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JP5560671B2 - Catalyst warm-up device - Google Patents

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JP5560671B2
JP5560671B2 JP2009262740A JP2009262740A JP5560671B2 JP 5560671 B2 JP5560671 B2 JP 5560671B2 JP 2009262740 A JP2009262740 A JP 2009262740A JP 2009262740 A JP2009262740 A JP 2009262740A JP 5560671 B2 JP5560671 B2 JP 5560671B2
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heat
catalyst
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修 坪内
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Aisin Corp
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Description

本発明は、触媒暖機装置に関する。   The present invention relates to a catalyst warm-up device.

触媒暖機装置の一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１の図３に示されているように、触媒暖機装置は、エンジン（燃焼装置）から排出される排気ガスが流通する排気管（排気管）の途中に設けられ前記排気ガスを浄化する触媒からなる触媒セラミック部１４（触媒部）と、触媒セラミック部１４（触媒部）と当接して設けられ水（液体）と化学反応して発熱する蓄熱物質１７（蓄熱材）が充填された化学反応蓄熱装置１５（蓄熱装置）と、を備えている。この触媒暖機装置は、冷間時に蓄熱物質１７を発熱させるため水１８を供給するための導水管部１９と、暖機後可逆反応を起こさせ、反応後、水を水蒸気２０として外部へ放出する蒸気排出口２１を備えている。   As a type of catalyst warm-up device, the one shown in Patent Document 1 is known. As shown in FIG. 3 of Patent Document 1, the catalyst warm-up device is provided in the middle of an exhaust pipe (exhaust pipe) through which exhaust gas discharged from the engine (combustion apparatus) flows, and purifies the exhaust gas. The catalyst ceramic part 14 (catalyst part) made of a catalyst to be charged and the heat storage material 17 (heat storage material) which is provided in contact with the catalyst ceramic part 14 (catalyst part) and chemically reacts with water (liquid) to generate heat are filled. And a chemical reaction heat storage device 15 (heat storage device). This catalyst warm-up device causes a reversible reaction after warming-up with a water conduit 19 for supplying water 18 to generate heat in the heat storage material 17 when cold, and releases water as water vapor 20 to the outside after the reaction. A steam discharge port 21 is provided.

この化学反応蓄熱装置１５では、蓄熱物質１７として酸化カルシウムＣａＯを使用している。酸化カルシウムＣａＯが水Ｈ２Ｏと反応して水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）２が発熱を伴って生成される（放熱）。逆に、水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）２が加熱されると（吸熱反応）、酸化カルシウムＣａＯと水Ｈ２Ｏが生成される（蓄熱）。 In this chemical reaction heat storage device 15, calcium oxide CaO is used as the heat storage material 17. Calcium oxide CaO reacts with water H 2 O to produce calcium hydroxide Ca (OH) 2 with heat generation (heat dissipation). Conversely, when calcium hydroxide Ca (OH) 2 is heated (endothermic reaction), calcium oxide CaO and water H 2 O are generated (heat storage).

また、触媒暖機装置の蓄熱材としては、特許文献２に示されているものが知られている。特許文献２の図１に示されているように、化学蓄熱反応部１０は、粉体化学蓄熱材１２に粘土鉱物であるセピオライト１６を所定の割合で混合して成形して得た一次粒子１１を、さらにセピオライト１６と混合して成形、焼成することで構成されている。これにより、粉体化学蓄熱材１２（蓄熱材）間に細孔１４が形成された多孔質構造体である一次粒子１１間に、反応物、反応生成物の移動経路を成す隙間１５が形成されている。   Moreover, what is shown by patent document 2 is known as a thermal storage material of a catalyst warm-up apparatus. As shown in FIG. 1 of Patent Document 2, the chemical heat storage reaction unit 10 is obtained by mixing and shaping powder chemical heat storage material 12 with sepiolite 16 that is a clay mineral at a predetermined ratio 11. Is further mixed with sepiolite 16 and molded and fired. As a result, a gap 15 is formed between the primary particles 11, which are porous structures in which the pores 14 are formed between the powder chemical heat storage material 12 (heat storage material), and which forms a moving path for the reactant and reaction product. ing.

