(57)【要約】  車両の内燃機関の排ガスを浄化するためのＳＣＲ方法であって、この方法に従って、アンモニア前駆体が、車両に搭載されて取り付けられた容器（１）内に貯蔵される、方法。方法は、アンモニア前駆体の一部をアンモニア水に分解するステップと、車両に搭載されて取り付けられたユニット（２）内にアンモニア水を貯蔵するステップと、貯蔵されたアンモニア水を排ガス内に計量供給するステップと、を含む。
2016535200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関の排ガスを浄化するためのＳＣＲ又は選択接触還元方法であって、
前記方法に従って、アンモニア前駆体が、前記車両に搭載されて取り付けられた容器（１）内に貯蔵され、
前記方法が、
−  前記アンモニア前駆体の一部を、水酸化アンモニウムを含む流出混合物に分解するステップと、
−  前記車両に搭載されて取り付けられたユニット（２）内に、前記アンモニア前駆体の前記一部の分解から生じる前記流出混合物を貯蔵するステップと、
−  貯蔵された前記流出混合物を前記排ガス内に計量供給するステップと、
を含むことを特徴とするＳＣＲ方法。
【請求項２】
前記車両が停止するときに、貯蔵された前記流出混合物が、前記容器（１）を排気管に接続するライン内に導入されることを特徴とする請求項１に記載のＳＣＲ方法。
【請求項３】
前記流出混合物からの水の分離が、濃縮装置を使用してなされ、前記濃縮装置が、好ましくは、少なくとも１つのメンブレンを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＳＣＲ方法。
【請求項４】
前記アンモニア前駆体が、アンモニア前駆体溶液、好ましくは尿素水溶液であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のＳＣＲ方法。
【請求項５】
前記アンモニア前駆体溶液が、前記流出混合物と平行して又は前記流出混合物と交互に前記排ガス内に計量供給されることを特徴とする請求項４に記載のＳＣＲ方法。
【請求項６】
前記ユニットが、少なくとも部分的に前記容器の内部及び／又は前記容器の壁上に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のＳＣＲ方法。
【請求項７】
前記ユニットが、全体として前記容器の内部に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のＳＣＲ方法。
【請求項８】
前記ユニットが、前記アンモニア前駆体を分解することに適している少なくとも１つのタンパク質成分（３）を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のＳＣＲ方法。
【請求項９】
前記タンパク質成分が、少なくとも１つの酵素を含むことを特徴とする請求項８に記載のＳＣＲ方法。
【請求項１０】
前記ユニットが、前記タンパク質成分を熱的に活性化させるように構成された加熱器（４）を備えることを特徴とする請求項８又は９に記載のＳＣＲ方法。
【請求項１１】
前記ユニットが、前記アンモニア前駆体を熱的に分解するように構成された少なくとも１つの加熱器を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のＳＣＲ方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載のＳＣＲ方法を適用するためのシステムであって、
−  アンモニア前駆体を貯蔵するための容器（１）と、
−  前記アンモニア前駆体の一部を、水酸化アンモニウムを含む流出混合物に分解するための手段と、
−  前記アンモニア前駆体の前記一部の分解から生じる前記流出混合物を貯蔵するためのユニット（２）と、
−  貯蔵された前記流出混合物を前記排ガス内に計量供給するための手段と、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
前記ユニットが、少なくとも部分的に前記容器の内部及び／又は前記容器の壁上に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ユニットが、熱的分離部又は少なくとも１つの相変化物質（１１）を備えることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ユニットが、前記アンモニア前駆体を分解することに適している少なくとも１つのタンパク質成分（３）を含むことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ユニットが、前記アンモニア前駆体を熱的に分解するように構成された少なくとも１つの加熱器を備えることを特徴とする請求項１２から１４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ユニットが、少なくとも１つの無機ベースの触媒をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
少なくとも１つの他の分解及び貯蔵ユニット（２ｂ）を備えることを特徴とする請求項１２から１７のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼機関の排ガスを浄化するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両及び運搬車の放出に関する法律は、特に、窒素酸化物ＮＯｘの大気中への放出を減少することを規定している。この目標を達成するための１つの公知の方法は、還元剤、通常アンモニアを排気ライン内に噴射することによって窒素酸化物の還元を可能にするＳＣＲ（選択接触還元）プロセスを使用することである。このアンモニアは、さまざまな技術を使用することによって得ることができる。
