(57)【要約】【課題】コンパクトで構成も簡単なアンモニア発生装置及びこのアンモニア発生装置を備えた排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】アンモニア発生装置６の容器１０はその内部に、粉末状又は粒子状のアンモニア吸蔵材１４（Ｍｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２）を収容している。容器１０の内部には、上方に、加熱装置であるヒータ１１が設けられている。ヒータ１１は、アンモニア吸蔵材１４の上方の部分に埋もれるように配置されている。容器１０の上部１０ｂには、発生したアンモニアが流出するための排気口１２が設けられている。排気口１２には、アンモニア供給管１３の一端が接続され、アンモニア供給管１３の他端は、ＤＰＦ３とＳＣＲ触媒４との間で排気管２に接続されている。【選択図】図１
2013147938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、該車両の内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯｘを還元するための還元剤としてアンモニアを発生するアンモニア発生装置であって、
上部に前記アンモニアが流出する排気口を有する容器と、
該容器内に収容された粉末状又は粒子状のアンモニア吸蔵材と、
前記容器内において前記アンモニア吸蔵材の上方の部分を加熱可能なように配置される加熱装置と
を備えるアンモニア発生装置。
【請求項２】
前記容器を振動させる振動手段を備える、請求項１に記載のアンモニア発生装置。
【請求項３】
前記容器内に、前記アンモニア吸蔵材を対流させる攪拌部材を備える、請求項１または２に記載のアンモニア発生装置。
【請求項４】
前記容器は、該容器の底部に向かって延びる傾斜した内周面を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアンモニア発生装置。
【請求項５】
前記排気ガスが流通する排気管に設けられたＮＯｘを還元する還元触媒を備え、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のアンモニア発生装置から流出されたアンモニアが、前記ＳＣＲ触媒に流入する排気ガス中に供給される排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アンモニア発生装置及びこのアンモニア発生装置を備えた排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に還元するための還元剤としてアンモニアを用いる場合、車両にどのようにしてアンモニアを貯蔵するかが問題となる。アンモニアを充填したボンベを車両に搭載すると、排気ガス浄化装置が大型化するという問題点があるため、アンモニアを吸蔵した吸蔵材を加熱してアンモニアガスを放出させる装置が用いられている。例えば、特許文献１には、貯蔵された個体アンモニア貯蔵媒体を一つずつ加熱装置に供給して加熱することによりアンモニアを放出させ、アンモニアを放出した個体アンモニア貯蔵媒体を別の容器に廃棄する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５２８４３１号公報（図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、個体アンモニア貯蔵媒体を貯蔵する容器と、加熱装置と、アンモニアを放出した個体アンモニア貯蔵媒体を廃棄する容器とが必要であり、装置が大型化し、複雑化するといった問題点がある。
【０００５】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、コンパクトで構成も簡単なアンモニア発生装置及びこのアンモニア発生装置を備えた排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るアンモニア発生装置は、車両に搭載され、車両の内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯｘを還元するための還元剤としてアンモニアを発生するアンモニア発生装置であって、上部にアンモニアが流出する排気口を有する容器と、容器内に収容された粉末状又は粒子状のアンモニア吸蔵材と、容器内の上方に位置し、容器内においてアンモニア吸蔵材の上方の部分を加熱可能なように配置される加熱装置とを備える。車両に搭載された容器は、車両の走行により振動するので、容器内のアンモニア吸蔵材は対流される。アンモニア吸蔵材は、加熱装置による加熱によってアンモニアを放出すると密度が増加するので、アンモニアを放出したアンモニア吸蔵材は対流により容器内の下方に移動し、アンモニアを吸蔵しているアンモニア吸蔵材は対流により容器内の上方に移動する。加熱装置は、容器内の上方でアンモニア吸蔵材の上方の部分を加熱可能なように配置されているので、アンモニアを吸蔵しているアンモニア吸蔵材を主に加熱することができ、アンモニアが放出される。
容器を振動させる振動手段を備えてもよい。また、容器内に、アンモニア吸蔵材を対流させる攪拌部材を備えてもよい。振動手段による容器の振動、あるいは、攪拌部材によるアンモニア吸蔵材の対流によって、容器内のアンモニア吸蔵材の対流が促進される。
