JP5954123B2 - Exhaust gas purification system - Google Patents

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Description

本発明は、車両の内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化システムに関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification system that purifies exhaust gas discharged from an internal combustion engine of a vehicle.

車両の排気系には、エンジンから排出される排気ガスに含まれる環境汚染物質（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等）を浄化するために、触媒等が設けられている。触媒には、浄化能力を活性化するための最適温度（活性温度）が存在する。エンジン始動直後は、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温度上昇させるために、触媒を加熱して暖機するための装置が必要となる。この装置としては、エネルギロス（燃費ロス）を低減して暖機を行うために、化学反応の反応熱を利用した化学蓄熱装置がある。触媒を暖機する化学蓄熱装置の場合、触媒の外周部に反応材を収納した反応器を配置させ、反応器において反応材と反応媒体（例えば、アンモニア）との化学反応の反応熱によって触媒を加熱する。また、化学蓄熱装置としては、例えば、特許文献１には、熱源の広範囲の温度で蓄熱を可能とするために、熱媒体が流通する中央管の外周に同一温度で異なる気体圧力を示す化学蓄熱材を２重構造で配置させ、各化学蓄熱材によるアンモニアとの化学反応によって蓄熱／発熱することが開示されている。また、特許文献２には、簡素な構成で触媒の温度を比較的狭い浄化温度範囲内に保つために、排気浄化装置における触媒の外周に融解温度が異なる融解潜熱型蓄熱材を２重構造で配置させることが開示されている。   The exhaust system of the vehicle is provided with a catalyst or the like in order to purify environmental pollutants (HC, CO, NOx, etc.) contained in the exhaust gas discharged from the engine. 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 in a short time to the activation temperature of the catalyst when the temperature of the exhaust gas is low, such as immediately after starting the engine, a device for heating the catalyst and warming it up is required. As this 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). In the case of a chemical heat storage device for warming up a catalyst, a reactor containing a reaction material is arranged on the outer periphery of the catalyst, and the catalyst is caused by reaction heat of a chemical reaction between the reaction material and a reaction medium (for example, ammonia). Heat. In addition, as a chemical heat storage device, for example, in Patent Document 1, in order to enable heat storage in a wide range of temperatures of a heat source, a chemical heat storage device showing different gas pressures at the same temperature on the outer periphery of a central tube through which a heat medium flows. It is disclosed that materials are arranged in a double structure, and heat storage / heat generation is caused by a chemical reaction with ammonia by each chemical heat storage material. Further, in Patent Document 2, in order to keep the temperature of the catalyst within a relatively narrow purification temperature range with a simple configuration, a latent heat storage material having a different melting temperature is provided on the outer periphery of the catalyst in the exhaust purification device with a double structure. Disposition is disclosed.

実開平６−５５０６５号公報Japanese Utility Model Publication No. 6-55065 特開平１１−１２５１１３号公報JP 11-125113 A

化学蓄熱装置では、暖機終了後に、排気ガスの排熱によって反応器においてアンモニアと反応材とを分離させ、アンモニアを吸着器に回収しておくことで、連続的に使用可能としている。しかし、車両の運転条件によっては、排気ガスの温度が反応器でアンモニアが分離するほど高くならない場合がある。例えば、短距離走行した後に車両停止し、その所定時間後に再度短距離走行するような短距離走行を繰り返すような場合（ショートトリップ）である。このよう場合、排気ガスの温度があまり上昇しないので、反応器においてアンモニアが分離せず、アンモニアを回収できない。そのため、次に暖機が必要なときに、化学蓄熱装置を用いて暖機できない。特許文献１や特許文献２の化学蓄熱装置では蓄熱材を２重構造としているが、これは異なる温度で蓄熱して、より多くの蓄熱を可能とするための構造であり、アンモニア等の反応媒体を回収するための構造ではない。   In the chemical heat storage device, after the warm-up is completed, ammonia and the reactant are separated in the reactor by exhaust heat of the exhaust gas, and ammonia is recovered in the adsorber so that it can be used continuously. However, depending on the operating conditions of the vehicle, the temperature of the exhaust gas may not be so high that ammonia is separated in the reactor. For example, this is a case where the vehicle is stopped after traveling a short distance, and the short distance traveling is repeated after a predetermined time (short trip). In this case, since the temperature of the exhaust gas does not rise so much, ammonia is not separated in the reactor, and ammonia cannot be recovered. Therefore, when the warm-up is necessary next time, it cannot be warmed up using the chemical heat storage device. In the chemical heat storage devices of Patent Document 1 and Patent Document 2, the heat storage material has a double structure, but this is a structure for storing heat at different temperatures to enable more heat storage, and a reaction medium such as ammonia. It is not a structure for recovering.

そこで、本発明は、排気ガスの温度が低くて化学蓄熱装置の反応器から反応媒体を回収できない場合でも反応媒体を回収可能とする排気ガス浄化システムを提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the exhaust-gas purification system which can collect | recover a reaction medium, even when the temperature of exhaust gas is low and a reaction medium cannot be collect | recovered from the reactor of a chemical thermal storage apparatus.

本発明に係る排気ガス浄化システムは、車両の内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化システムであって、排気ガス浄化システムにおける加熱対象を加熱するための第１化学蓄熱装置と、第１化学蓄熱装置を加熱するための第２化学蓄熱装置とを備え、第１化学蓄熱装置は、第１反応媒体を吸着材で吸着して貯蔵する第１吸着器と、第１吸着器に接続され、第１吸着器から供給された第１反応媒体と化学反応して熱を発生させる第１反応材を収納する第１反応器とを有し、化学反応後に第１吸着器は第１反応器から第１反応媒体を回収し、第２化学蓄熱装置は、第２反応媒体を吸着材で吸着して貯蔵する第２吸着器と、第２吸着器に接続され、第２吸着器から供給された第２反応媒体と化学反応して熱を発生させる第２反応材を収納する第２反応器とを有し、化学反応後に第２吸着器は第２反応器から第２反応媒体を回収し、第２反応器は、第１反応器に接触させた状態で配設され、第２反応媒体は、化学反応時に第１反応媒体よりも発熱量が大きい媒体であり、第１化学蓄熱装置による加熱対象に対する加熱終了後に第１反応器から第１反応媒体を回収できない場合、第２化学蓄熱装置の第２反応器で第１反応器を加熱することを特徴とする。   An exhaust gas purification system according to the present invention is an exhaust gas purification system for purifying exhaust gas exhausted from an internal combustion engine of a vehicle, the first chemical heat storage device for heating a heating target in the exhaust gas purification system, A second chemical heat storage device for heating the first chemical heat storage device, wherein the first chemical heat storage device absorbs the first reaction medium with an adsorbent and stores it, and the first adsorber And a first reactor that contains a first reaction material that chemically reacts with the first reaction medium supplied from the first adsorber to generate heat, and the first adsorber is first after the chemical reaction. The first reaction medium is recovered from the reactor, and the second chemical heat storage device is connected to the second adsorber for adsorbing and storing the second reaction medium with an adsorbent, and the second adsorber. Second reaction that generates heat through chemical reaction with the supplied second reaction medium The second adsorber collects the second reaction medium from the second reactor after the chemical reaction, and the second reactor is placed in contact with the first reactor. The second reaction medium is a medium that generates a larger amount of heat than the first reaction medium during the chemical reaction, and the first reaction medium cannot be recovered from the first reactor after the heating of the heating target by the first chemical heat storage device is completed. In this case, the first reactor is heated by the second reactor of the second chemical heat storage device.