特開昭５９−２０８１１８号公報JP 59-208118 A 特開２００９−１３２８４４号公報JP 2009-132844 A

特許文献１に記載の触媒暖機装置において、発熱反応として酸化カルシウムＣａＯ等の水和反応を利用する場合、水和反応によって蓄熱材が膨張する。一方、発熱後の材料を加熱脱水して再生を行う過程で収縮する。このため、蓄熱材の容積変化によって蓄熱材容器との間に隙間ができ、蓄熱材と容器との間の熱伝達が悪化するという問題がある。   In the catalyst warm-up device described in Patent Document 1, when a hydration reaction such as calcium oxide CaO is used as an exothermic reaction, the heat storage material expands due to the hydration reaction. On the other hand, the material after heat generation shrinks in the process of heat dehydration and regeneration. For this reason, there is a problem that a gap is formed between the heat storage material and the container due to the volume change of the heat storage material, and heat transfer between the heat storage material and the container is deteriorated.

特許文献２に記載の蓄熱材によれば、一次粒子１１間に隙間１５が形成されているので、粉体化学蓄熱材１２（蓄熱材）が容積変化しても隙間１５で吸収することができる。すなわち、蓄熱材と容器との間の伝熱性を阻害しない構造を蓄熱材自体で確保している。よって、この蓄熱材を使用すれば、上述した特許文献１での問題である、蓄熱材の容積変化に起因する蓄熱材と容器との間の熱伝達の低下を抑制することは可能である。しかし、混合する粘土鉱物の量が多いと材料中の蓄熱材割合が低下し、また粘土鉱物の熱容量が増加するため発熱量自体が低下してしまう可能性がある。   According to the heat storage material described in Patent Document 2, since the gap 15 is formed between the primary particles 11, even if the volume of the powder chemical heat storage material 12 (heat storage material) changes, it can be absorbed by the gap 15. . That is, the heat storage material itself secures a structure that does not hinder heat transfer between the heat storage material and the container. Therefore, if this heat storage material is used, it is possible to suppress a decrease in heat transfer between the heat storage material and the container due to the volume change of the heat storage material, which is a problem in Patent Document 1 described above. However, when the amount of the clay mineral to be mixed is large, the ratio of the heat storage material in the material decreases, and the heat capacity of the clay mineral increases, so that the calorific value itself may decrease.

本発明は、上述した各問題を解消するためになされたもので、触媒暖機装置において、発熱量の低下を招くことなく、蓄熱材の容積変化に起因する蓄熱材と容器との間の熱伝達の低下を抑制することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and in the catalyst warm-up device, the heat between the heat storage material and the container due to the volume change of the heat storage material without causing a decrease in the heat generation amount. The purpose is to suppress a decrease in transmission.