容器は、容器の底部に向かって延びる傾斜した内周面を有してもよい。
この発明に係る排気ガス浄化装置は、排気ガスが流通する排気管に設けられたＮＯｘを還元するＳＣＲ触媒を備え、上記アンモニア発生装置から流出されたアンモニアが、還元触媒に流入する排気ガス中に供給される。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、車両に搭載された容器は、車両の走行により振動するので、容器内のアンモニア吸蔵材は対流される。アンモニア吸蔵材は、加熱装置による加熱によってアンモニアを放出すると密度が増加するので、アンモニアを放出したアンモニア吸蔵材は対流により容器内の下方に移動し、アンモニアを吸蔵しているアンモニア吸蔵材は対流により容器内の上方に移動する。加熱装置は、容器内の上方でアンモニア吸蔵材の上方の部分を加熱可能なように配置されているので、アンモニアを吸蔵しているアンモニア吸蔵材を加熱することにより、アンモニアが放出される。これにより、容器内でアンモニアを放出したアンモニア吸蔵材と、アンモニアを吸蔵しているアンモニア吸蔵材とが分離されてアンモニアを吸蔵しているアンモニア吸蔵材を主に加熱することができるので、アンモニア発生装置がコンパクトで構成も簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアンモニア発生装置及びこのアンモニア発生装置を備えた排気ガス浄化装置の構成模式図である。
【図２】実施の形態１に係るアンモニア発生装置においてアンモニア吸蔵材からアンモニアが脱離する状態を示す図である。
【図３】実施の形態２に係るアンモニア発生装置及びこのアンモニア発生装置を備えた排気ガス浄化装置の構成模式図である。
【図４】実施の形態２に係るアンモニア発生装置の振動手段の変形例を示す図である。
【図５】実施の形態３に係るアンモニア発生装置の構成模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に示されるように、図示しない車両の内燃機関であるディーゼルエンジン１から排出された排気ガスが流通する排気管２に、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）３と、アンモニアを還元剤としてＮＯｘを選択的に還元する還元触媒であるＳＣＲ触媒４と、ＳＣＲ触媒４を通過してきたアンモニアを酸化するＡＳＣ（Ammonia Slip Catalyst）触媒５と、アンモニア発生装置６とが設けられている。
【００１０】
アンモニア発生装置６は容器１０を備えている。容器１０は、図示しない車両のエンジンルームに固定されている。また、容器１０は、底部１０ａに向かって延びる傾斜した内周面１０ｃを有している。すなわち、容器１０は、下方がすり鉢形状を有している。容器１０はその内部に、粉末状又は粒子状のアンモニア吸蔵材１４を収容している。尚、実施の形態１では、アンモニア吸蔵材１４はＭｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２である。容器１０の内部には、上方に、加熱装置であるヒータ１１が設けられている。ヒータ１１は、Ｍｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２の上方の部分に埋もれるように配置されている。容器１０の上部１０ｂには、発生したアンモニアが流出するための排気口１２が設けられている。排気口１２には、アンモニア供給管１３の一端が接続され、アンモニア供給管１３の他端は、ＤＰＦ３とＳＣＲ触媒４との間で排気管２に接続されている。
【００１１】
次に、実施の形態１に係るアンモニア発生装置及びこのアンモニア発生装置を備えた排気ガス浄化装置の動作について説明する。
図１に示されるように、ディーゼルエンジン１の始動後、排気ガスは排気管２を流通する。排気ガスがＤＰＦ３を流通することにより、排気ガス中のパティキュレートマター（ＰＭ）がＤＰＦ３に捕捉される。ＤＰＦ３から流出した排気ガスは、ＳＣＲ触媒４に流入する。
【００１２】
また、ディーゼルエンジン１が始動すると、ヒータ１１の図示しない電源が起動し、ヒータ１１が加熱する。これにより、ヒータ１１と接しているアンモニア吸蔵材１４、すなわち、容器１０に収容されたアンモニア吸蔵材１４のうちの上方に位置する一部のアンモニア吸蔵材１４が加熱されてアンモニアが脱離する。アンモニア吸蔵材１４から脱離したアンモニアは、アンモニアガスとして排気口１２を介して容器１０から放出される。容器１０から放出されたアンモニアガスは、アンモニア供給管１３を流通し、ＤＰＦ３から流出した排気ガスに混合されてＳＣＲ触媒４に流入する。
【００１３】
ＳＣＲ触媒４において、アンモニアと排気ガス中のＮＯｘとが反応して、窒素（Ｎ２）及び水（Ｈ２Ｏ）となる。ＳＣＲ触媒４において消費されずに残ったアンモニアは、ＡＳＣ触媒５において酸化される。このようにしてＮＯｘが浄化された排気ガスは、排気管２を流通して大気中へ排気される。
【００１４】