この排気ガス浄化システムは、内燃機関の始動直後などの排気ガスの温度が低いときに、加熱対象（例えば、触媒、還元剤の分散装置、排気管を流れる排気ガス）を加熱（暖機）するための第１化学蓄熱装置を備えている。第１化学蓄熱装置は、加熱対象の暖機時には、第１吸着器から第１反応器に第１反応媒体を供給し、第１反応器において第１反応材と第１反応媒体との化学反応で発生した熱によって加熱対象を加熱する。また、第１化学蓄熱装置では、暖機終了後には、第１反応器において排気ガスの排熱によって第１反応材と第１反応媒体とを分離させて回収する。この回収された第１反応媒体を次回の暖機時に再利用することによって、第１化学蓄熱装置を連続的に使用できる。第１反応器において第１反応媒体を分離して回収するためには、排気ガスの温度が所定温度以上になっている必要がある。この所定温度は、第１反応材と第１反応媒体との組み合わせによる。しかし、内燃機関の運転条件によっては排気ガスの温度が所定温度よりも低い場合があり、この場合には第１反応器から第１反応媒体を回収できない。そこで、排気ガス浄化システムは、第１化学蓄熱装置の第１反応器を加熱（暖機）するための第２化学蓄熱装置を備えている。第２化学蓄熱装置は、第２反応器が第１反応器に接触させた状態で配設され、第２反応媒体が化学反応時に第１反応媒体の発熱量よりも大きい媒体である。したがって、第１化学蓄熱装置による加熱終了後（暖機終了後）に排気ガスの温度が低くて、第１反応器で第１反応媒体が分離して回収できない場合、第２化学蓄熱装置では、第２吸着器から第２反応器に第２反応媒体を供給し、第２反応器において第２反応材と第２反応媒体との化学反応で大きな熱を発生し、この大きな熱によって第１反応器を加熱する。これによって、第１反応器では第１反応媒体と第１反応材とが分離し、第１反応媒体を第１吸着器に回収することできる。このように、この排気ガス浄化システムは、第１化学蓄熱装置（特に、第１反応器）を加熱するために第２化学蓄熱装置を備え、第２化学蓄熱装置の第２反応器で第１反応器を加熱できる構成とするにより、排気ガスの温度が低くて第１化学蓄熱装置の第１反応器から第１反応媒体を回収できない場合でも第２反応器で第１反応器を加熱することによって第１反応媒体を回収することができる。そのため、内燃機関の運転条件によって排気ガスの温度が低い場合でも、第１反応媒体を第１吸着器に回収するができ、次回の加熱対象の暖機が必要なときに第1化学蓄熱装置を連続的に使用できる。   This exhaust gas purification system heats (warms up) a heating target (for example, exhaust gas flowing through an exhaust pipe) such as a catalyst, a reducing agent dispersion device, or the like when the temperature of the exhaust gas is low, such as immediately after starting an internal combustion engine. A first chemical heat storage device is provided. The first chemical heat storage device supplies the first reaction medium from the first adsorber to the first reactor when the heating target is warmed up, and the chemical reaction between the first reactant and the first reaction medium in the first reactor. The object to be heated is heated by the heat generated in. In the first chemical heat storage device, after the warm-up is completed, the first reaction material and the first reaction medium are separated and recovered by exhaust heat of the exhaust gas in the first reactor. The first chemical heat storage device can be used continuously by reusing the recovered first reaction medium at the next warm-up. In order to separate and recover the first reaction medium in the first reactor, the temperature of the exhaust gas needs to be equal to or higher than a predetermined temperature. This predetermined temperature depends on the combination of the first reaction material and the first reaction medium. However, depending on the operating conditions of the internal combustion engine, the temperature of the exhaust gas may be lower than a predetermined temperature. In this case, the first reaction medium cannot be recovered from the first reactor. Therefore, the exhaust gas purification system includes a second chemical heat storage device for heating (warming up) the first reactor of the first chemical heat storage device. The second chemical heat storage device is disposed in a state where the second reactor is in contact with the first reactor, and the second reaction medium is a medium that is larger than the calorific value of the first reaction medium during the chemical reaction. Therefore, after the end of heating by the first chemical heat storage device (after the end of warm-up), when the temperature of the exhaust gas is low and the first reaction medium cannot be separated and recovered in the first reactor, in the second chemical heat storage device, The second reaction medium is supplied from the second adsorber to the second reactor, and a large amount of heat is generated by the chemical reaction between the second reaction material and the second reaction medium in the second reactor. Heat the vessel. Thereby, in the first reactor, the first reaction medium and the first reaction material are separated, and the first reaction medium can be recovered in the first adsorber. As described above, the exhaust gas purification system includes the second chemical heat storage device for heating the first chemical heat storage device (particularly, the first reactor), and the first chemical heat storage device has the second reactor. The reactor can be heated so that the first reactor is heated by the second reactor even when the temperature of the exhaust gas is low and the first reaction medium cannot be recovered from the first reactor of the first chemical heat storage device. To recover the first reaction medium. Therefore, even when the temperature of the exhaust gas is low due to the operating conditions of the internal combustion engine, the first reaction medium can be recovered in the first adsorber, and the first chemical heat storage device is installed when the next heating target needs to be warmed up. Can be used continuously.

本発明の上記排気ガス浄化システムでは、第２反応器は、第１反応器の外周部に配設されると好適である。このように、排気ガス浄化システムでは、第２反応器を第１反応器の外周部に配設することにより、第２反応器と第１反応器との接触面積を大きくできるので、第２反応器から第１反応器への熱伝導性を向上させることができ、加熱効率が高い。   In the exhaust gas purification system of the present invention, it is preferable that the second reactor is disposed on the outer periphery of the first reactor. In this way, in the exhaust gas purification system, the contact area between the second reactor and the first reactor can be increased by disposing the second reactor on the outer periphery of the first reactor. The thermal conductivity from the reactor to the first reactor can be improved, and the heating efficiency is high.

本発明の上記排気ガス浄化システムでは、排気ガス中の粒子状物質を捕捉するフィルタを備え、フィルタで捕捉された粒子状物質を燃焼させてフィルタを再生する際の熱を利用して第２化学蓄熱装置の第２反応器の第２反応媒体を回収すると好適である。   The exhaust gas purification system of the present invention includes a filter for capturing particulate matter in the exhaust gas, and uses the heat generated when the particulate matter captured by the filter is burned to regenerate the filter. It is preferable to recover the second reaction medium of the second reactor of the heat storage device.

この排気ガス浄化システムは、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ[Particulate Matter]）を捕捉するフィルタを備えており、フィルタに粒子状物質が溜まると粒子状物質を燃焼させてフィルタを再生する。この再生時には、触媒内で燃料を燃焼させるなどして、排気ガスを非常に高温にする。高温になった排気ガスで粒子状物質を燃焼させることで、フィルタを再生している。第２反応媒体は化学反応時の発熱量が大きいので、第２反応媒体と第２反応材とが分離するときに必要な熱量も大きい。そこで、この排気ガス浄化システムでは、その再生時の大きな熱量を利用して第２反応器を加熱する。これによって、第２反応器では第２反応媒体と第２反応材とが分離し、第２反応媒体を第２吸着器に回収することできる。このように、この排気ガス浄化システムでは、粒子状物質を燃焼させてフィルタを再生する際の大きな熱を利用することにより、第２化学蓄熱装置の第２反応器から第２反応媒体を回収することができる。   This exhaust gas purification system includes a filter that captures particulate matter (PM [Particulate Matter]) in the exhaust gas. When the particulate matter accumulates in the filter, the particulate matter is burned to regenerate the filter. During this regeneration, the exhaust gas is brought to a very high temperature, for example, by burning fuel in the catalyst. The filter is regenerated by burning particulate matter with exhaust gas that has become hot. Since the second reaction medium generates a large amount of heat during a chemical reaction, the amount of heat required to separate the second reaction medium and the second reaction material is also large. Therefore, in this exhaust gas purification system, the second reactor is heated using a large amount of heat at the time of regeneration. Thereby, in the second reactor, the second reaction medium and the second reaction material are separated, and the second reaction medium can be recovered in the second adsorber. As described above, in this exhaust gas purification system, the second reaction medium is recovered from the second reactor of the second chemical heat storage device by using the large heat generated when the particulate matter is burned to regenerate the filter. be able to.

本発明によれば、第１化学蓄熱装置（特に、第１反応器）を加熱するために第２化学蓄熱装置を備え、第２化学蓄熱装置の第２反応器で第１反応器を加熱できる構成とするにより、排気ガスの温度が低くて第１化学蓄熱装置の第１反応器から第１反応媒体を回収できない場合でも第２反応器で第１反応器を加熱することによって第１反応媒体を回収することができる。   According to the present invention, the second chemical heat storage device is provided to heat the first chemical heat storage device (particularly, the first reactor), and the first reactor can be heated by the second reactor of the second chemical heat storage device. According to the configuration, even when the temperature of the exhaust gas is low and the first reaction medium cannot be recovered from the first reactor of the first chemical heat storage device, the first reaction medium is heated by heating the first reactor in the second reactor. Can be recovered.