【０００３】
１つの公知な技術は、アンモニア前駆体、例えば尿素水溶液（水中における３２．５ｗｔ％尿素の共晶溶液）を使用することに基づいている。通常、このような尿素溶液は、車両に取り付けられた容器内に貯蔵されている。尿素溶液は、排気ライン内に噴射され、気体のアンモニアは、噴射された尿素溶液の熱分解（熱的分解）から得られる。低温で始動する場合、エンジン始動から始まる所定の期間の終了後にＳＣＲシステムを稼働させることができることが必要とされ、この所定の期間は、周囲温度に依存する。通常、凍結状態の凍結尿素溶液を液化するために加熱装置が使用される。しかしながら、このようにしてさえも、十分な尿素溶液が溶かされて排気ライン内に噴射される前には所定の時間がかかる。一方、排気管内での堆積を回避して必要とされる化学的反応を保証するために、尿素水溶液は、排ガスが排気管の温度を十分な温度、概して１８０℃−２００℃の範囲に上げる前に排気管内に噴射されてはならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した不都合を考慮して、特に低温での始動時にアンモニアが十分迅速に利用可能となる、車両の排ガスを浄化するための改善された方法及びシステムに対する要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、車両の内燃機関の排ガスを浄化するためのＳＣＲ方法であって、この方法に従って、アンモニア前駆体が、車両に搭載されて取り付けられた容器内に貯蔵される、方法を提案することによって上述した問題を解決することである。本発明の一側面によれば、方法は、
−  アンモニア前駆体の一部をアンモニア水に分解するステップと、
−  車両に搭載されて取り付けられたユニット内にアンモニア水を貯蔵するステップと、
−  貯蔵されたアンモニア水を排ガス内に計量供給するステップと、
を備える。
【０００６】
従って、アンモニア水を生成して貯蔵することと、排ガスから窒素酸化物ＮＯｘを除去するためにアンモニア水を使用することと、が提案される。
【０００７】
本明細書では、用語“アンモニア水”は、アンモニア前駆体の分解から生じる流出混合物を意味すると理解される。この流出混合物は、（その若干量がイオン化された）水酸化アンモニウムと、アンモニア前駆体の残留物（すなわち分解されていないアンモニア前駆体の一部）と、最終的な他の生成物（例えば炭酸水素アンモニウム）と、を含む。特別な一実施形態では、アンモニア前駆体は、液状アンモニア前駆体であり；特に、溶液である。別の特別な実施形態では、アンモニア前駆体は個体であってもよい。
【０００８】
アンモニア前駆体がアンモニア前駆体溶液である特別なケースでは、アンモニア水を使用する利点は、アンモニア水が、（通常、アンモニア前駆体が凍結しているので）アンモニア前駆体容器が利用可能ではない温度で利用可能且つ活性的なままである（すなわち排ガス内に計量供給する準備ができている）ことである。従って、ＮＯｘを除去するためのアンモニアの利用可能性が改善される。例えば、１４ｗｔ％アンモニア水溶液の氷点が−２４℃であり、濃縮器によりいくらかの水が排除されている場合には−２４℃よりも低くさえなる。
【０００９】
排気管内でアンモニア前駆体の代わりにアンモニア水を使用することは、アンモニア前駆体の加水分解のステップが排気管では行われないという事実に起因しても有利である。これは、排気管内でのよりコンパクトな構成：加水分解触媒の排除、噴射点からＳＣＲ触媒までの距離が減少することを可能にする。反応性は、排気管内に計量供給する前に一部の水を排除することによって、アンモニア水の濃度を上げることによりさらに改善される。
【００１０】
有利には、アンモニア前駆体のアンモニア水への現場での自動的な変質（すなわち分解）が提案される。言い換えると、第１の流体タイプ還元剤（例えばＡｄＢｌｕｅ（登録商標））を第２の流体タイプ還元剤に変質させることが提案される。この変質は、車両上で行われる。外部のアンモア水供給源が使用されず、アンモニア水が貯蔵されるユニットの再充填のために手動での分解操作が必要とされない。従って、本発明によるアンモニア水の生成及び使用は、簡単且つ安全である。
【００１１】
本発明の特別な一実施形態によれば、２つの還元剤（アンモニウム水及びアンモニア前駆体溶液）が、交互方式で排ガス内に計量供給される（すなわち一度に一方の還元剤を計量供給する）。好ましい一実施形態では、アンモニウム水の計量供給は、（通常、前記容器が空であること、又はアンモニア前駆体溶液が凍結していること、もしくはタンクを排気管に接続するラインが極めて低温であり且つこのラインへのアンモニウム前駆体溶液の導入が凍結を引き起こすことのいずれかに起因して）容器内でのアンモニウム前駆体溶液が利用可能でない場合に行われる。別の実施形態では、アンモニア水が、エンジンの始動後に最初に計量供給され、このため、ＮＯｘ還元は、最終的にアンモニア前駆体に切り替える前に、アンモニア前駆体でなされるものよりも早く行うことができる。別の実施形態では、アンモニア水は、ラインがアンモニア前駆体溶液で充填されるときにラインの内容物の凍結を回避するためにエンジンが停止される時点で、タンクを排気管に接続するライン内に導入される。当然ながら、上記の実施形態で挙げられた利点が組み合わせられてもよい。