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、燃焼装置から排出される排気ガスが流通する排気管の途中に設けられ排気ガスを浄化する触媒からなる触媒部と、触媒部と当接して設けられ液体と化学反応して発熱する蓄熱材が充填された蓄熱装置と、を備えた触媒暖機装置において、蓄熱装置は、弾性がありかつ熱伝導性が高い部材で中空かつ平板状に形成され内部に蓄熱材が充填されている複数の熱交換部を備え、触媒部は、金属担体に触媒を担持させて平板状に形成されるとともに熱交換部と互いに広い面で当接する複数の触媒層を備え、熱交換部と触媒層が交互に当接して層状に重なり、隣り合う熱交換部は連結部で連通されており、触媒暖機装置は、蓄熱装置と気密的に連通され、かつ蓄熱装置で蓄熱させる場合、内部に貯められた液体を排気ガスにより加熱することで蒸発させて蓄熱装置に供給し、一方、蓄熱装置で放熱させる場合、排気ガスにより加熱された蓄熱装置から供給される気体を凝縮させて液体を生成して内部に貯めるように構成された蒸発凝縮装置をさらに備えたことである。 In order to solve the above-mentioned problem, the structural feature of the invention according to claim 1 is that a catalyst unit comprising a catalyst for purifying exhaust gas, provided in the middle of an exhaust pipe through which exhaust gas exhausted from the combustion device flows. And a heat storage device that is provided in contact with the catalyst portion and is filled with a heat storage material that generates heat by chemically reacting with a liquid, wherein the heat storage device is a member having elasticity and high thermal conductivity And a plurality of heat exchanging portions that are formed in a hollow and flat plate shape and are filled with a heat storage material. The catalyst portion is formed in a flat plate shape with a catalyst supported on a metal carrier and is wide with the heat exchanging portion. A plurality of catalyst layers abutting on the surface , the heat exchange portions and the catalyst layers are alternately abutted and overlapped in layers, and the adjacent heat exchange portions are communicated with each other by a connecting portion. A place where heat is communicated and heat is stored by a heat storage device When the liquid stored inside is evaporated by heating with exhaust gas and supplied to the heat storage device, on the other hand, when heat is radiated by the heat storage device, the gas supplied from the heat storage device heated by the exhaust gas is condensed. It is further provided with an evaporating and condensing device configured to generate liquid and store it inside .

また請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、蒸発凝縮装置は筒状に形成され、蒸発凝縮装置の内側には触媒部および蓄熱装置が配設されていることである。 The structural feature of the invention according to claim 2 is that, in claim 1, the evaporative condensing device is formed in a cylindrical shape, and a catalyst part and a heat storage device are disposed inside the evaporative condensing device. .

また請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または請求項２において、蒸発凝縮装置の内側に配設され、かつ、蓄熱装置で蓄熱させる場合、排気ガスを流入させないで、一方、蓄熱装置で放熱させる場合、排気ガスを流入させ蒸発凝縮装置を加熱して流出させるように構成された外側空間と、内部に触媒部および蓄熱装置が配置され、かつ、蓄熱装置で蓄熱させる場合、排気ガスを外側空間を介さないで流入させ触媒部および蓄熱装置を加熱して流出させ、一方、蓄熱装置で放熱させる場合、外側空間を通った排気ガスを流入させ触媒部および蓄熱装置を加熱して流出させるように構成された内側空間と、を備えたことである。 Further, the structural feature of the invention according to claim 3 is that, in the first or second aspect of the invention, when it is disposed inside the evaporative condensing device and heat is stored in the heat storage device, exhaust gas is not allowed to flow in, When heat is dissipated by the heat storage device, the outer space configured to flow exhaust gas and heat the evaporative condensing device to flow out, and the catalyst part and the heat storage device are arranged inside, and the heat storage device stores heat. When exhaust gas is introduced without passing through the outer space, the catalyst unit and the heat storage device are heated to flow out, and when the heat storage device dissipates heat, the exhaust gas that flows through the outer space is introduced to heat the catalyst unit and the heat storage device. And an inner space configured to flow out .