本実施の形態に係る排気ガス浄化装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification device according to the present embodiment. 図１の第１化学蓄熱装置及び第２化学蓄熱装置の詳細構成図である。It is a detailed block diagram of the 1st chemical heat storage apparatus of FIG. 1, and a 2nd chemical heat storage apparatus. 図１のＤＯＣにおける温度変化の一例である。It is an example of the temperature change in DOC of FIG.

以下、図面を参照して、本発明に係る排気ガス浄化システム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 an exhaust gas purification system 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、本発明に係る排気ガス浄化システムを、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適用する。本実施の形態に係る排気ガス浄化システムは、エンジン（特に、ディーゼルエンジン）から排出される排気ガス中に含まれる有害物質（環境汚染物質）を浄化するシステムである。本実施の形態に係る排気ガス浄化システムは、触媒のＤＯＣ[Diesel Oxidation Catalyst]、ＳＣＲ[SelectiveCatalytic Reduction]、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、ＳＣＲが尿素ＳＣＲシステムである。さらに、本実施の形態に係る排気ガス浄化システムは、最も上流に配置されるＤＯＣを暖機するための化学蓄熱装置も備えている。   In the present embodiment, the exhaust gas purification system according to the present invention is applied to 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), an SCR [Selective Catalytic Reduction], an ASC [Ammonia Slip Catalyst], and a filter DPF [Diesel Particulate Filter]. In the exhaust gas purification system according to the present embodiment, the SCR is a urea SCR system. Furthermore, the exhaust gas purification system according to the present embodiment also includes a chemical heat storage device for warming up the DOC arranged on the most upstream side.

図１〜図３を参照して、本実施の形態に係る排気ガス浄化システム１について説明する。図１は、本実施の形態に係る排気ガス浄化システムの概略構成図である。図２は、図１の第１化学蓄熱装置及び第２化学蓄熱装置の詳細構成図である。図３は、図１のＤＯＣにおける温度変化の一例である。   With reference to FIGS. 1-3, the exhaust gas purification system 1 which concerns on this Embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification system according to the present embodiment. FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the first chemical heat storage device and the second chemical heat storage device of FIG. 1. FIG. 3 is an example of a temperature change in the DOC of FIG.

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防止触媒（ＡＳＣ）７を備えている。また、排気ガス浄化システム１は、ＳＣＲ６が尿素ＳＣＲであるので、還元剤（尿素水）を供給する尿素水供給装置８及びその還元剤を分散する分散装置９も備えている。本実施の形態では、エンジン２が特許請求の範囲に記載する内燃機関に相当し、ＤＯＣ４が特許請求の範囲に記載する加熱対象に相当し、ＤＰＦ５が特許請求の範囲に記載するフィルタに相当する。   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 prevention catalyst (ASC) 7 are provided. Further, since the SCR 6 is a urea SCR, the exhaust gas purification system 1 also includes a urea water supply device 8 that supplies a reducing agent (urea water) and a dispersion device 9 that disperses the reducing agent. In the present embodiment, the engine 2 corresponds to the internal combustion engine described in the claims, the DOC 4 corresponds to the heating object described in the claims, and the DPF 5 corresponds to the filter described in the claims. .

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（粒子状物質であり、例えば、すず）を捕捉して取り除くフィルタである。ＳＣＲ６は、還元剤である尿素水から加水分解されたアンモニア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。   DOC4 is a catalyst that oxidizes HC, CO, etc. contained in the exhaust gas. The DPF 5 is a filter that captures and removes PM (particulate matter, for example, tin) contained in the exhaust gas. The SCR 6 is a catalyst that reduces and purifies NOx by chemically reacting ammonia hydrolyzed from urea water as a reducing agent and NOx contained in the exhaust gas. The ASC 7 is a catalyst that oxidizes ammonia that has passed through the SCR 6 and has flowed downstream.

なお、ＤＰＦ５は、捕捉したＰＭが溜まると、目詰まりを起こして機能が低下する。そこで、ＤＰＦ５にＰＭが溜まると、排気ガス浄化システム１では、不定期にＰＭ再生を行う。ＰＭが溜まっているかは、例えば、ＤＰＦ５に差圧センサを設け、差圧が大きくなっているか（つまり、ＤＰＦ５内でのＰＭの詰まり状態）で判断する。ＰＭ再生する場合、ＤＯＣ４に燃料（軽油）を吹き付け、ＤＯＣ４内で燃料を燃焼させて発熱させる。この発熱量は非常に大きく（通常走行の５〜７倍程度）、排気ガスの温度が６００〜７００℃程度まで上昇する。この非常に高温の排気ガスがＤＰＦ５を通過すると、ＰＭが燃焼する。このＰＭ再生の制御については、コントローラ１２（例えば、エンジン２を制御するＥＣＵ[Electronic Control Unit]）で行われる。   Note that when the captured PM accumulates, the DPF 5 is clogged and its function is lowered. Therefore, when PM accumulates in the DPF 5, the exhaust gas purification system 1 performs PM regeneration irregularly. Whether PM is accumulated is determined, for example, by providing a differential pressure sensor in the DPF 5 and determining whether the differential pressure is large (that is, the PM is clogged in the DPF 5). When PM regeneration is performed, fuel (light oil) is sprayed on the DOC 4 and the fuel is burned in the DOC 4 to generate heat. This calorific value is very large (about 5 to 7 times the normal travel), and the temperature of the exhaust gas rises to about 600 to 700 ° C. When this very hot exhaust gas passes through the DPF 5, the PM burns. The PM regeneration control is performed by a controller 12 (for example, an ECU [Electronic Control Unit] that controls the engine 2).

尿素水供給装置８は、排気管３におけるＳＣＲ６（特に、分散装置９）の上流側に尿素水（還元剤）を供給するための装置である。具体的には、尿素水供給装置８は、ポンプ（図示せず）、尿素水タンク８ａ、供給管８ｂ、インジェクタ８ｃ等を備えている。尿素水タンク８ａは、尿素水を貯蔵するタンクである。ポンプが作動すると、尿素水タンク８ａから尿素水が供給管８ｂに送り出される。供給管８ｂは、尿素水タンク８ａとインジェクタ８ｃとを接続し、尿素水タンク８ａからインジェクタ８ｃまで尿素水を移動させる管路である。インジェクタ８ｃは、排気管３におけるＤＰＦ５と分散装置９との間に配設され、排気管３内（排気ガス中）に尿素水を噴射（噴霧）する。排気管３内に噴射された尿素水は、高温下で加水分解し、アンモニアになる。このインジェクタ８ｃの噴射制御やポンプのＯＮ／ＯＦＦ制御は、コントローラ１２で行われる。   The urea water supply device 8 is a device for supplying urea water (reducing agent) to the upstream side of the SCR 6 (particularly, the dispersion device 9) in the exhaust pipe 3. Specifically, the urea water supply device 8 includes a pump (not shown), a urea water tank 8a, a supply pipe 8b, an injector 8c, and the like. The urea water tank 8a is a tank that stores urea water. When the pump is operated, urea water is sent from the urea water tank 8a to the supply pipe 8b. The supply pipe 8b is a pipe line that connects the urea water tank 8a and the injector 8c and moves urea water from the urea water tank 8a to the injector 8c. The injector 8c is disposed between the DPF 5 and the dispersing device 9 in the exhaust pipe 3, and injects (sprays) urea water into the exhaust pipe 3 (in the exhaust gas). The urea water injected into the exhaust pipe 3 is hydrolyzed at a high temperature to become ammonia. The injection control of the injector 8c and the ON / OFF control of the pump are performed by the controller 12.