【００１２】
別の特別な実施形態では、アンモニア水及びアンモニア前駆体溶液は、平行して（すなわち同時に）排ガス内にともに計量供給されることができる。例えば、アンモニア前駆体溶液を収容する容器が空となる前に且つアンモニア水が利用可能である場合に、アンモニア水が排ガス内に計量供給される間にアンモニア前駆体溶液を計量供給し、これにより、残りのアンモニア前駆体溶液の消費を減少させるとともに、ＮＯｘの適切な除去を保証することができる。
【００１３】
特別な一実施形態では、アンモニア水の計量供給は、排ガスが排気管の温度を所定の温度、例えば１５０℃に上げたときに開始する。
【００１４】
上述したように、アンモニア水は、エンジンの始動後に最初に計量供給される。この特別な実施形態では、アンモニア水は、ＮＯｘ還元のための始動アンモニア供給源として使用される。従って、特に低温状況でのＳＣＲ機能の始動時間は、減少される。これは、十分な量のアンモニア水がすでに利用可能である（すなわちアンモニア水が液体状態でユニット内に貯蔵されている）ためであるか、又は単にアンモニア水がアンモニア前駆体よりもより低い温度で排気管内に導入されるためである。言い換えると、この特別な実施形態では、アンモニア水を収容するユニットは始動ユニットとして使用することができる。
【００１５】
別の特別な実施形態では、アンモニア水を収容するユニットは、予備ユニットとして使用することができる。
【００１６】
有利には、アンモニア前駆体の分解は、車両の停止（すなわちエンジンのシャットダウン）後にいくらかの時間継続する。
【００１７】
有利な一実施形態では、濃縮装置を使用することによってアンモニア水から水を（部分的に又は完全に）分離することによって、アンモニア水のアンモニアの濃度を上げることが提案される。好ましい一実施形態では、濃縮装置がメンブレンを備える。アンモニアの濃度が高ければ高いほど、アンモニア水の凍結点は低くなる。例えば、１４ｗｔ％アンモニア水溶液の凍結点は約−２４℃である一方で、２７ｗｔ％アンモニア水溶液の凍結点は約−８５℃である。より濃度の高いアンモニア水の使用は、排気内で蒸発される水が少ないという事実に起因しても有利である。さらに、アンモニアの濃度が高ければ高いほど、アンモニア水が導入される排気管内の温度は低くなる。このような濃縮装置は、アンモニア水を収容するユニットの下流に設置されるか、又はユニット内に設置される。アンモニア水から除去された水は、車両上で行われる他の用途のために（例えばフロントガラス洗浄流体として）使用されるか、又は排気管内に戻されるか、又は単に車両の外部に排除される。
【００１８】
特別な一実施形態では、アンモニア前駆体は、アンモニア前駆体溶液、好ましくは尿素水溶液である。
【００１９】
用語“尿素溶液”は、任意の、通常、尿素を含む水溶液を意味すると理解される。本発明は、品質基準である共晶性の水／尿素溶液に良好な結果をもたらす：例えば、規格ＩＳＯ  ２２２４１によれば、ＡｄＢｌｕｅ（登録商標）溶液（市販されている尿素溶液）の場合、尿素の含有量は、（重量で）３１．８％から３３．２％の間（すなわち３２．５＋／−０．７ｗｔ％）であり、従って、利用可能なアンモニアの量は、１８．０％から１８．８％の間である。本発明は、Denoxiumの商品名で販売されている水溶液での尿素／ギ酸アンモニウム混合物に適用することができ、Denoxiumの組成物の１つ（Denoxium-30）が、ＡｄＢｌｕｅ（登録商標）溶液と等しいアンモニアの量を含んでいる。ＡｄＢｌｕｅ（登録商標）溶液は、−３０℃から先にのみ（対照的には−１１℃）凍結するという利点を有するが、ギ酸の考えられる放出に関連する腐食問題の欠点を有している。本発明は、グアニジニウム・ホルマートに適用することもできる。本発明は、ガソリンスタンドで広く利用可能である、共晶性の水／尿素溶液との関連で特に有利である。
【００２０】
アンモニア前駆体、特にＡｄＢｌｕｅ（登録商標）溶液（市販されている尿素溶液）のための周知の再充填規格及びシステムが存在することに留意されたい。アンモニア前駆体溶液の貯蔵容器の再充填は自明である。例えば、これは、利用可能な規格設計されたノズル及び／又は専用のインターフェースを有するボトルを使用することによって達成することができる。ＡｄＢｌｕｅ（登録商標）自動車用流体（市販されている尿素溶液）は、現在、多くの小売ステーションで容易に入手可能である。
【００２１】
特別な一実施形態では、アンモニア水を収容するユニットは、アンモニア前駆体を収容する容器の外部に配置されている。
【００２２】
有利には、アンモニア水を収容するユニットは、少なくとも部分的にアンモニア前駆体を収容する容器の内部及び／又は容器の壁上に配置されている。
【００２３】
本発明の好ましい一実施形態によれば、前記ユニットは、全体としてアンモニア前駆体を収容する容器の内部に配置されている。
【００２４】
従って、アンモニア水の漏れが生じた場合にアンモニア水がアンモニア前駆体（例えば尿素）を収容する容器内に捕捉されるので、システムの安全性は増大する。
【００２５】
本発明の特別な第１の実施形態によれば、ユニットは、アンモニア前駆体を分解することに適している少なくとも１つのタンパク質成分を含む。この特別な第１の実施形態では、ユニットは、生化学的分解及び貯蔵ユニットとして作用する。この生化学的分解及び貯蔵ユニットは、化学反応に触媒作用を及ぼす１つ以上のタンパク質成分を貯蔵することができる。より正確には、アンモニア前駆体がアンモニア前駆体溶液である特別なケースでは、タンパク質成分は、アンモニア前駆体溶液（例えば尿素）のアンモニア水への加水分解（すなわち分解）に触媒作用を及ぼすことに適している。