ディーゼルエンジン１を搭載した車両が走行すると、道路の凸凹や、左折及び右折等により、エンジンルームに固定された容器１０も上下左右に揺り動かされると共に、ディーゼルエンジン１の稼働による振動が、車両の様々な部品を介して容器１０に伝わることにより、容器１０が振動する。容器１０が振動することにより、容器１０に収容されたアンモニア吸蔵材１４は、容器１０内で対流する。
【００１５】
図２には、温度の上昇に伴って、アンモニア吸蔵材１４であるＭｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２からアンモニアが脱離する状態が図示されている。すなわち、Ｍｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２が３５０℃まで加熱されると、１分子のＭｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２から６分子のアンモニアが脱離し、最終的にＭｇＣｌ２となる。Ｍｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２の密度は１．２５２ｇ／ｃｍ３であるのに対し、ＭｇＣｌ２の密度は２．３２５ｇ／ｃｍ３である。すなわち、Ｍｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２からアンモニアが脱離するにつれて、密度が大きくなっていく。この密度差により、アンモニアが脱離して密度の大きくなったアンモニア吸蔵材１４は、対流により容器１０内の下方に移動し、アンモニアが吸蔵されているアンモニア吸蔵材１４は、上方に移動する。容器１０の下方がすり鉢形状を有していることにより、このような対流が促進される。
【００１６】
アンモニア吸蔵材１４の対流により、容器１０内の上方に位置するヒータ１１の周囲には、アンモニアが吸蔵されているアンモニア吸蔵材１４が存在することになり、アンモニアガスが継続して発生する。一方、アンモニアが脱離したアンモニア吸蔵材１４は、容器１０内の下方に存在することになり、ヒータ１１によって加熱されることがなくなり、ヒータ１１による不必要な加熱を防ぐことができる。また、容器１０内において、アンモニアが脱離したアンモニア吸蔵材１４と、アンモニアが吸蔵されているアンモニア吸蔵材１４とは適切に分離されるので、アンモニアが脱離したアンモニア吸蔵材１４を別に収容する容器等が不要となる。
【００１７】
このように、車両に搭載された容器１０は、車両の走行により振動するので、容器１０内のアンモニア吸蔵材１４は対流される。アンモニア吸蔵材１４は、ヒータ１１による加熱によってアンモニアを放出すると密度が増加するので、アンモニアを放出したアンモニア吸蔵材１４は対流により容器１０内の下方に移動し、アンモニアを吸蔵しているアンモニア吸蔵材１４は対流により容器１０内の上方に移動する。ヒータ１１は、容器１０内の上方でアンモニア吸蔵材１４の上方の部分に埋もれるように配置されているので、アンモニアを吸蔵しているアンモニア吸蔵材１４を加熱することにより、アンモニアが放出される。これにより、容器１０内でアンモニアを放出したアンモニア吸蔵材１４と、アンモニアを吸蔵しているアンモニア吸蔵材１４とが分離されてアンモニアを吸蔵しているアンモニア吸蔵材１４を主に加熱することができるので、アンモニア発生装置６がコンパクトで構成も簡単にすることができる。
【００１８】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係るアンモニア発生装置及びこのアンモニア発生装置を備えた排気ガス浄化装置について説明する。尚、以下の実施の形態において、図１の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態２に係るアンモニア発生装置は、実施の形態１に対して、容器１０の振動を促進するための振動手段を付加したものである。
【００１９】
図３に示されるように、アンモニア発生装置６の容器１０は、連結部材７を介してディーゼルエンジン１の側壁に固定されている。ディーゼルエンジン１の稼働時には、連結部材７を介してディーゼルエンジン１の振動が容器１０に伝わり、容器１０が振動するようになっている。ここで、連結部材７は、容器１０を振動させるための振動手段を構成する。尚、連結部材７は、ディーゼルエンジン１の側壁及び容器１０の両方にネジ留め又は溶接等によって接続された金属片等であってもよく、ディーゼルエンジン１の側壁と容器１０とを直接接続する溶接部分等であってもよい。
【００２０】
実施の形態２では、実施の形態１に比べて、ディーゼルエンジン１の稼働による振動が連結部材７を介して容器１０に直接伝わるので、容器１０内におけるアンモニア吸蔵材１４の対流が促進される。これにより、実施の形態１と同等以上の効果を得ることができる。
【００２１】
実施の形態２では、振動手段として、ディーゼルエンジン１の稼働による振動を容器１０に伝える連結部材７を用いているが、この形態に限定するものではない。常時振動する部材の振動を容器１０に伝えるものであれば何でもよい。例えば、排気管２は排気ガスの流通により常時振動するので、容器１０を排気管２に固定するための連結部材を振動手段としてもよい。
【００２２】