分散装置９は、尿素水供給装置８によって排気管３内に供給された尿素水（特に、加水分解したアンモニア）を分散し、均一にＳＣＲ６に導入させるための装置である。分散装置９は、排気管３におけるＤＰＦ５とＳＣＲ６との間（特に、インジェクタ８ｃの下流側）に配設される。分散装置９は、所定の厚さを有する円盤状であり、排気管３内に嵌合した状態で配設される。分散装置９における尿素水を分散させる構造は、ミキサ、スワラ等の従来の周知の構造である。分散装置９には、尿素水の加水分解を促進するために、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ３、ＴｉＯ２、ポリシラザン等の加水分解促進材を付加してもよい。 The dispersion device 9 is a device for dispersing urea water (particularly, hydrolyzed ammonia) supplied into the exhaust pipe 3 by the urea water supply device 8 and uniformly introducing it into the SCR 6. The dispersing device 9 is disposed between the DPF 5 and the SCR 6 in the exhaust pipe 3 (particularly, downstream of the injector 8c). The dispersing device 9 has a disk shape having a predetermined thickness, and is disposed in a state of being fitted in the exhaust pipe 3. The structure for dispersing the urea water in the dispersion device 9 is a conventionally known structure such as a mixer or a swirler. In order to promote the hydrolysis of urea water, a dispersion promoting material such as Al 2 O 3 , SiO 3 , TiO 2 or polysilazane may be added to the dispersing device 9.

各触媒（ＤＯＣ４等）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り、各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、各触媒で浄化能力を発揮させるために、各触媒での温度を迅速に活性温度にする必要がある。そこで、排気ガス浄化システム１は、最も上流に配置されるＤＯＣ４（加熱対象）を加熱して暖機するための第１化学蓄熱装置１０も備えている。なお、エンジン２内には排気ガスの温度を検出する温度センサ(図示せず)が設けられており、コントローラ１２ではこの温度センサの検出値を用いて制御を行う。   Each catalyst (such as DOC4) 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 2 is started, the temperature of the exhaust gas immediately after being discharged from the engine 2 is relatively low, about 100 ° C., and may be lower than the activation temperature of each catalyst. Even in such a case, it is necessary to quickly bring the temperature at each catalyst to the activation temperature in order to exhibit the purification ability of each catalyst. Therefore, the exhaust gas purification system 1 also includes a first chemical heat storage device 10 for heating and warming up the DOC 4 (heating target) arranged on the most upstream side. The engine 2 is provided with a temperature sensor (not shown) for detecting the temperature of the exhaust gas, and the controller 12 performs control using the detected value of the temperature sensor.

第１化学蓄熱装置１０は、第１反応媒体としてアンモニア（ＮＨ３）を用いて、ＤＯＣ４を加熱して暖機する化学蓄熱装置である。つまり、第１化学蓄熱装置１０は、通常は熱（排気ガスの排熱あるいは第２化学蓄熱装置１１による加熱）を蓄えておき、ＤＯＣ４の暖機が必要なときにその熱を使用してＤＯＣ４を暖機する。第１化学蓄熱装置１０は、第１吸着器１０ａ、第１接続管１０ｂ、第１反応器１０ｃ、第１バルブ１０ｄ等を備えている。ちなみに、ＤＯＣ４は最も上流に位置する触媒なので、最も上流で暖機を行うことによって、その下流側には暖機されて温度が上昇した排気ガスが流れることになる。 The first chemical heat storage device 10 is a chemical heat storage device that uses ammonia (NH 3 ) as a first reaction medium to heat and warm up the DOC 4. That is, the first chemical heat storage device 10 normally stores heat (exhaust heat of exhaust gas or heating by the second chemical heat storage device 11), and uses the heat when the DOC 4 needs to be warmed up. Warm up. The first chemical heat storage device 10 includes a first adsorber 10a, a first connection pipe 10b, a first reactor 10c, a first valve 10d, and the like. Incidentally, since DOC4 is the catalyst located at the most upstream, when warming up at the most upstream, exhaust gas that has been warmed up and whose temperature has risen flows downstream.

第１吸着器１０ａは、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。第１吸着器１０ａ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。なお、第１吸着器１０ａ内には圧力を検出する圧力センサ（図示せず）が設けられており、コントローラ１２ではこの圧力センサの検出値を用いて制御を行う。   The first adsorber 10a contains an adsorbent that physically adsorbs ammonia. Examples of the adsorbent include activated carbon and zeolite. In the first adsorber 10a, in the heat storage state, ammonia is stored in a state of being physically adsorbed with the adsorbent. Note that a pressure sensor (not shown) for detecting pressure is provided in the first adsorber 10a, and the controller 12 performs control using the detected value of the pressure sensor.

第１接続管１０ｂは、第１吸着器１０ａと第１反応器１０ｃとを接続し、第１吸着器１０ａと第１反応器１０ｃの間でアンモニアを移動させる管路である。第１接続管１０ｂには、第１バルブ１０ｄが配設され、第１バルブ１０ｄが開かれると第１吸着器１０ａと第１反応器１０ｃとの間でアンモニアの移動が可能となる。この第１バルブ１０ｄの開閉制御は、コントローラ１２で行われる。   The first connecting pipe 10b is a pipe line that connects the first adsorber 10a and the first reactor 10c and moves ammonia between the first adsorber 10a and the first reactor 10c. The first connection pipe 10b is provided with a first valve 10d. When the first valve 10d is opened, ammonia can move between the first adsorber 10a and the first reactor 10c. The controller 12 performs opening / closing control of the first valve 10d.

第１反応器１０ｃは、アンモニアと化学反応する固体状又は粉末状の第１反応材を有しており、その第１反応材をケースで収納している。第１反応材としては、アンモニアと化学反応して発熱し、ＤＯＣ４を１５０〜２６０℃程度まで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。第１反応器１０ｃは、図２に示すように、排気管３の外周面におけるＤＯＣ４の配設箇所に配設され、排気管３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、第１反応器１０ｃを排気ガスの流れる方向に対して垂直に切った面である。第１反応器１０ｃでは、アンモニアと第１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、第１反応器１０ｃでは、所定温度Ｔ１以上になると第１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、第１反応材とアンモニア（第１反応媒体）との組み合わせによって変わる。 The first reactor 10c has a solid or powdery first reaction material that chemically reacts with ammonia, and the first reaction material is housed in a case. As the first reaction material, a material that generates heat by chemically reacting with ammonia and can raise the temperature of DOC4 to about 150 to 260 ° C. is used. Specifically, for example, divalent chloride (MCl 2), the divalent bromide (MBr 2), a divalent iodide (MI 2), M is Mg, Ni, Co, Fe, Mn, Ca, Sr, Ba, Cu, Cr and the like are suitable. As shown in FIG. 2, the first reactor 10 c is disposed at a location where the DOC 4 is disposed on the outer peripheral surface of the exhaust pipe 3 and has a cross-sectional donut shape surrounding the exhaust pipe 3. The cross-section of the cross-sectional donut shape is a surface obtained by cutting the first reactor 10c perpendicularly to the direction in which the exhaust gas flows. In the first reactor 10c, ammonia and the first reactant are chemically reacted and chemisorbed (coordinated bond) to generate heat. Further, in the first reactor 10c, when the temperature reaches a predetermined temperature T1 or higher, the first reactant and ammonia are separated and start to release ammonia, and when the temperature reaches a predetermined temperature higher than that, ammonia is almost released. Each of these temperatures varies depending on the combination of the first reactant and ammonia (first reaction medium).

第１化学蓄熱装置１０は、ＤＯＣ４に対する暖機終了後に第１反応器１０ｃにおいてアンモニアを分離させ、第１吸着器１０ａで回収することで、連続的に使用可能である。しかし、エンジン２の運転条件（例えば、ショートトリップ）によっては、第１化学蓄熱装置１０の暖機終了後に、排気ガスの温度が第１反応材からアンモニアを回収可能な温度Ｔ１まで上昇していない場合がある。このような場合、第１反応器１０ｃからアンモニアを回収できないので、第１化学蓄熱装置１０を連続的に使用できない。そこで、排気ガス浄化システム１は、第１化学蓄熱装置１０の暖機終了後に排気ガスの温度が低い場合（緊急時）に第１反応器１０ｃを加熱して暖機するための第２化学蓄熱装置１１も備えている。   The first chemical heat storage device 10 can be used continuously by separating ammonia in the first reactor 10c after the warm-up of the DOC 4 is completed, and collecting the ammonia in the first adsorber 10a. However, depending on the operating conditions of the engine 2 (for example, a short trip), the temperature of the exhaust gas does not rise to the temperature T1 at which ammonia can be recovered from the first reactant after the first chemical heat storage device 10 is warmed up. There is a case. In such a case, since ammonia cannot be recovered from the first reactor 10c, the first chemical heat storage device 10 cannot be used continuously. Therefore, the exhaust gas purification system 1 uses the second chemical heat storage for heating and warming up the first reactor 10c when the temperature of the exhaust gas is low after the warm-up of the first chemical heat storage device 10 (in an emergency). A device 11 is also provided.