【００２６】
有利には、生体触媒分解は温和な温度条件下で生じ、生成物は溶液（すなわち流出物）のままであり、気体のアンモニアの生成を制限する、車両貯蔵のための容易な方式をもたらす。
【００２７】
有利には、（分解ユニット内に貯蔵された）タンパク質成分は、少なくとも１つの酵素を含む。特に、好熱性タイプの酵素が十分に適している。好ましい一実施形態では、分解ユニットはウレアーゼを収容することができる。ウレアーゼは、任意の適切な方式で貯蔵することができる。例えば、第１の実施形態では、ウレアーゼは、さまざまなポリマー上又はさまざまな樹脂層内で不動とされることができる。第２の実施形態では、ウレアーゼは、メンブレン上又は任意の他の同等なタイプの支持体上で固定することができる。有利には、この特別な第１の実施形態では、生化学的分解及び貯蔵ユニットは、タンパク質成分を熱的に活性化させるように構成された加熱器を備えている。このような加熱器は、酵素又はタンパク質の所望の活量のために最適な温度を提供することができる。例えば、加熱器は、分解ユニット内の温度範囲を２０℃から７０℃の間に維持するように構成することができる。このような温度範囲は、分解ユニット（又は分解及び貯蔵ユニット）が熱可塑性材料から作られるので、有利である。有利には、分解ユニット（又は分解及び貯蔵ユニット）は、ブロー成形又は射出成形によって作られることができる。
【００２８】
特別な一実施形態では、加熱器は、温度が所定の範囲内に制御されるチャンバであり：所定の温度が環境温度以下である場合、冷却手段が加熱器内で利用可能とされてもよい。言い換えると、加熱器は、チャンバ内の温度を上昇させるために制御されるか、又はチャンバ内の温度を低下させるために制御されることができる。特別な一実施形態では、加熱器は、変質が必要とされる場合にタンパク質成分の活性化に対応する少なくとも１つの所定の温度範囲内で、且つタンパク質成分の寿命を延ばすためにタンパク質成分の保護に対応する少なくとも別の所定の温度範囲内で、動作するように構成される。
【００２９】
本発明の特別な第２の実施形態によれば、ユニットは、アンモニア前駆体を熱的に分解するように構成された少なくとも１つの加熱器を備えている。選択的に、無機ベースの触媒が、アンモニア前駆体の変質を向上させるために分解ユニット内に配置されることもできる。本発明の特別な一実施形態では、加熱器は、抵抗加熱素子を備えることができる。これら抵抗加熱素子は、金属加熱フィラメント（ワイヤ）、フレキシブル加熱器（すなわち、フィルムに貼付されるか又は２つのフィルム（すなわち、２つの略平坦な支持体であって、その材料及び厚さが、これら支持体がフレキシブルとなるように構成された、支持体）の間に配置された１つ以上の抵抗トラックを備える加熱器）、又はＳＣＲシステムの構成要素内に挿入され且つ／又は構成要素の周りに巻かれることに適している形状、サイズ及び可撓性を有する任意の他のタイプの抵抗素子であってもよい。ＰＴＣ（正の温度係数）素子が、加熱のためにより特に適している。
【００３０】
本発明の別の特別な実施形態では、加熱器内でのアンモニア前駆体溶液の熱的分解は、エンジンの消散された熱（例えば液体エンジン冷却システムの流れ）及び／又は排気ライン（ガス））を使用して行われる。例えば、加熱器内でのアンモニア前駆体溶液の蒸気（すなわち一部）の熱的分解による、ユニット内に貯蔵されるアンモニア水の適切な量（すなわち、特に低温状況で、（液体状態での）十分なアンモニア前駆体溶液が利用可能となるまで、ＳＣＲシステムを稼働させるために必要とされる量）の生成は、好ましくはエンジンの消散された熱及び／又は排気ラインも使用して、車両稼働中に且つ／又はエンジン停止後に行われる。従って、次のエンジン始動時に、ＳＣＲ稼働のために必要な量のアンモニア水が容易に入手可能である。
【００３１】
分解されたアンモニア水は、車両の排気ライン内に噴射することができる。アンモニアの含有量を増大するために、アンモニア水は濃縮され、より低い凍結点を有する溶液を提供することもできる。アンモニア濃縮装置が、例えば合成メンブレンを通る水の浸透に基づいて分解ユニットの下流に統合されることができる。
【００３２】
本発明は、上述したＳＣＲ方法を適用するためのシステムであって、
−  アンモニア前駆体を貯蔵するための容器と、
−  アンモニア前駆体の一部をアンモニア水に分解するための手段と、
−  アンモニア水を貯蔵するためのユニットと、
−  貯蔵されたアンモニア水を排ガス内に計量供給するための手段と、
を備える、システムにも関する。
【００３３】
特別な一実施形態では、貯蔵するためのユニットは、分解するための手段から分離されている。
【００３４】
別の特別な実施形態では、分解するための手段及び貯蔵するためのユニットは、単一の分解及び貯蔵ユニット（すなわちモジュール）を形成する。この分解及び貯蔵ユニットは、全体として容器の内部に配置することができる。好ましい一実施形態では、分解及び貯蔵ユニットは、アンモニア前駆体溶液が入ることができる入口を備えている。
【００３５】
有利な一実施形態では、分解及び貯蔵ユニットは、少なくとも１つの相変化物質を含んでいる。
【００３６】
本発明の特別な第１の実施形態によれば、分解及び貯蔵ユニットは、アンモニア前駆体を分解することに適している少なくとも１つのタンパク質成分を含んでいる。
【００３７】
本発明の特別な第２の実施形態によれば、分解及び貯蔵ユニットは、アンモニア前駆体を熱的に分解するように構成された少なくとも１つの加熱器を備えている。
【００３８】
