特許請求の範囲に記載する触媒担持部に相当する。
With reference to Fig.4 (a), the
小メタルハニカム25bは、外周面10aの径よりも小さい径の円上に等角度間隔で配設される金属製のハニカムである。配設間隔は、等角度間隔でなくてもよい。図4(a)の例では小メタルハニカム25bが4個あるが、小メタルハニカム25bの個数は、熱伝導性、圧力損失等を考慮して適宜設定してよい。小メタルハニカム25bは、流路断面が円形状であり、円筒体である。小メタルハニカム25bの円形状の各径(流路断面積)は、任意の径である。また、小メタルハニカム25b(ハニカム構造部分)は、梁15よりも熱伝導性が低い金属で形成される。小メタルハニカム25bは、例えば、従来の周知の円筒体のメタルハニカムの径を小さくしたものであり、平板の一面に波状板を貼り付けたものを幾重にも巻いて円筒状にして外筒内に挿入したものである。
The
主メタルハニカム25aは、外周面10aの径を持つ円筒体のメタルハニカムの外周部に複数の小メタルハニカム25bを抱合加工した金属製のハニカムである。主メタルハニカム25a(ハニカム構造部分)は、梁15よりも熱伝導性が低い金属で形成される。主メタルハニカム25aは、例えば、従来の周知の円筒体のメタルハニカムである平板の一面に波状板を貼り付けたものを幾重にも巻いて円筒状にして外筒内に挿入したものを、引き抜き加工で金型を通したものである。この主メタルハニカム25aに、複数の小メタルハニカム25bが抱合(かしめ)加工される。主メタルハニカム25aと小メタルハニカム25bとの接着性を強くするために、焼結処理や蝋付け処理を施してもよい。
The
梁15は、外周面10aから内部に入り込んだ主メタルハニカム25aの外筒部分(さらに、小メタルハニカム25bの内部側の外筒部分も含んでもよい)が梁に相当する。したがって、梁15は、図4(a)に示すように、正面視して、小メタルハニカム25bよりも少し径が大きい円形状(外周面10a側の一部が欠けている)を有している。梁15は、主メタルハニカム25a(ハニカム構造部分)や小メタルハニカム25b(ハニカム構造部分)よりも熱伝導性が高い部材であるので、少なくとも主メタルハニカム25aの外筒部分をハニカム構造部分よりも熱伝導性の高い部材とする。梁15は、外周面10aから内側への伝熱パスであるので、外周部からの熱を内側に伝えることができる。また、梁15は、主メタルハニカム25a(ハニカム構造部分)や小メタルハニカム25b(ハニカム構造部分)よりも熱伝導性が高いので、外周部から優先的に熱が伝わると、その熱を主メタルハニカム25aのハニカム構造部分や小メタルハニカム25bのハニカム構造部分にそれぞれ伝える。
In the
この触媒担持体10Eによれば、梁15が外周面10aから内側に入っているので、化学蓄熱装置3によって触媒担持体10Eに触媒を担持した触媒装置1を外周部から加熱した場合に、外周部からの熱を内側に伝えることができ、梁15に伝わった熱を主メタルハニカム25aの中心部10b側や小メタルハニカム25bにそれぞれ伝えることができる。この梁15によって、このような梁15がない従来の触媒担持体に比べて、主メタルハニカム25aの中心部10b側や小メタルハニカム25bへの熱の伝達距離が短くなる。その結果、各メタルハニカム25a,25bでの昇温性が向上し、触媒担持体10E(触媒装置1)全体の昇温性が外周部から中心部まで向上する。触媒担持体10Eの構造の場合、表面積のロスもほとんどなく、圧力損失アップの影響もほとんどない。
According to the
図4(b)を参照して、第2構造例の触媒担持体10Fについて説明する。触媒担持体10Fは、円筒体の内部に複数の梁16と1個の主メタルハニカム26a,複数の小メタルハニカム26bを備えている。触媒担持体10Fは、上記の触媒担持体10Eと比較すると、小メタルハニカム26bの形状と個数を変えたものである。第3の実施の形態(第2構造例)では、触媒担持体10Fが特許請求の範囲に記載する触媒担持体に相当し、梁16が特許請求の範囲に記載する伝熱部に相当し、メタルハニカム26a,26bが特許請求の範囲に記載する触媒担持部に相当する。
With reference to FIG.4 (b), the
小メタルハニカム26bは、外周面10aの径よりも小さい径の円上に等角度間隔で配設される金属製のハニカムである。配設間隔は、等角度間隔でなくてもよい。図4(b)の例では小メタルハニカム25bが6個あるが、メタルハニカム26bの個数は、熱伝導性、圧力損失等を考慮して適宜設定してよい。小メタルハニカム26bは、流路断面が丸みのある略三角形状である。したがって、主メタルハニカム26a及び梁16は、この小メタルハニカム26bの形状及び個数に応じた形状となる。この触媒担持体10Fは、上記の触媒担持体10Eと同様の効果を有している。
The