第２化学蓄熱装置１１は、第２反応媒体として二酸化炭素（ＣＯ２）を用いて、第１化学蓄熱装置１０の第１反応器１０ｃを加熱して暖機する化学蓄熱装置である。つまり、第２化学蓄熱装置１１は、通常は熱（ＰＭ再生時の熱）を蓄えておき、第１反応器１０ｃの暖機が必要なときにその熱を使用して第１反応器１０ｃを暖機する。第２反応媒体（二酸化炭素）は、化学反応時に第１反応媒体（アンモニア）よりも発熱量が大きい媒体である。第２化学蓄熱装置１１は、第２吸着器１１ａ、第２接続管１１ｂ、第２反応器１１ｃ、第２バルブ１１ｄ等を備えている。 The second chemical heat storage device 11 is a chemical heat storage device that heats and warms up the first reactor 10c of the first chemical heat storage device 10 using carbon dioxide (CO 2 ) as the second reaction medium. That is, the second chemical heat storage device 11 normally stores heat (heat at the time of PM regeneration), and uses the heat when the first reactor 10c needs to be warmed up. Warm up. The second reaction medium (carbon dioxide) is a medium that generates a larger amount of heat than the first reaction medium (ammonia) during a chemical reaction. The second chemical heat storage device 11 includes a second adsorber 11a, a second connection pipe 11b, a second reactor 11c, a second valve 11d, and the like.

第２吸着器１１ａは、二酸化炭素と物理吸着する吸着材が内蔵されている。第２吸着器１１ａでは、蓄熱状態においては、二酸化炭素が吸着材と物理吸着した状態で貯蔵される。なお、第２吸着器１１ａ内には圧力を検出する圧力センサ（図示せず）が設けられており、コントローラ１２ではこの圧力センサの検出値を用いて制御を行う。   The second adsorber 11a contains an adsorbent that physically adsorbs carbon dioxide. In the second adsorber 11a, in the heat storage state, carbon dioxide is stored in a state of being physically adsorbed with the adsorbent. Note that a pressure sensor (not shown) for detecting pressure is provided in the second adsorber 11a, and the controller 12 performs control using the detected value of the pressure sensor.

第２接続管１１ｂは、第２吸着器１１ａと第２反応器１１ｃとを接続し、第２吸着器１１ａと第２反応器１１ｃの間で二酸化炭素を移動させる管路である。第２接続管１１ｂには、第２バルブ１１ｄが配設され、第２バルブ１１ｄが開かれると第２吸着器１１ａと第２反応器１１ｃとの間で二酸化炭素の移動が可能となる。この第２バルブ１１ｄの開閉制御は、コントローラ１２で行われる。   The second connection pipe 11b is a pipe line that connects the second adsorber 11a and the second reactor 11c and moves carbon dioxide between the second adsorber 11a and the second reactor 11c. The second connecting pipe 11b is provided with a second valve 11d. When the second valve 11d is opened, carbon dioxide can move between the second adsorber 11a and the second reactor 11c. The controller 12 performs opening / closing control of the second valve 11d.

第２反応器１１ｃは、二酸化炭素と化学反応する固体状又は粉末状の第２反応材を有しており、その第２反応材をケースで収納している。第２反応材としては、二酸化炭素と化学反応して発熱し、４００℃以上に昇温できる材料を用いる。具体的には、例えば、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯがあり、その他にもＣａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｆｅ（ＯＨ）２、Ｆｅ（ＯＨ）３、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４等も候補材である。第２反応器１１ｃは、図２に示すように、第１反応器１０ｃの外周面に沿って配設され、第１反応器１０ｃを囲む断面ドーナツ形状である。第２反応器１１ｃでは、二酸化炭素と第２反応材とが化学反応して化学吸着し、非常に大きな熱を発生する。この化学反応での発熱量は、第１化学蓄熱装置１０におけるアンモニアと第１反応材とが化学反応して発生するときの発熱量よりも大きい。また、第２反応器１１ｃでは、所定温度Ｔ２（＞所定温度Ｔ１）以上になると第２反応材と二酸化炭素とが分離して、二酸化炭素を放出し始め、それより高い所定温度になると二酸化炭素を殆ど放出する。この際に必要となる熱量も、第１反応材とアンモニアとが分離するときに必要な熱量よりも大きい。これらの各温度は、第２反応材と二酸化炭素（第２反応媒体）との組み合わせによって変わる。 The second reactor 11c has a solid or powdery second reaction material that chemically reacts with carbon dioxide, and the second reaction material is housed in a case. As the second reactant, a material that generates heat by chemically reacting with carbon dioxide and can be heated to 400 ° C. or higher is used. Specifically, for example, MgO, CaO, there is BaO, Besides Ca (OH) 2, Mg ( OH) 2, Fe (OH) 2, Fe (OH) 3, FeO, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4 etc. are also candidate materials. As shown in FIG. 2, the second reactor 11 c is disposed along the outer peripheral surface of the first reactor 10 c and has a cross-sectional donut shape surrounding the first reactor 10 c. In the second reactor 11c, carbon dioxide and the second reactant are chemically reacted and chemisorbed to generate very large heat. The amount of heat generated by this chemical reaction is larger than the amount of heat generated when ammonia and the first reactant in the first chemical heat storage device 10 are chemically reacted. Further, in the second reactor 11c, the second reaction material and carbon dioxide are separated when the temperature reaches a predetermined temperature T2 (> predetermined temperature T1) or more, and carbon dioxide starts to be released. Most of it is released. The amount of heat required at this time is also larger than the amount of heat required when the first reactant and ammonia are separated. Each of these temperatures varies depending on the combination of the second reactant and carbon dioxide (second reaction medium).

図３には、ＤＯＣ４における温度の変化の一例を示している。この温度が所定温度Ｔ１以上になると、第１化学蓄熱装置１０の第１反応器１０ｃでは、アンモニアが第１反応材から分離し、アンモニアを回収できる。しかし、温度が所定温度Ｔ１未満では、分離（回収）に必要な熱量が不足し、アンモニアが分離せず、アンモニアを回収できない。この場合、第２化学蓄熱装置１１において、第２反応器１１ｃに二酸化炭素を小出しで供給し、二酸化炭素と第２反応材とが化学反応して大きな熱を発生する。この大きな熱量によって、第１反応器１０ｃではアンモニアが第１反応材から分離し、アンモニアを回収できる。上記したＰＭ再生時には、排気ガスの温度が６００〜７００℃まで上昇する。このとき、温度が所定温度Ｔ２以上になるので、第２化学蓄熱装置１１の第２反応器１１ｃでは、二酸化炭素が第２反応材から分離し、二酸化炭素を回収できる。ちなみに、ＰＭ再生は不定期に行われるので、第２反応器１１ｃからの二酸化炭素も回収も不定期である。そのため、第２反応器１１ｃには小出しで二酸化炭素を供給している。   FIG. 3 shows an example of a change in temperature in the DOC 4. When this temperature is equal to or higher than the predetermined temperature T1, in the first reactor 10c of the first chemical heat storage device 10, ammonia is separated from the first reactant, and ammonia can be recovered. However, if the temperature is lower than the predetermined temperature T1, the amount of heat necessary for separation (recovery) is insufficient, ammonia is not separated, and ammonia cannot be recovered. In this case, in the second chemical heat storage device 11, carbon dioxide is supplied to the second reactor 11c in a small amount, and the carbon dioxide and the second reaction material chemically react to generate large heat. With this large amount of heat, ammonia is separated from the first reactant in the first reactor 10c, and ammonia can be recovered. During the above PM regeneration, the temperature of the exhaust gas rises to 600 to 700 ° C. At this time, since the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature T2, in the second reactor 11c of the second chemical heat storage device 11, carbon dioxide is separated from the second reactant, and carbon dioxide can be recovered. Incidentally, since PM regeneration is performed irregularly, carbon dioxide and recovery from the second reactor 11c are also irregular. Therefore, carbon dioxide is supplied to the second reactor 11c in a small amount.