有利な一実施形態では、計量供給するための手段は、アンモニア水及びアンモニア前駆体溶液を交互にポンプ送りし且つそれらを供給ラインを介して噴射器に搬送するように構成された１つのポンプを備えている。従って、システムは、１つのみのポンプが使用されるので、シンプル且つコスト効率が良い。
【００３９】
好ましくは、ポンプは、分解及び貯蔵ユニットの内部に配置された第１吸引点に接続されている。
【００４０】
ポンプは、容器の外部に配置された第２の吸引点にさらに接続されることができる。例えば、ポンプは、３ウェイバルブを介して前記第１の吸引点及び第２の吸引点に接続することができる。代替案では、ポンプは、（容器の内部の）第２の吸引点に直接接続され、且つ逆流防止バルブを介して（ユニットの内部の）前記第１の吸引点に接続することができる。
【００４１】
有利な一実施形態では、ＳＣＲシステムは、複数（すなわち少なくとも２つ）の分解及び貯蔵ユニットを備えている。例えば、ＳＣＲシステムは、平行に取り付けられ且つ所定の輸送／生成スキームに従ってともに協働する２つの分解及び貯蔵ユニットを備えることができる。例えば、一方のユニットがアンモニア水を送るために使用される一方で、他方のユニットが次の車両の低温での始動のために（アンモニア前駆体、例えば尿素を分解することによって）アンモニア水を生成するために使用される。別の例では、双方のユニットが同期され、すなわち双方のユニットが同時にアンモニア水を送り且つ同時にアンモニア水を生成する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の特別な第１の実施形態によるＳＣＲシステムの概略図である。
【図２】本発明の特別な第２の実施形態によるＳＣＲシステムの概略図である。
【図３】本発明の特別な第３の実施形態によるＳＣＲシステムの概略図である。
【図４】本発明の特別な第４の実施形態によるＳＣＲシステムの概略図である。
【図５】本発明の特別な第５の実施形態によるＳＣＲシステムの概略図である。
【図６】濃縮装置が分解ユニットと貯蔵ユニットとの間に取り付けられている有利な一実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明が、添付した図１から図６に基づいて以下で非限定的に例によって説明される。これらの図では、同一又は類似する装置は同一の参照符号を有する。
【００４４】
図１は、本発明の特別な第１の実施形態によるＳＣＲシステムの概略図である。
【００４５】
図１の例に示すように、システムは、
−  アンモニア前駆体溶液を貯蔵するための容器（すなわちタンク）［１］と、
−  タンク［１］内に配置された分解及び貯蔵ユニット［２］と、
を備えている。
【００４６】
特別な一実施形態では、タンク［１］は、尿素水溶液、例えばＡｄＢｌｕｅ（登録商標）溶液（市販の尿素溶液）を貯蔵する。
【００４７】
図１の例では、分解及び貯蔵ユニット［２］は、生物学的作用物質［３］（すなわちタンパク質成分又はタンパク質配列）を含む。この生物学的作用物質［３］は、タンク［１］内に貯蔵された尿素を分解するのに適している。より正確には、生物学的作用物質［３］は、尿素をアンモニア溶液（すなわちアンモニア水）に変質させるのに適している。例えば、酵素、例としてウレアーゼが尿素を分解するために使用することができる。当然ながら、他の適切なタンパク質配列を使用することもできる。有利には、生物学的作用物質［３］（例えばウレアーゼ）は、支持体上で不動とされている。例えば、支持体は、天然もしくは合成有機ポリマー又は無機材料（例えば多孔質シリカ、クレー、活性炭）である。支持体は、メンブレン又は樹脂層の形態であってもよい。
【００４８】
示すように、分解及び貯蔵ユニット［２］は、酵素［３］を熱的に活性化させるように構成された加熱器［４］を備えている。有利には、加熱器［４］は、（特に、低温での車両のキーオン（すなわちエンジン始動）に対して）排気ラインでの蒸発を向上させるために、尿素溶液を解凍するように又はアンモニア溶液を加熱するように使用することができる。
【００４９】
システムは、ポンプ［６］も備えている。このポンプ［６］は、供給ライン（５）を介して尿素又はアンモニア水を噴射器（図示せず）に移動させるように構成されている。噴射器は、ＮＯｘを除去するために、尿素又はアンモニア水を排ガス内に噴射する。図１の例では、ポンプ［６］は、分解及び貯蔵ユニット［２］の内部に配置された第１の吸引点［ＳＰ１］と、タンク［１］の内部に配置された第２の吸引点［ＳＰ２］と、に接続されている。有利には、ポンプは、３ウェイバルブ［７］を介して第１の吸引点及び第２の吸引点に接続されている。
【００５０】
例えば、低温状況において、尿素溶液が凍結することに起因して車両始動時に尿素溶液が利用可能ではない（すなわち十分な尿素が液体状態にない）場合、又は排気管がいまだに比較的低温である一方で極めて迅速に還元剤を計量供給することが望まれる場合、３ウェイバルブ［７］が、ポンプ［６］と第１の吸引点［ＳＰ１］との間の接続部が開放されてポンプ［６］と第２の吸引点［ＳＰ２］との間の接続部が閉鎖されるように切り替えられる。この形態では、ポンプ（６）は、分解及び貯蔵ユニット（２）内に貯蔵されたアンモニア水を必要とされる圧力でポンプ送りするために使用される。その後、アンモニア水は、排ガス内に噴射される。例えば、排ガス内にアンモニア水を計量供給する間に、タンク［１］の内部に配置された特別な加熱器（図示せず）が、尿素溶液を解凍するために作動することができる。（溶けた後に）尿素溶液が利用可能になると、３ウェイバルブ［７］は、ポンプ［６］と第２の吸引点［ＳＰ２］との間の接続部が開放されてポンプ［６］と第１の吸引点［ＳＰ１］との間の接続部が閉鎖されるように切り替えられる。