なお、第3の実施の形態では、小メタルハニカムの形状として円形状や丸みのある三角形状としたが、これ以外の形状としてもよく、例えば、丸みのある五角形状、楕円形状、丸みのある台形状がある。また、小メタルハニカムの個数としては4個や6個としたが、これ以外の個数でもよい。この小メタルハニカムの形状や個数に応じて、主メタルハニカムの形状及び梁の形状が変わる。 In the third embodiment, the small metal honeycomb has a circular shape or a rounded triangular shape, but may have other shapes, for example, a rounded pentagonal shape, an elliptical shape, or a rounded shape. There is a trapezoidal shape. In addition, the number of small metal honeycombs is four or six, but other numbers may be used. Depending on the shape and number of small metal honeycombs, the shape of the main metal honeycomb and the shape of the beams change.
第4の実施の形態に係る触媒担持体10の構造について説明する。第4の実施の形態に係る触媒担持体10は、他の実施の形態に係る触媒担持体のメタルハニカムを別の金属物質に置き換えたものである。この別の金属物質としては、触媒を多く担持できるものがよく、例えば、金属多孔体、ワイヤメッシュがある。また、別の金属物質としては、圧力損失の少ない物質が望ましい。 The structure of the catalyst carrier 10 according to the fourth embodiment will be described. The catalyst carrier 10 according to the fourth embodiment is obtained by replacing the metal honeycomb of the catalyst carrier according to another embodiment with another metal substance. As this another metal substance, one that can carry a large amount of catalyst is preferable, and examples thereof include a porous metal body and a wire mesh. In addition, as another metal substance, a substance having a small pressure loss is desirable.
図5を参照して、第5の実施の形態に係る触媒担持体10の構造について説明する。第5の実施の形態に係る触媒担持体10は多角形状の梁を持つ梁付メタルハニカムであり、ここではその一つの構造例の触媒担持体10Gについて説明する。触媒担持体10Gは、円筒体(触媒担持体10Gの本体)の内部に複数の梁17と複数のメタルハニカム27a,27bを備えている。第5の実施の形態では、触媒担持体10Gが特許請求の範囲に記載する触媒担持体に相当し、梁17が特許請求の範囲に記載する伝熱部に相当し、メタルハニカム27a,27bが特許請求の範囲に記載する触媒担持部に相当する。
With reference to FIG. 5, the structure of the catalyst carrier 10 according to the fifth embodiment will be described. The catalyst carrier 10 according to the fifth embodiment is a beam-attached metal honeycomb having polygonal beams. Here, a
梁17は、円筒体の外周面10aの径よりも小さい径の円の接線であり、3方向の接線で三角形状となる壁部材である。梁17は、メタルハニカム27a,27bよりも熱伝導性が高い部材である。この3方向の梁17は、図5に示すように、正面視すると、外周面10aを外接円とする三角形状となる。梁17は、外周面10aから内側への伝熱パスであるので、外周部からの熱を内側に伝えることができる。また、梁17は、メタルハニカム27a,27bよりも熱伝導性が高いので、外周部から優先的に熱が伝わると、その熱をメタルハニカム27a,27bに伝える。
The
メタルハニカム27a,27bは、三角形状に配置される梁17が存在しないスペースに配設される金属製のハニカムである。メタルハニカム27a,27bは、梁17よりも熱伝導性が低い金属で形成される。メタルハニカム27aは、梁17と外周面10aとの間に配置されるので、梁17の個数に応じた個数となる。メタルハニカム27aは、流路断面が円の部分形状である。メタルハニカム27bは、三角形状の梁17の内側に配置されるので、1個である。メタルハニカム27bは、流路断面が三角形状である。メタルハニカム27a,27bは、ハニカム構造を有しているので、多くの触媒を担持できる。