なお、排気ガスの温度が６００〜７００℃まで上昇すると、第１反応器１０ｃにアンモニアが残っていると、アンモニアが窒素と水素に分解してしまう。そこで、ＰＭ再生を行う前に第１吸着器１０ａにアンモニアが満状態で貯蔵されているか（すなわち、第１反応器１０ｃにアンモニアが残っていないか）を確認し、第１吸着器１０ａでの満貯蔵状態を確認してからＰＭ再生を行うようにする。   If the temperature of the exhaust gas rises to 600 to 700 ° C., if ammonia remains in the first reactor 10c, the ammonia will be decomposed into nitrogen and hydrogen. Therefore, before performing PM regeneration, it is confirmed whether ammonia is stored in a full state in the first adsorber 10a (that is, whether ammonia remains in the first reactor 10c). PM regeneration is performed after the full storage state is confirmed.

以上のように構成した排気ガス浄化システム１における動作について説明する。ここでは、第１化学蓄熱装置１０及び第２化学蓄熱装置１１に関連する動作のみ説明する。   The operation in the exhaust gas purification system 1 configured as described above will be described. Here, only operations related to the first chemical heat storage device 10 and the second chemical heat storage device 11 will be described.

車両停止中（エンジン２が停止中）は、第１化学蓄熱装置１０の第１接続管１０ｂに配設されている第１バルブ１０ｄは閉じられている。したがって、第１吸着器１０ａにおいて吸着材からアンモニアが分離していても、第１接続管１０ｂを介してアンモニアが第１反応器１０ｃに供給されない。また、第２化学蓄熱装置１１の第２接続管１１ｂに配設されている第２バルブ１１ｄは閉じられている。したがって、第２吸着器１１ａにおいて吸着材から二酸化炭素が分離していても、第２接続管１１ｂを介して二酸化炭素が第２反応器１１ｃに供給されない。   While the vehicle is stopped (when the engine 2 is stopped), the first valve 10d disposed in the first connection pipe 10b of the first chemical heat storage device 10 is closed. Therefore, even if ammonia is separated from the adsorbent in the first adsorber 10a, ammonia is not supplied to the first reactor 10c via the first connection pipe 10b. Moreover, the 2nd valve | bulb 11d arrange | positioned at the 2nd connecting pipe 11b of the 2nd chemical thermal storage apparatus 11 is closed. Therefore, even if carbon dioxide is separated from the adsorbent in the second adsorber 11a, the carbon dioxide is not supplied to the second reactor 11c via the second connection pipe 11b.

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（ＤＯＣ４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）、コントローラ１２による制御によって第１バルブ１０ｄが開かれ、第１接続管１０ｂを介してアンモニアが第１反応器１０ｃに供給される。このとき、第１吸着器１０ａの圧力が第１反応器１０ｃの圧力よりも高く、アンモニアが第１反応器１０ｃ側に移動する。第１反応器１０ｃでは、供給されたアンモニアと第１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。この熱によってＤＯＣ４が加熱され、温度がＤＯＣ４の活性温度以上になり、ＤＯＣ４で排気ガスを浄化できる。また、最も上流のＤＯＣ４で加熱（暖機）されるので、下流側に温度が上昇した排気ガスが流れる。これによって、他の触媒でも活性温度以上になって浄化でき、尿素水供給装置８で供給された尿素水も加水分解してアンモニアに転化する。また、ＤＰＦ５では、排気ガス中に含まれるＰＭを捕捉する。なお、第２化学蓄熱装置１１の第２バルブ１１ｄは、閉じられている。   When the temperature of the exhaust gas discharged from the engine 2 is lower than a predetermined temperature (a temperature set based on the activation temperature of the DOC 4) after the engine 2 is started (for example, immediately after the engine 2 is started), 1 valve 10d is opened, and ammonia is supplied to the first reactor 10c through the first connecting pipe 10b. At this time, the pressure of the first adsorber 10a is higher than the pressure of the first reactor 10c, and ammonia moves to the first reactor 10c side. In the first reactor 10c, the supplied ammonia and the first reactant undergo a chemical reaction and chemisorb (coordinate bond) to generate heat. DOC4 is heated by this heat, temperature becomes more than the activation temperature of DOC4, and exhaust gas can be purified by DOC4. Moreover, since it is heated (warmed up) by the most upstream DOC4, the exhaust gas whose temperature has risen flows downstream. As a result, even the other catalyst can be purified at the activation temperature or higher, and the urea water supplied by the urea water supply device 8 is also hydrolyzed and converted into ammonia. Further, the DPF 5 captures PM contained in the exhaust gas. The second valve 11d of the second chemical heat storage device 11 is closed.

通常、エンジン２から排出された排気ガスの温度が所定温度Ｔ１より高くなると、排気ガスの排熱によって、第１反応器１０ｃでは、アンモニアと第１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、第１バルブ１０ｄが開かれているので、第１反応器１０ｃから第１接続管１０ｂを介して第１吸着器１０ａに戻る。このとき、第１反応器１０ｃの圧力が第１吸着器１０ａの圧力よりも高く、アンモニアが第１吸着器１０ａ側に移動する。第１吸着器１０ａでは、吸着材がアンモニアを物理吸着して貯蔵する。第１吸着器１０ａ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（あるいは次回のＤＯＣ４の暖機を確実に実施できる圧力値）を示す圧力値になった場合、コントローラ１２では第１バルブ１０ｄを閉じる。これによって、通常時のアンモニアの回収が終了する。   Normally, when the temperature of the exhaust gas discharged from the engine 2 becomes higher than the predetermined temperature T1, in the first reactor 10c, ammonia and the first reactant are separated by the exhaust heat of the exhaust gas, and ammonia is generated. The separated ammonia returns to the first adsorber 10a from the first reactor 10c through the first connection pipe 10b because the first valve 10d is opened. At this time, the pressure in the first reactor 10c is higher than the pressure in the first adsorber 10a, and ammonia moves to the first adsorber 10a side. In the first adsorber 10a, the adsorbent physically adsorbs and stores ammonia. When the pressure value of the pressure sensor provided in the first adsorber 10a becomes a pressure value indicating a full storage state of ammonia (or a pressure value that can reliably carry out the next warm-up of the DOC 4), the controller 12 1 Valve 10d is closed. Thus, the normal recovery of ammonia is completed.

しかし、エンジン２から排出された排気ガスの温度が所定温度Ｔ１より低い場合、第１反応器１０ｃでは、アンモニアが分離しない。そこで、コントローラ１２による制御によって第２バルブ１１ｄが開かれ、第２接続管１１ｂを介して二酸化炭素が第２反応器１１ｃに小出しで供給される。このとき、第２吸着器１１ａの圧力が第２反応器１１ｃの圧力よりも高く、二酸化炭素が第２反応器１１ｃ側に移動する。第２反応器１１ｃでは、供給された二酸化炭素と第２反応材とが化学反応して化学吸着（配位結合）し、大きな熱を発生する。この大きな熱によって第１反応器１０ｃが加熱され、温度が所定温度Ｔ１以上に上昇する。これによって、第１反応器１０ｃでは、アンモニアと第１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、第１バルブ１０ｄが開かれているので、第１反応器１０ｃから第１接続管１０ｂを介して第１吸着器１０ａに戻る。第１吸着器１０ａでは、吸着材がアンモニアを物理吸着して貯蔵する。第１吸着器１０ａ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、コントローラ１２では第１バルブ１０ｄを閉じ、第２バルブ１１ｄも閉じる。これによって、緊急時のアンモニアの回収が終了する。   However, when the temperature of the exhaust gas discharged from the engine 2 is lower than the predetermined temperature T1, ammonia is not separated in the first reactor 10c. Therefore, the second valve 11d is opened under the control of the controller 12, and carbon dioxide is supplied to the second reactor 11c in a small amount via the second connection pipe 11b. At this time, the pressure of the second adsorber 11a is higher than the pressure of the second reactor 11c, and the carbon dioxide moves to the second reactor 11c side. In the second reactor 11c, the supplied carbon dioxide and the second reactant are chemically reacted and chemisorbed (coordinated bond) to generate large heat. The first reactor 10c is heated by this large heat, and the temperature rises to a predetermined temperature T1 or higher. Thereby, in the 1st reactor 10c, ammonia and a 1st reaction material isolate | separate and ammonia is generated. The separated ammonia returns to the first adsorber 10a from the first reactor 10c through the first connection pipe 10b because the first valve 10d is opened. In the first adsorber 10a, the adsorbent physically adsorbs and stores ammonia. When the pressure value of the pressure sensor provided in the first adsorber 10a becomes a pressure value indicating a fully stored state of ammonia, the controller 12 closes the first valve 10d and the second valve 11d. This completes the recovery of ammonia in an emergency.