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、蓄熱装置は、弾性がありかつ熱伝導性の高い部材で中空かつ平板状に形成され内部に蓄熱材が充填されている複数の熱交換部を備えている。蓄熱材は、液体と化学反応して発熱するものである。触媒部は、金属担体に触媒を担持させて平板状に形成されるとともに熱交換部と互いに広い面で当接する複数の触媒層を備えている。これによれば、熱交換部と触媒層は、広い面で当接しているので、両者の間で効率よく熱交換が行われる。また、熱交換部においては、蓄熱材が液体と反応して反応物が発熱を伴って生成される際（放熱）に、蓄熱材が膨張する。蓄熱材が充填された熱交換部は、弾性がありかつ平板状に形成されているので、この膨張に伴って広い面に直交する方向に拡張変形する。逆に、反応物が加熱され脱水されて、蓄熱材が再生される際（蓄熱）に、蓄熱材は収縮する。各熱交換部は、弾性がありかつ平板状に形成されているので、この収縮に伴って弾性変形により前記直交方向に収縮変形する。このように、蓄熱材の容積が変化しても、その変化に対応して容器である熱交換部が変形するので、蓄熱材とその容器との間に隙間を発生するのを抑制することができる。ひいては、蓄熱材の容積変化に起因する蓄熱材と容器との間の熱伝達の低下を抑制することができる。さらに、蓄熱材は従来技術のように混合物を含んでいないので、放熱時に発熱量の低下を招くことなく、十分な発熱量を確保することができる。
さらに、熱交換部と触媒層が交互に当接して層状に重なり、隣り合う熱交換部は連結部で連通されている。これにより、熱交換部と触媒層は積層方向に沿って交互に配設されるので、両端を除いて熱交換部は触媒層で（または触媒層は熱交換部で）当接して挟まれるため、熱交換効率を高めることができる。
さらに、蓄熱装置と気密的に連通され、かつ蓄熱装置で蓄熱させる場合、内部に貯められた液体を加熱することで蒸発させて蓄熱装置に供給し、一方、蓄熱装置で放熱させる場合、排気ガスにより加熱された蓄熱装置から供給される気体を凝縮させて液体を生成して内部に貯めるように構成された蒸発凝縮装置をさらに備えた。これにより、蓄熱装置において反応物が加熱され脱水されて、蓄熱材が再生される際（蓄熱）に、蒸発凝縮装置では蓄熱装置から供給される気体が凝縮される。すなわち、その凝縮によって蓄熱装置と蒸発凝縮装置とからなる一連の空間ではその気体の圧が低下して大気圧より低下すれば、大気圧によって熱交換部が圧縮されて蓄熱材との密着状態を保持することができる。 In the invention according to claim 1 configured as described above, the heat storage device is a plurality of heat exchanges that are formed in a hollow and flat plate shape with elastic and high thermal conductivity and are filled with a heat storage material. Department. The heat storage material generates heat through a chemical reaction with a liquid. The catalyst portion includes a plurality of catalyst layers that are formed in a flat plate shape by supporting a catalyst on a metal carrier and are in contact with the heat exchange portion on a wide surface. According to this, since the heat exchange part and the catalyst layer are in contact with each other on a wide surface, heat exchange is efficiently performed between them. Further, in the heat exchange unit, the heat storage material expands when the heat storage material reacts with the liquid and a reactant is generated with heat generation (heat radiation). Since the heat exchange part filled with the heat storage material is elastic and is formed in a flat plate shape, it expands and deforms in a direction perpendicular to a wide surface with this expansion. Conversely, when the reactant is heated and dehydrated and the heat storage material is regenerated (heat storage), the heat storage material contracts. Since each heat exchange part has elasticity and is formed in a flat plate shape, the heat exchange part contracts and deforms in the orthogonal direction by elastic deformation along with the contraction. In this way, even if the volume of the heat storage material changes, the heat exchanging portion that is a container is deformed in response to the change, so that it is possible to suppress the generation of a gap between the heat storage material and the container. it can. As a result, the fall of the heat transfer between the thermal storage material and a container resulting from the volume change of a thermal storage material can be suppressed. Furthermore, since the heat storage material does not contain a mixture as in the prior art, a sufficient calorific value can be ensured without causing a decrease in the calorific value during heat dissipation.
Furthermore, the heat exchanging portions and the catalyst layers are alternately in contact with each other and overlapped in layers, and the adjacent heat exchanging portions are communicated with each other by a connecting portion. As a result, the heat exchanging portions and the catalyst layers are alternately arranged along the stacking direction, and the heat exchanging portions are sandwiched by contacting the catalyst layers (or the catalyst layers at the heat exchanging portions) except for both ends. , Heat exchange efficiency can be increased.
Further, when the heat storage device is hermetically communicated and heat is stored in the heat storage device, the liquid stored inside is evaporated by heating and supplied to the heat storage device. The apparatus further comprises an evaporative condensing device configured to condense the gas supplied from the heat storage device heated by the above to generate a liquid and store it inside. Thereby, when the reactant is heated and dehydrated in the heat storage device and the heat storage material is regenerated (heat storage), the gas supplied from the heat storage device is condensed in the evaporation condensing device. That is, if the pressure of the gas in the series of spaces consisting of the heat storage device and the evaporative condensation device decreases due to the condensation and falls below atmospheric pressure, the heat exchange part is compressed by the atmospheric pressure and the state of close contact with the heat storage material is maintained. Can be held.