【００５１】
一方、車両始動時に、尿素溶液が利用可能である場合、及び排気温度がすでに比較的高い、例えば１８０℃よりも高い場合、３ウェイバルブ［７］は、ポンプ［６］と第２の吸引点［ＳＰ２］との間の接続部が開放されてポンプ［６］と第１の吸引点［ＳＰ１］との間の接続部が閉鎖されるように切り替えられる。この形態では、ポンプ［６］は、タンク［１］内に貯蔵された尿素溶液を必要とされる圧力でポンプ送りするために使用される。その後、尿素溶液は、排ガス内に噴射される。
【００５２】
稼働の終了時に、車両が停止すると、３ウェイバルブ［７］は、ポンプ［６］と第１の吸引点［ＳＰ１］との間の接続部が開放されてポンプ［６］と第２の吸引点［ＳＰ２］との間の接続部が閉鎖されるように再び切り替えられ、結果として、アンモニア水が排気管へのライン内に導入される。
【００５３】
図１に示す特別な実施形態では、分解及び貯蔵ユニット［２］は、尿素溶液が入ることができる注入口［８］を備えている。このように、分解及び貯蔵ユニット［２］は、アンモニア水を生成するために、尿素溶液で自動的に再充填することができる。
【００５４】
有利には、注入口［８］は、生成されたアンモニア水がタンク［１］内に逆流することを防止するように構成されたチェックバルブ（図示せず）を備えることができる。
【００５５】
特別な一実施形態では、システムは、生物学的作用物質［３］を新しいものにすることを可能にするためにポート（すなわちアクセス）を備えることができる。
【００５６】
特別な一実施形態では、分解及び貯蔵ユニット［２］は、タンク［１］の底部にシールされる方式で取り付けられたモジュールである。有利には、このモジュールは、モジュールがタンク［１］に容易にプラグ接続し且つタンク［１］から容易にプラグ接続解除することを可能にする接続手段を備える。例えば、カムロックシステム又はメーソンジャーシステムがこのために使用することができる。
【００５７】
別の実施形態では、生物学的作用物質［３］が不動とされる支持体は、タンク［１］からプラグ接続／プラグ接続解除することができる。
【００５８】
有利には、分解及び貯蔵ユニット［２］は、熱的分離部又は相変化物質（ＰＣＭ）によって取り囲まれるか、又はＰＣＭ材料を含み、このため、エンジン停止時にユニット［２］内に存在するアンモニア前駆体溶液は、車両が停止している間に分解され続け、これにより、アンモニア水が、エンジンの次の始動のために利用可能である。
【００５９】
図２は、本発明の特別な第２の実施形態によるＳＣＲシステムの概略図である。
【００６０】
図２のシステムは、（図１に関連してすでに上述した）以下の要素：
−  容器（すなわちタンク）［１］と、
−  分解及び貯蔵ユニット［２］と、
−  生物学的作用物質［３］（例えばウレアーゼ）と、
−  加熱器［４］と、
−  ポンプ［６］と、
−  ＰＣＭ［１１］と、
を備えている。
【００６１】
図２の例では、ポンプ［６］は、分解及び貯蔵ユニット［２］の内部に配置された第１の吸引点［ＳＰ１］に接続されている。
【００６２】
例えば、低温状況において、尿素溶液が凍結することに起因して車両始動時に（タンク［１］内に貯蔵された）尿素溶液が利用可能ではない場合、又は排気温度が１２０℃−１８０℃の範囲である場合、分解及び貯蔵ユニット［２］内に貯蔵されたアンモニア水が、ポンプ［６］によって吸引されて排ガス内に噴射される。タンク［１］内の尿素溶液を溶かすことに関連する所定期間経過後に且つ／又は排気温度が所定値、例えば１８０℃よりも高いのであればいつでも、（注入口［８］を介して）入ってユニット［２］を通って流れる（液体状態での）尿素溶液は、ポンプ［６］によって吸引されて、排ガス内に噴射される。加熱器［４］は、尿素溶液のアンモニア水への分解を開始するために作動される。キーオフ（すなわちエンジン停止）時に、ユニット［２］の内部の尿素溶液は、アンモニア水に分解され続ける。このために、ＰＣＭ［１１］内に蓄えられた熱は、ウレアーゼの活性化を熱的に維持するために使用される。有利には、車両の廃熱が、ウレアーゼ［３］を熱的に活性化させるために使用することができる。
【００６３】
図３は、本発明の特別な第３の実施形態によるＳＣＲシステムの概略図である。
【００６４】
図３のシステムは、（図１に関連してすでに上述した）以下の要素：
−  容器（すなわちタンク）［１］と、
−  分解及び貯蔵ユニット［２］と、
−  生物学的作用物質［３］（例えばウレアーゼ又は他の酵素）と、
−  加熱器［４］と、
−  ポンプ［６］と、
を備えている。
【００６５】
図３の例では、ポンプ［６］は、分解及び貯蔵ユニット［２］の内部に配置された第１の吸引点［ＳＰ１］と、タンク［１］の内部に配置された第２の吸引点［ＳＰ２］と、に接続されている。有利には、ポンプは、逆流防止バルブ又は制御バルブ［１０］を介して第１の吸引点［ＳＰ１］に接続されている。
【００６６】
アンモニア水は、（加熱器［４］によって熱的活性化が提供されたウレアーゼ［３］を使用して）尿素溶液の生体触媒分解を通じてユニット［２］の内部で生成される。尿素溶液が噴射のために利用可能でないか（すなわち尿素溶液が凍結していることに起因して）、又は排気温度が１２０℃−１８０℃の範囲内にあるのであれば、アンモニア水が排ガス内でＮＯｘを除去するための還元剤として使用される。タンク［１］内で溶けた後に、（液体状態での）尿素溶液がポンプ［６］を使用して吸引点［ＳＰ２］を通じて吸引され、排気ライン内に噴射される。逆流防止バルブ［１０］は、ユニット［２］から液体をさらにポンプ送りすることを防止する。ユニット［２］は、注入口［８］を通じて尿素溶液で再充填されており、且つ車両の駆動中にアンモニア水を生成するための準備ができている。