ＤＰＦ５に設けられた差圧センサの差圧値がＰＭ再生が必要な差圧値になった場合、コントローラ１２では、第１吸着器１０ａ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ているか否かを判定する。アンモニアの回収が完全に完了し、アンモニアの満貯蔵状態を示す圧力値になっている場合、コントローラ１２では、ＤＯＣ４に燃料を吹き付けるとともに、第２バルブ１１ｄを開く。ＤＯＣ４では、その燃料が燃焼し、非常に大きな熱が発生する。この非常に大きな熱によって、排気ガスの温度が６００〜７００℃程度まで上昇する。この高温の排気ガスがＤＰＦ５内を流れると、ＤＰＦ５では、ＰＭが燃焼し、ＰＭが取り除かれる。また、この非常に大きな熱によって第１反応器１０ｃを介して第２反応器１１ｃが加熱され、温度が所定温度Ｔ２以上に上昇する。これによって、第２反応器１１ｃでは、二酸化炭素と第２反応材とが分離し、二酸化炭素が発生する。この分離した二酸化炭素は、第２バルブ１１ｄが開かれているので、第２反応器１１ｃから第２接続管１１ｂを介して第２吸着器１１ａに戻る。このとき、第２反応器１１ｃの圧力が第２吸着器１１ａの圧力よりも高く、二酸化炭素が第２吸着器１１ａ側に移動する。第２吸着器１１ａでは、吸着材が二酸化炭素を物理吸着して貯蔵する。第２吸着器１１ａに設けられている圧力センサの圧力値が二酸化炭素の満貯蔵状態（あるいは次回に第１反応器１０ｃを確実に所定温度Ｔ１まで加熱できる圧力値）を示す圧力値になった場合、コントローラ１２では第２バルブ１１ｄを閉じる。これによって、二酸化炭素の回収が終了する。   When the differential pressure value of the differential pressure sensor provided in the DPF 5 becomes a differential pressure value that requires PM regeneration, in the controller 12, the pressure value of the pressure sensor provided in the first adsorber 10a is fully stored in ammonia. It is determined whether or not the pressure value indicates the state. When the recovery of ammonia is completely completed and the pressure value indicates the fully stored state of ammonia, the controller 12 blows fuel to the DOC 4 and opens the second valve 11d. In DOC4, the fuel burns and very large heat is generated. This very large heat raises the temperature of the exhaust gas to about 600 to 700 ° C. When this high-temperature exhaust gas flows through the DPF 5, PM burns and the PM is removed in the DPF 5. Further, the very large heat heats the second reactor 11c through the first reactor 10c, and the temperature rises to a predetermined temperature T2 or higher. Thereby, in the second reactor 11c, the carbon dioxide and the second reactant are separated to generate carbon dioxide. Since the second valve 11d is opened, the separated carbon dioxide returns from the second reactor 11c to the second adsorber 11a through the second connection pipe 11b. At this time, the pressure in the second reactor 11c is higher than the pressure in the second adsorber 11a, and carbon dioxide moves to the second adsorber 11a side. In the second adsorber 11a, the adsorbent is physically adsorbed and stored with carbon dioxide. The pressure value of the pressure sensor provided in the second adsorber 11a is a pressure value indicating a fully stored state of carbon dioxide (or a pressure value that can reliably heat the first reactor 10c to the predetermined temperature T1 next time). In this case, the controller 12 closes the second valve 11d. This completes the recovery of carbon dioxide.

この排気ガス浄化システム１によれば、第１化学蓄熱装置１０（特に、第１反応器１０ｃ）を加熱（暖機）するために第２化学蓄熱装置１１を備え、第２化学蓄熱装置１１の第２反応器１１ｃで第１反応器１０ｃを加熱できる構成とするにより、第１化学蓄熱装置１０による暖機終了後に排気ガスの温度が低くて第１反応器１０ｃから第１反応媒体を回収できない場合でも、第２反応器１１ｃで第１反応器１０ｃを加熱することによって第１反応媒体を回収することができる。そのため、ショートトリップ等の内燃機関の運転条件によって排気ガスの温度が低い場合でも、第１反応媒体を第１吸着器１０ａに回収しておくことができ、次回のＤＯＣ４の暖機が必要なときに第1化学蓄熱装置１０を連続的に使用できる。   According to the exhaust gas purification system 1, the second chemical heat storage device 11 includes the second chemical heat storage device 11 for heating (warming up) the first chemical heat storage device 10 (particularly, the first reactor 10 c). Since the first reactor 10c can be heated by the second reactor 11c, the temperature of the exhaust gas is low after the warm-up by the first chemical heat storage device 10 and the first reaction medium cannot be recovered from the first reactor 10c. Even in this case, the first reaction medium can be recovered by heating the first reactor 10c in the second reactor 11c. Therefore, even when the temperature of the exhaust gas is low due to the operating conditions of the internal combustion engine such as a short trip, the first reaction medium can be recovered in the first adsorber 10a, and the next warm-up of the DOC 4 is necessary. In addition, the first chemical heat storage device 10 can be used continuously.

排気ガス浄化システム１によれば、第２反応器１１ｃを第１反応器１０ｃの外周面に沿って配設することにより、第２反応器１１ｃと第１反応器１０ｃとの接触面積を大きくできるので、第２反応器１１ｃから第１反応器１０ｃへの熱伝導性を向上させることができ、加熱効率が高くなる。その結果、第１反応器１０ｃにおいて第１反応媒体を回収可能な温度に早期に達し、第２反応器１１ｃへの二酸化炭素の供給を低減できる。   According to the exhaust gas purification system 1, the contact area between the second reactor 11c and the first reactor 10c can be increased by disposing the second reactor 11c along the outer peripheral surface of the first reactor 10c. Therefore, the thermal conductivity from the second reactor 11c to the first reactor 10c can be improved, and the heating efficiency is increased. As a result, the temperature at which the first reaction medium can be recovered in the first reactor 10c is reached early, and the supply of carbon dioxide to the second reactor 11c can be reduced.

排気ガス浄化システム１によれば、第２反応器１１ｃの第２反応媒体の回収には大きな熱量が必要となるが、ＰＭ再生時の大きな熱量を利用することにより、第２化学蓄熱装置１１の第２反応器１１ｃの第２反応媒体を回収することができる。   According to the exhaust gas purification system 1, a large amount of heat is required for the recovery of the second reaction medium in the second reactor 11c, but by utilizing the large amount of heat during PM regeneration, the second chemical heat storage device 11 The second reaction medium in the second reactor 11c can be recovered.

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、本実施の形態では触媒としてＤＯＣ、ＳＣＲ及びＡＳＣ、フィルタとしてＤＰＦを備える排気浄化システムに適用したが、他の様々な構成の排気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。   For example, in the present embodiment, the present invention is applied to an exhaust purification system including DOC, SCR, and ASC as a catalyst, and a DPF as a filter. Although the vehicle is a diesel engine vehicle, it can also be applied to a gasoline engine vehicle.

また、本実施の形態では第１化学蓄熱装置と第２化学蓄熱装置の吸着器として第１吸着器と第２吸着器とを構成したが、吸着器を２層構造とし、第１化学蓄熱装置と第２化学蓄熱装置の吸着器を一体で構成してもよい。このように構成することによって、省スペース化が可能となる。   In the present embodiment, the first adsorber and the second adsorber are configured as the adsorbers of the first chemical heat storage device and the second chemical heat storage device. And the adsorber of the second chemical heat storage device may be integrated. With this configuration, space can be saved.