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、請求項１において、蒸発凝縮装置は筒状に形成され、蒸発凝縮装置の内側には触媒部および蓄熱装置が配設されている。これにより、触媒暖機装置自体を小型化することができる。 In the invention which concerns on Claim 2 comprised as mentioned above, in Claim 1, an evaporation condensing apparatus is formed in a cylinder shape, and the catalyst part and the heat storage apparatus are arrange | positioned inside the evaporation condensing apparatus. Thereby, the catalyst warm-up device itself can be reduced in size.

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、請求項１または請求項２において、蒸発凝縮装置の内側に配設され、かつ、蓄熱装置で蓄熱させる場合、排気ガスを流入させないで、一方、蓄熱装置で放熱させる場合、排気ガスを流入させ蒸発凝縮装置を加熱して流出させるように構成された外側空間と、内部に触媒部および蓄熱装置が配置され、かつ、蓄熱装置で蓄熱させる場合、排気ガスを外側空間を介さないで流入させ触媒部および蓄熱装置を加熱して流出させ、一方、蓄熱装置で放熱させる場合、外側空間を通った排気ガスを流入させ触媒部および蓄熱装置を加熱して流出させるように構成された内側空間と、を備えた。
これにより、触媒部を暖機するにあたって、燃焼装置からの比較的低温の排気ガスを内側空間を介さないで外側空間に直接流入し蒸発凝縮装置を加熱させ、蒸発凝縮装置内部の液体を加熱することで蒸発させて蓄熱装置に供給し蓄熱材と液体とが化学反応して発熱して放熱する。その熱により蓄熱装置に当接する触媒部が加熱される。
一方、触媒部が暖機された後、燃焼装置からの比較的高温の排気ガスを内側空間に直接流入し触媒部および蓄熱装置を通過させることで、液体と化学反応した蓄熱材は、排気ガスの熱により液体が気体化して分離する化学反応（吸熱反応）を起こして蓄熱する。このとき、蓄熱装置から蒸発凝縮装置に供給された気体は凝縮されて液体となり蒸発凝縮装置内部に貯められる。
このように、蓄熱装置で放熱する際、燃焼装置からの比較的低温の排気ガスを使用して蒸発凝縮装置を加熱して内部の液体を蒸発することで、蓄熱装置に供給する気体を十分確保することができる。よって、蓄熱装置での発熱すなわち放熱が十分な高温とすることができ、蓄熱装置で十分高温な放熱を維持することができる。

In the invention according to claim 3 configured as described above, in claim 1 or claim 2, when the heat is stored in the heat storage device, the exhaust gas is not allowed to flow in, when the heat storage device is used. On the other hand, in the case where heat is radiated by the heat storage device, the outer space configured to flow exhaust gas and heat the evaporative condensing device to flow out, the catalyst unit and the heat storage device are arranged inside, and the heat storage device stores heat. In this case, when exhaust gas is allowed to flow in without passing through the outer space and the catalyst unit and the heat storage device are heated to flow out, and when heat is radiated by the heat storage device, the exhaust gas that has passed through the outer space is allowed to flow into the catalyst unit and the heat storage device. And an inner space configured to be heated and flowed out.
As a result, when warming up the catalyst unit, the relatively low temperature exhaust gas from the combustion device flows directly into the outer space without passing through the inner space to heat the evaporative condensing device and heat the liquid inside the evaporative condensing device. The heat storage material and the liquid are chemically reacted to generate heat and dissipate heat. The heat of the catalyst portion that contacts the heat storage device is heated.
On the other hand, after the catalyst part is warmed up, the heat storage material that chemically reacts with the liquid by exhausting the relatively high temperature exhaust gas from the combustion device directly into the inner space and passing through the catalyst part and the heat storage device is exhaust gas. The chemical heat (endothermic reaction) in which the liquid is gasified and separated by the heat of the heat causes heat storage. At this time, the gas supplied from the heat storage device to the evaporation condensing device is condensed into a liquid and stored in the evaporation condensing device.
In this way, when heat is dissipated by the heat storage device, the gas supplied to the heat storage device is sufficiently secured by heating the evaporation condensing device using the relatively low temperature exhaust gas from the combustion device and evaporating the liquid inside. can do. Therefore, heat generation at the heat storage device, that is, heat dissipation can be set to a sufficiently high temperature, and heat dissipation at a sufficiently high temperature can be maintained by the heat storage device.