The metal honeycombs 27a and 27b are metal honeycombs arranged in a space where the
この触媒担持体10Gによれば、梁17の中央部までが外周面10aから内側に延びているので、化学蓄熱装置3によって触媒担持体10Gに触媒を担持した触媒装置1を外周部から加熱した場合に、外周部からの熱を内側まで伝えることができ、梁17に伝わった熱をメタルハニカム27a,27bにそれぞれ伝えることができる。この梁17によって、このような梁17がない従来の触媒担持体に比べて、メタルハニカム27a,27bへの熱の伝達距離が短くなる。その結果、各メタルハニカム27a,27bでの昇温性が向上し、触媒担持体10G(触媒装置1)全体の昇温性が外周部から中心部まで向上する。
According to this
なお、第5の実施の形態では、複数の梁17で形成される形状を三角状としたが、これ以外の形状でもよく、例えば、四角形状、五角形状、星形状である。この梁で形成される形状に応じて、メタルハニカムの形状や個数が変わる。
In the fifth embodiment, the shape formed by the plurality of
図6を参照して、メタルハニカムの内部構造についての他の実施の形態について説明する。上記で説明した各実施の形態におけるメタルハニカムは、金属マトリックス密度(セル密度)が均一であった。しかし、この他の形態に係るメタルハニカム28は、金属マトリックス密度が段階的に変わる。この他の形態に係るメタルハニカムを上記で説明した各実施の形態におけるメタルハニカムに置き換えることができる。
With reference to FIG. 6, another embodiment of the internal structure of the metal honeycomb will be described. The metal honeycomb in each embodiment described above had a uniform metal matrix density (cell density). However, in the
触媒担持体10における梁とメタルハニカムとは異なる部材なので、その境界では熱抵抗が大きくなり、メタルハニカムの昇温性が低下する。そこで、メタルハニカム個々において中心部側よりも外周部側(梁から熱が伝わってくる側であり、熱流速が大きい側)の金属マトリックス密度を高くすることにより、境界での熱抵抗を下げ、梁からの熱がメタルハニカムに伝導され易くする。メタルハニカムの外周部側の熱伝導性を高くした場合には外周部側での熱容量が増大するので、メタルハニカムとしての熱容量を調整するために、メタルハニカムの中心部側の金属マトリックス密度を低くし、中心部側での熱容量を少なくする。 Since the beam and the metal honeycomb in the catalyst carrier 10 are different members, the thermal resistance increases at the boundary, and the temperature rise performance of the metal honeycomb decreases. Therefore, by increasing the metal matrix density on the outer peripheral side (the side where heat is transferred from the beam, the side where the heat flow rate is large) rather than the center side in each metal honeycomb, the thermal resistance at the boundary is lowered, Heat from the beam is easily conducted to the metal honeycomb. When the thermal conductivity on the outer peripheral side of the metal honeycomb is increased, the heat capacity on the outer peripheral side increases. Therefore, in order to adjust the heat capacity of the metal honeycomb, the metal matrix density on the central side of the metal honeycomb is lowered. And reduce the heat capacity on the center side.