また、振動手段の別の変形例として、図４に示されるように、容器１０を車両のエンジンルームに固定する際に、エンジンルームに対して容器１０が揺動可能な連結部材１７であってもよい。連結部材１７は、エンジンルームの内壁２０に固定された固定部材２１と、容器１０に固定された摺動部材２２とから構成されている。固定部材２１には細長い溝２４が設けられ、摺動部材２２には突起２３が設けられている。溝２４に突起２３を嵌め込むことにより、突起２３が溝２４に沿って移動可能である。車両の走行により、容器１０が左右に揺れると、その揺れに伴って突起２３が溝２４に沿って移動する。
【００２３】
また、振動手段のさらなる別の変形例として、容器１０を強制的に振動させたり上下左右に揺り動かしたりするような振動装置であってもよい。
【００２４】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係るアンモニア発生装置及びこのアンモニア発生装置を備えた排気ガス浄化装置について説明する。
この発明の実施の形態２に係るアンモニア発生装置は、実施の形態１に対して、容器１０内に、アンモニア吸蔵材１４を強制的に対流させる攪拌部材を設けたものである。
【００２５】
図５に示されるように、容器１０内には、ヒータ１１よりも下方に、攪拌部材であるファン３０が設けられている。ファン３０が回転すると、図５の破線矢印で示されるように、アンモニア吸蔵材１４が容器１０内で強制的に対流されるので、ヒータ１１によって加熱されてアンモニアが脱離したアンモニア吸蔵材１４は下方に移動し、アンモニアを吸蔵しているアンモニア吸蔵材１４は上方に移動する。ファン３０により、このようなアンモニア吸蔵材１４の対流が促進されるので、実施の形態１と同等以上の効果を得ることができる。
【００２６】
実施の形態３に係るアンモニア発生装置において、実施の形態２に係るアンモニア発生装置の種々の振動手段を組み合わせることもできる。容器１０自体の振動と、ファン３０によるアンモニア吸蔵材１４の強制的な対流により、さらに実施の形態１と同等以上の効果を得ることができる。
【００２７】
実施の形態３では、攪拌手段としてファン３０を用いているが、これに限定するものではない。任意の容器内に収容された粉末状又は粒子状の物質を当該容器内で対流することのできるものであれば、任意の公知の手段を使用してもよい。
【００２８】
実施の形態１〜３では、アンモニア吸蔵材１４として、Ｍｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２を用いているが、これに限定するものではない。アンモニアを吸蔵可能な粉末状又は粒子状の材料なら何でもよく、例えば、Ｃａ（ＮＨ３）８Ｃｌ２、Ｓｒ（ＮＨ３）８Ｃｌ２等の金属アミンハロゲン化物や、（ＮＨ４）２ＣＯ３、ＮＨ２ＣＯＯＮＨ４、（ＮＨ４）ＨＣＯ３等のアンモニウム塩や、ＮａＢＯ２、ＬｉＢＯ２、ＬｉＯ２、Ｎａ２Ｏ、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７等の酸化物や、３次元的構造を有するフラーレンなどの高分子材料や、吸湿性の高分子材料等が使用可能である。尚、これらの物質はいずれも、Ｍｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２とは密度の絶対値は異なるものの、アンモニアが脱離することにより密度が上昇する。さらに、アンモニアが脱離する温度もＭｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２とは異なる場合があるので、ヒータ１１による加熱温度を適宜変更する必要がある。
【００２９】
実施の形態１〜３では、ヒータ１１は、容器１０内においてアンモニア吸蔵材１４の上方の部分に埋もれるように配置されているが、この形態に限定するものではない。アンモニア吸蔵材１４が対流することによって、アンモニアを吸蔵しているアンモニア吸蔵材１４が多く存在する上方の部分にヒータ１１が位置していればよく、アンモニア吸蔵材１４の上面からのヒータ１１の距離を厳密に規定するものではない。従って、ヒータ１１は、アンモニア吸蔵材１４の上面に接するように設けられてもよいし、アンモニア吸蔵材１４の上方の部分を加熱可能であれば、アンモニア吸蔵材１４から離れていてもよい。
【００３０】
実施の形態１〜３では、容器１０は、下方がすり鉢形状を有しているが、この形態に限定するものではない。この形状であれば、アンモニア吸蔵材１４の対流を促進することが可能であるが、アンモニア吸蔵材１４の対流を阻害する形状でなければ、単なる円柱形状や角柱形状等、任意の形状であってもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１  ディーゼルエンジン（内燃機関）、２  排気管、４  ＳＣＲ触媒（還元触媒）、６  アンモニア発生装置、７，１７  連結部材（振動手段）、１０  容器、１０ａ  （容器の）底部、１０ｂ  （容器の）上部、１１  ヒータ（加熱装置）、１２  排気口、１４  アンモニア吸蔵材、３０  ファン（攪拌部材）。
【図１】
2013147938.tif 000003
【図２】
2013147938.tif 000004
【図３】
2013147938.tif 000005
【図４】
2013147938.tif 000006
【図５】
2013147938.tif 000007