【００６７】
図４は、本発明の特別な第４の実施形態によるＳＣＲシステムの概略図である。
【００６８】
図４のシステムは、（図１に関連してすでに上述した）以下の要素；
−  容器（すなわちタンク）［１］と、
−  第１の酵素［３ａ］及び第１の加熱器（図示せず）を含む第１の分解及び貯蔵ユニット［２ａ］と、
−  第１の逆流防止バルブ又は制御バルブ［１０ａ］と、
−  第２の酵素［３ｂ］及び第２の加熱器（図示せず）を含む第２の分解及び貯蔵ユニット［２ｂ］と、
−  第２の逆流防止バルブ又は制御バルブ［１０ｂ］と、
−  ポンプ（６）と、
を備えている。
【００６９】
図４の第１の分解及び貯蔵ユニット［２ａ］並びに第２の分解及び貯蔵ユニット［２ｂ］の機能（再充填及び分解機能）は、図１の分解及び貯蔵ユニット［２］の機能と同一である。
【００７０】
特別な一実施形態では、第１の酵素［３ａ］及び第２の酵素［３ｂ］は、異なることができ、且つ異なる分解特性を有することができる。
【００７１】
アンモニア水は、不動とされた酵素（例えばウレアーゼ）［３ａ］及び［３ｂ］の熱的活性化によってユニット［２ａ］及び［２ｂ］の内部で生成される。双方のユニットは、ライン［５］を介する排気管のさらなる供給のためにポンプ［６］に接続されている。タンク［１］内で溶けた後に、（液体状態での）尿素溶液は、ポンプ［６］を使用して吸引点［９］を通じて吸引され、且つ供給ライン［５］を通じて排気管内に噴射される。逆流防止バルブ［１０ａ］及び［１０ｂ］は、ユニット［２ａ］及び［２ｂ］それぞれから液体をさらにポンプ送りすることを防止する。
【００７２】
特別な一実施形態では、第１のユニット［２ａ］は、少なくとも断続的に且つ第２のユニット［２ｂ］と平行して稼働するように構成されることができる。言い換えると、双方のユニットは、同時にアンモニア水を送ることができ、且つ同時にアンモニア水を生成することができる。
【００７３】
別の特別な実施形態では、第１のユニット［２ａ］は、第２のユニット［２ｂ］と交互に稼働するように構成されることができる。言い換えると、一方のユニットがアンモニア水を送るために使用される間に、他方のユニットが車両の次の低温での始動のためにアンモニア水を生成するように使用されることができる。なお、逆もまた同様である。
【００７４】
特別な一実施形態では、システムは、２つよりも多い分解及び貯蔵ユニットを備えることができる。
【００７５】
図５は、本発明の特別な第５実施形態によるＳＣＲシステムの概略図である。
【００７６】
図５のシステムは、（図１に関連してすでに上述した）以下の要素：
−  容器（すなわちタンク）［１］と、
−  生物学的作用物質［３］（例えばウレアーゼ）と、
−  加熱器［４］と、
−  ポンプ［６］と、
を備えている。
【００７７】
また、図５のシステムは、分解ユニット［２’］及び貯蔵ユニット［９］を備えている。図５の例では、貯蔵ユニット［９］は、分解ユニット［２’］から分離されている。タンク［１］内に収容された尿素水溶液は、注入口［８’］を通って分解ユニット［２’］の内部に流れる。尿素の全加水分解は、生物学的作用物質［３］が加熱器［４］を使用して熱的に活性化されるときに生じる。分解ユニット［２’］は、貯蔵ユニット［９］と流体連通しており、このため、分解後に、結果として生じる流出混合物は、マルチポートバルブ［７］を介して吸引点［ＳＰ３］に接続されたポンプ［６］の駆動によって、吸引点［ＳＰ１’］を通じて貯蔵ユニット［９］に搬送される。排気への噴射は、貯蔵された流出混合物を吸引点［ＳＰ４］を通じてポンプ送りすることによってさらに実行される。有利な一実施形態では、貯蔵ユニット［９］は、例えば加熱器、チェックバルブ、レベルセンサ、品質センサ又は任意の他の有益な装置を備えることができる。また、貯蔵ユニット［９］の通気は、マルチポートバルブ［７］に接続されたライン［１０］及び［１１］によって提供される。図５の例では、貯蔵ユニット［９］は、タンク［１］の内部に配置される。別の実施形態では、貯蔵ユニット［９］は、タンク［１］の外部に配置される。
【００７８】
図６は、濃縮装置［１２］が（図５に関連して上述した）分解ユニット［２’］と貯蔵ユニット［９］との間に取り付けられている有利な一実施形態を示す。濃縮装置［１２］は、吸引点［ＳＰ１’］を介して分解ユニット［２’］と連通し、且つ吸引点［ＳＰ５］を介して貯蔵ユニット［９］と連通している。図６の例では、濃縮装置［１２］は、分解ユニット（２’）によって発生された流出混合物から炭酸塩を除去するように構成されている。従って、流出混合物のアンモニア濃度が高くなる。図６の例で示すように、濃縮装置［１２］は、濃縮装置［１２］の内部の流出混合物が貯蔵ユニット［９］内に搬送される（すなわちポンプ送りされる）ときに、ライン［１３］、マルチポートバルブ［７］及びライン［１０］を介して通気される。図６の例では、液体（すなわち流出混合物）が、段階的なスキーム（すなわちバッチ）により、分解ユニット［２’］から濃度装置［１２］へ、そして貯蔵ユニット［９］へ搬送される。別の特別な実施形態では、液体（すなわち流出混合物）が、連続的なスキーム（すなわち、連続的な分解並びに濃度装置［１２］及び貯蔵ユニット［９］を通じての流出物の搬送）により、搬送される。
【００７９】