図6に示す例の場合、金属マトリックス密度を3段階としており、最も外側が高密度マトリックスのメタルハニカム28aとし、その内側が中密度マトリックスのメタルハニカム28bとし、中心部を低密度マトリックスのメタルハニカム28cとする。図6の例では金属マトリックス密度を3段階としたが、2段階でもよいし、4段階以上でもよい。
In the case of the example shown in FIG. 6, the metal matrix density has three stages, the outermost layer is a
このように、梁との境界となる最も外周部側を高密度マトリックスのメタルハニカム28aとすることにより、境界との接触面積が大きくなり、境界での熱抵抗を低下させることができ、梁からの熱がメタルハニカム28に伝導され易くなる。また、中心部に近づくほどを中密度マトリックス、低密度マトリクスのメタルハニカム28b,28cとすることにより、熱容量が小さくなり、高密度マトリックスのメタルハニカム28aで熱容量が大きくなるが、メタルハニカム28全体としての熱容量が増加しない。したがって、このような金属マトリックス密度を段階的に変えたメタルハニカム28とすることにより、メタルハニカム28個々の昇温性が向上し、触媒担持体10(触媒装置1)全体としての昇温性もより向上する。
Thus, by making the outermost peripheral side that becomes the boundary with the beam the
なお、メタルハニカム個々に金属マトリックス密度を変化させるのではなく、触媒担持体10全体として金属マトリックス密度を変化させてもよい。例えば、図2、図4、図5の例の場合、メタルハニカムの一部分が排気管(外周面10aが相当)に直接接触しており、メタルハニカムと排気管とは異なる部材なので、その境界では熱抵抗が大きくなり、メタルハニカムの昇温性が低下する。そこで、触媒担持体10全体において中心部10b側よりも外周面10a側のメタルハニカムの金属マトリックス密度を高くすることにより、境界での熱抵抗を下げ、化学蓄熱装置3からの熱が触媒担持体10(メタルハニカム)に伝導され易くする。その結果、触媒担持体10(触媒装置1)全体としての昇温性がより向上する。また、触媒担持体10の外周面10a側の金属マトリックス密度を高くした場合には外周面10a側での熱容量が増大するので、触媒担持体10全体としての熱容量を調整するために、触媒担持体10の中心部10b側の金属マトリックス密度を低くし、中心部10b側での熱容量を少なくする。その結果、触媒担持体10(触媒装置1)全体としての昇温性がより向上する。
Instead of changing the metal matrix density for each metal honeycomb, the metal matrix density may be changed for the entire catalyst carrier 10. For example, in the example of FIGS. 2, 4, and 5, a part of the metal honeycomb is in direct contact with the exhaust pipe (the outer
また、図3の例の場合、メタルハニカムは排気管(外周面10aが相当)に直接接触しておらず、梁が排気管(外周面10aが相当)に繋がっている。化学蓄熱装置3(反応器3c)が触媒装置1(触媒担持体10)の外周面10aに配置されるので、触媒担持体10の外周面10a側から加熱される。そこで、触媒担持体10全体において中心部10b側よりも外周面10a側のメタルハニカムの金属マトリックス密度を低くすることにより、化学蓄熱装置3から梁に伝導された熱が、外周面10a側に配置されたメタルハニカムに伝達され難く、中心部10b側まで伝達される。その結果、中心部10b側のメタルハニカムの昇温性が向上でき、触媒担持体10(触媒装置1)全体としての昇温性がより向上する。例えば、図3(b)の例の場合、メタルハニカム23aを低密度マトリックスとし、メタルハニカム23bを中密度マトリックスとし、メタルハニカム23cを高密度マトリックスとする。
In the example of FIG. 3, the metal honeycomb is not in direct contact with the exhaust pipe (the outer
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。 As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.
例えば、本実施の形態では車両のエンジンからの排気ガスを浄化するための触媒装置の触媒担持体に適用したが、ガスを浄化する触媒装置の触媒担持体であれば適用可能である。 For example, in the present embodiment, the present invention is applied to a catalyst carrier of a catalyst device for purifying exhaust gas from a vehicle engine. However, the present invention can be applied to any catalyst carrier of a catalyst device that purifies gas.
また、本実施の形態では触媒の加熱手段として化学蓄熱装置を適用したが、加熱手段としては外周部から加熱するものであれば他の加熱手段を適用でき、例えば、エンジンの冷却水を利用した手段、電気ヒータがある。 In the present embodiment, the chemical heat storage device is applied as the catalyst heating means. However, as the heating means, other heating means can be applied as long as it is heated from the outer peripheral portion. For example, engine cooling water is used. Means, electric heater.