また、本実施の形態では第１化学蓄熱装置と第２化学蓄熱装置の反応器として第１反応器と第２反応器とを構成したが、２つの反応材を混ぜて１つのケース内に収納し、第１化学蓄熱装置と第２化学蓄熱装置の反応器を一体で構成してもよい。このように構成することによって、省スペース化が可能となる。また、第１反応器から第２反応器へ熱伝導するのでなく、反応材そのものが接触しているので、熱伝導性が向上する。   Moreover, although the 1st reactor and the 2nd reactor were comprised as a reactor of a 1st chemical heat storage apparatus and a 2nd chemical heat storage apparatus in this Embodiment, two reaction materials are mixed and accommodated in one case. And you may comprise the reactor of a 1st chemical heat storage apparatus and a 2nd chemical heat storage apparatus integrally. With this configuration, space can be saved. In addition, the heat conductivity is improved because the reaction material itself is in contact with the second reactor instead of conducting heat from the first reactor.

また、本実施の形態では加熱対象としてＤＯＣ（酸化触媒）としたが、加熱対象としては他のものでもよく、例えば、ＳＣＲ等の他の触媒、分散装置、排気管を流れる排気ガスがある。   In this embodiment, DOC (oxidation catalyst) is used as the heating target. However, other heating target may be used, for example, other catalysts such as SCR, a dispersion device, and exhaust gas flowing through the exhaust pipe.

また、本実施の形態では第１反応媒体と第２反応媒体の組み合わせとしては第１反応媒体をアンモニアとし、第２反応媒体を二酸化炭素としたが、化学反応時の発熱量（ひいては、回収に必要な温度）が異なる反応媒体であれば他の組み合わせでもよく、例えば、反応媒体としてアンモニア、水、エタノール、メタノール、二酸化炭素の順で発熱量が多く（回収に必要な温度が高く）なるが、この中で任意の反応媒体（二酸化炭素以外）を第１反応媒体とし、それよりも発熱量が多い反応媒体を第２反応媒体とする。   In the present embodiment, the combination of the first reaction medium and the second reaction medium is ammonia as the first reaction medium and carbon dioxide as the second reaction medium. Other combinations may be used as long as the reaction medium has a different (necessary temperature). For example, ammonia, water, ethanol, methanol, and carbon dioxide as the reaction medium generate more heat in this order (the temperature required for recovery is higher). Of these, an arbitrary reaction medium (other than carbon dioxide) is used as the first reaction medium, and a reaction medium having a larger calorific value is used as the second reaction medium.

また、本実施の形態では第１反応器の外周面に沿って第２反応器を配置する構成としたが、第２反応器で第１反応器を加熱できるならば他の配置でもよく、例えば、第１反応器に接触させた状態で第２反応器を下流側又は上流側に並べて配置させる。   In the present embodiment, the second reactor is arranged along the outer peripheral surface of the first reactor, but other arrangements may be used as long as the first reactor can be heated by the second reactor. The second reactor is arranged side by side on the downstream side or the upstream side while being in contact with the first reactor.

また、本実施の形態ではＰＭ再生時に第２化学蓄熱装置の第２反応器から二酸化炭素を回収する構成としたが、二酸化炭素の回収が不足したり、排気ガス浄化システムにおいて排気ガスの温度が非常に高温になったりするときが他にあれば、ＰＭ再生時以外で第２反応器から二酸化炭素を回収してもよい。   In the present embodiment, carbon dioxide is recovered from the second reactor of the second chemical heat storage device during PM regeneration. However, the recovery of carbon dioxide is insufficient, or the temperature of the exhaust gas is reduced in the exhaust gas purification system. If there are other times when the temperature becomes very high, carbon dioxide may be recovered from the second reactor other than during PM regeneration.

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）、５…ディーゼル排気微粒子除去フィルタ（ＤＰＦ）、６…選択還元触媒（ＳＣＲ）、７…アンモニアスリップ防止触媒（ＡＳＣ）、８…尿素水供給装置、８ａ…尿素水タンク、８ｂ…供給管、８ｃ…インジェクタ、９…分散装置、１０…第１化学蓄熱装置、１０ａ…第１吸着器、１０ｂ…第１接続管、１０ｃ…第１反応器、１０ｄ…第１バルブ、１１…第２化学蓄熱装置、１１ａ…第２吸着器、１１ｂ…第２接続管、１１ｃ…第２反応器、１１ｄ…第２バルブ、１２…コントローラ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exhaust gas purification system, 2 ... Engine, 3 ... Exhaust pipe, 4 ... Diesel oxidation catalyst (DOC), 5 ... Diesel exhaust particulate removal filter (DPF), 6 ... Selective reduction catalyst (SCR), 7 ... Ammonia slip prevention Catalyst (ASC), 8 ... Urea water supply device, 8a ... Urea water tank, 8b ... Supply pipe, 8c ... Injector, 9 ... Dispersion device, 10 ... First chemical heat storage device, 10a ... First adsorber, 10b ... First DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Connection pipe, 10c ... 1st reactor, 10d ... 1st valve, 11 ... 2nd chemical thermal storage apparatus, 11a ... 2nd adsorption device, 11b ... 2nd connection pipe, 11c ... 2nd reactor, 11d ... 2nd Valve, 12 ... Controller.

Claims (3)

車両の内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化システムであって、
前記排気ガス浄化システムにおける加熱対象を加熱するための第１化学蓄熱装置と、
前記第１化学蓄熱装置を加熱するための第２化学蓄熱装置と、
を備え、
前記第１化学蓄熱装置は、第１反応媒体を吸着材で吸着して貯蔵する第１吸着器と、前記第１吸着器に接続され、前記第１吸着器から供給された第１反応媒体と化学反応して熱を発生させる第１反応材を収納する第１反応器とを有し、化学反応後に前記第１吸着器は前記第１反応器から前記第１反応媒体を回収し、
前記第２化学蓄熱装置は、第２反応媒体を吸着材で吸着して貯蔵する第２吸着器と、前記第２吸着器に接続され、前記第２吸着器から供給された第２反応媒体と化学反応して熱を発生させる第２反応材を収納する第２反応器とを有し、化学反応後に前記第２吸着器は前記第２反応器から前記第２反応媒体を回収し、
前記第２反応器は、前記第１反応器に接触させた状態で配設され、
前記第２反応媒体は、化学反応時に前記第１反応媒体よりも発熱量が大きい媒体であり、
前記第１化学蓄熱装置による加熱対象に対する加熱終了後に前記排気ガスの温度が前記第１反応材からアンモニアを回収可能な温度まで上昇していない場合、前記第２化学蓄熱装置の前記第２反応器で前記第１反応器を加熱することを特徴とする排気ガス浄化システム。 An exhaust gas purification system for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine of a vehicle,
A first chemical heat storage device for heating a heating target in the exhaust gas purification system;
A second chemical heat storage device for heating the first chemical heat storage device;
With
The first chemical heat storage device includes a first adsorber for adsorbing and storing a first reaction medium with an adsorbent, and a first reaction medium connected to the first adsorber and supplied from the first adsorber. A first reactor containing a first reactant that generates heat by chemical reaction, and after the chemical reaction, the first adsorber recovers the first reaction medium from the first reactor;
The second chemical heat storage device includes a second adsorber that adsorbs and stores a second reaction medium with an adsorbent, and a second reaction medium connected to the second adsorber and supplied from the second adsorber. A second reactor containing a second reactant that generates heat by chemical reaction, and after the chemical reaction, the second adsorber recovers the second reaction medium from the second reactor,
The second reactor is disposed in contact with the first reactor;
The second reaction medium is a medium having a larger calorific value than the first reaction medium during a chemical reaction,
The second reactor of the second chemical heat storage device when the temperature of the exhaust gas has not increased to a temperature at which ammonia can be recovered from the first reactant after the heating of the heating target by the first chemical heat storage device is completed. And heating the first reactor. 前記第２反応器は、前記第１反応器の外周部に配設されることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化システム。   The exhaust gas purification system according to claim 1, wherein the second reactor is disposed on an outer peripheral portion of the first reactor. 排気ガス中の粒子状物質を捕捉するフィルタを備え、
前記フィルタで捕捉された粒子状物質を燃焼させて前記フィルタを再生する際の熱を利用して前記第２化学蓄熱装置の前記第２反応器の前記第２反応媒体を回収することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気ガス浄化システム。 Equipped with a filter that captures particulate matter in the exhaust gas,
The second reaction medium of the second reactor of the second chemical heat storage device is recovered using heat generated when the particulate matter captured by the filter is burned to regenerate the filter. The exhaust gas purification system according to claim 1 or 2.
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