別の実施形態では、濃縮装置［１２］は、分解ユニット［２’］によって発生された流出混合物から水を分離するように構成されることができる。
【００８０】
図１から図６は概略図であり、分かりやすくするためにシステムの全構成要素が表されていないことに留意されたい。図１から図６に示すシステムは、他の構成要素、例えばチェックバルブ、レベルセンサ、品質センサ又はバッファを備えることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１  容器、２  ユニット、２ｂ  分解及び貯蔵ユニット、３  タンパク質成分、４  加熱器、５  ライン、１１  相変化物質、１２  濃縮装置
【図１】
2016535200.tif 000003
【図２】
2016535200.tif 000004
【図３】
2016535200.tif 000005
【図４】
2016535200.tif 000006
【図５】
2016535200.tif 000007
【図６】
2016535200.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月7日(2016.3.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関の排ガスを浄化するためのＳＣＲ又は選択接触還元方法であって、
前記方法に従って、アンモニア前駆体が、前記車両に搭載されて取り付けられた容器（１）内に貯蔵され、
前記方法が、
−  少なくとも１つのタンパク質成分を活性化させて、前記アンモニア前駆体の一部の加水分解に触媒作用を及ぼし、それによりアンモニア水を生成するステップであって、前記少なくとも１つのタンパク質成分が、前記車両に搭載されて取り付けられたユニット（２）内に貯蔵され、且つ前記アンモニア水が、前記少なくとも１つのタンパク質成分が活性化されるときに前記アンモニア前駆体の前記一部の前記加水分解から生じる流出混合物である、ステップと、
−  前記アンモニア水を前記ユニット（２）内に貯蔵するステップと、
−  貯蔵された前記アンモニア水を前記排ガス内に計量供給するステップと、
を含むことを特徴とするＳＣＲ方法。
【請求項２】
前記車両が停止するときに、貯蔵された前記アンモニア水が、前記容器（１）を排気管に接続するライン内に導入されることを特徴とする請求項１に記載のＳＣＲ方法。
【請求項３】
前記アンモニア水からの水の分離が、濃縮装置を使用してなされ、前記濃縮装置が、好ましくは、少なくとも１つのメンブレンを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＳＣＲ方法。
【請求項４】
前記アンモニア前駆体が、アンモニア前駆体溶液、好ましくは尿素水溶液であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のＳＣＲ方法。
【請求項５】
前記アンモニア前駆体溶液が、前記アンモニア水と平行して又は前記アンモニア水と交互に前記排ガス内に計量供給されることを特徴とする請求項４に記載のＳＣＲ方法。
【請求項６】
前記ユニットが、少なくとも部分的に前記容器の内部及び／又は前記容器の壁上に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のＳＣＲ方法。
【請求項７】
前記ユニットが、全体として前記容器の内部に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のＳＣＲ方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つのタンパク質成分が、少なくとも１つの酵素を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のＳＣＲ方法。
【請求項９】
前記ユニットが、前記少なくとも１つのタンパク質成分を熱的に活性化させるように構成された加熱器（４）を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のＳＣＲ方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載のＳＣＲ方法を適用するためのシステムであって、
−  アンモニア前駆体を貯蔵するための容器（１）と、
−  少なくとも１つのタンパク質成分及びアンモニア水を貯蔵するためのユニット（２）であって、前記アンモニア水が、前記少なくとも１つのタンパク質成分を使用して前記アンモニア前駆体の一部を生体触媒分解させることを通じて生成される、ユニット（２）と、
−  貯蔵された前記アンモニア水を前記排ガス内に計量供給するための手段と、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
前記ユニットが、少なくとも部分的に前記容器の内部及び／又は前記容器の壁上に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ユニットが、熱的分離部又は少なくとも１つの相変化物質（１１）を備えることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のシステム。
【請求項１３】
少なくとも１つの他の分解及び貯蔵ユニット（２ｂ）を備えることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載のシステム。
【国際調査報告】
2016535200.tif 000009
2016535200.tif 000010
2016535200.tif 000011