また、本実施の形態ではメタルハニカムの金属マトリックスの密度を変えることによって熱伝導性を変えたが、熱伝導性を変えるためには他の方法でもよく、例えば、メタルハニカムのマトリックスの板厚を変えたり、金属多孔体の孔の大きさを変える。 In this embodiment, the thermal conductivity is changed by changing the density of the metal matrix of the metal honeycomb. However, other methods may be used to change the thermal conductivity. Change the size of the pores in the metal porous body.
1…触媒装置、2…排気管、3…化学蓄熱装置、3a…吸着器、3b…接続管、3c…反応器、3d…バルブ、10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10G…触媒担持体、10a…外周面、10b…中心部、11,12,13,14,15,16,17…梁、21,22a,22b,22c,23a,23b,23c,24a,24b,27a,27b,28…メタルハニカム、25a,26a…主メタルハニカム、25b,26b…小メタルハニカム。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記触媒担持体は、外周部から内側へ熱を伝導するための伝熱部と、前記伝熱部が存在しないスペースに配設される触媒担持部とを備え、
前記伝熱部は、前記触媒担持部よりも熱伝導性が高いことを特徴とする触媒装置。 A catalyst device heated by a heating means disposed on the outer periphery and having a catalyst carrier,
The catalyst carrier comprises a heat transfer part for conducting heat from the outer periphery to the inside, and a catalyst support part disposed in a space where the heat transfer part does not exist,
The catalyst device according to claim 1, wherein the heat transfer section has higher thermal conductivity than the catalyst support section.
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59208118A (en) * | 1983-05-11 | 1984-11-26 | Toyota Motor Corp | Catalytic warm up device |
JPH05171926A (en) * | 1991-12-20 | 1993-07-09 | Zexel Corp | Combustion exhaust gas purifying method and device |
JPH0754643A (en) * | 1993-08-18 | 1995-02-28 | Ibiden Co Ltd | Exhaust emission control device and structural body thereof |
JPH0925479A (en) * | 1995-07-11 | 1997-01-28 | Mitsubishi Electric Corp | Chemical heat generator and chemical heat generation |
JPH10196351A (en) * | 1996-12-29 | 1998-07-28 | Tokyo Gas Co Ltd | Catalyst heater |
JP2005517853A (en) * | 2002-02-15 | 2005-06-16 | ボルボ テクニスク ウートヴェクリング アクチボラゲット | Equipment for processing gas streams |
JP2006007100A (en) * | 2004-06-25 | 2006-01-12 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas purifying filter |
JP2011194317A (en) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Ngk Insulators Ltd | Honeycomb catalyst and exhaust gas cleaning apparatus |
JP2011194382A (en) * | 2010-03-24 | 2011-10-06 | Ngk Insulators Ltd | Honeycomb structure |
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59208118A (en) * | 1983-05-11 | 1984-11-26 | Toyota Motor Corp | Catalytic warm up device |
JPH05171926A (en) * | 1991-12-20 | 1993-07-09 | Zexel Corp | Combustion exhaust gas purifying method and device |
JPH0754643A (en) * | 1993-08-18 | 1995-02-28 | Ibiden Co Ltd | Exhaust emission control device and structural body thereof |
JPH0925479A (en) * | 1995-07-11 | 1997-01-28 | Mitsubishi Electric Corp | Chemical heat generator and chemical heat generation |
JPH10196351A (en) * | 1996-12-29 | 1998-07-28 | Tokyo Gas Co Ltd | Catalyst heater |
JP2005517853A (en) * | 2002-02-15 | 2005-06-16 | ボルボ テクニスク ウートヴェクリング アクチボラゲット | Equipment for processing gas streams |
JP2006007100A (en) * | 2004-06-25 | 2006-01-12 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas purifying filter |
JP2011194317A (en) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Ngk Insulators Ltd | Honeycomb catalyst and exhaust gas cleaning apparatus |
JP2011194382A (en) * | 2010-03-24 | 2011-10-06 | Ngk Insulators Ltd | Honeycomb structure |
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