本発明による触媒暖機装置を適用した触媒暖機システムの構成を示す概要図である。1 is a schematic diagram showing a configuration of a catalyst warm-up system to which a catalyst warm-up device according to the present invention is applied. 図１に示した触媒暖機装置２０を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows the catalyst warm-up apparatus 20 shown in FIG. 図１に示した触媒暖機装置２０の構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the catalyst warm-up apparatus 20 shown in FIG. 図２に示した触媒暖機装置２０の内部構成を示す斜視図である（外筒２２も導入部２２ｂ、内筒２１の導入部２１ｂと導出部２１ｃは省略（切断）してある）。It is a perspective view which shows the internal structure of the catalyst warming-up apparatus 20 shown in FIG. 2 (the outer cylinder 22 is also the introduction part 22b, the introduction part 21b of the inner cylinder 21, and the derivation | leading-out part 21c are abbreviate | omitted (cut | disconnected)). 図５（ａ）は内筒２１に収納された反応器２３を示す正面図であり、図５（ｂ）は内筒２１に収納された反応器２３を示す５ｂ−５ｂ線に沿った断面図である。5A is a front view showing the reactor 23 accommodated in the inner cylinder 21, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line 5b-5b showing the reactor 23 accommodated in the inner cylinder 21. FIG. It is. 図６（ａ）は反応器２３を示す断面図であり、図６（ｂ）は反応器２３を示す底面図である。FIG. 6A is a sectional view showing the reactor 23, and FIG. 6B is a bottom view showing the reactor 23. 図７（ａ）は蒸発凝縮装置２４を示す軸方向に直交する面の断面図であり、図７（ｂ）は蒸発凝縮装置２４を示す７ｂ−７ｂ線に沿った断面図である。7A is a cross-sectional view of a plane orthogonal to the axial direction showing the evaporative condensing device 24, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line 7b-7b showing the evaporative condensing device 24. 蓄熱装置で放熱する際の作用を説明するため、触媒暖機装置２０の構成を示す分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the catalyst warm-up device 20 in order to explain the action when heat is radiated by the heat storage device. 蓄熱装置で蓄熱する際の作用を説明するため、触媒暖機装置２０の構成を示す分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the catalyst warm-up device 20 in order to explain the operation when heat is stored in the heat storage device.

以下、本発明による触媒暖機装置および触媒暖機装置を備えた触媒暖機システムの一実施形態について図面を参照して説明する。図１はその触媒暖機システムの構成を示す概要図であり、図２は触媒暖機装置２０を示す外観斜視図であり、図３は触媒暖機装置２０の構成を示す分解斜視図であり、図４は触媒暖機装置２０の内部構成を示す斜視図であり、図５（ａ）は内筒２１に収納された反応器２３を示す正面図であり、図５（ｂ）は内筒２１に収納された反応器２３を示す断面図であり、図６（ａ）は反応器２３を示す断面図であり、図６（ｂ）は反応器２３を示す底面図であり、図７（ａ）は蒸発凝縮装置２４を示す軸方向に直交する面の断面図であり、図７（ｂ）は蒸発凝縮装置２４を示す７ｂ−７ｂ線に沿った断面図である。   Hereinafter, an embodiment of a catalyst warm-up device and a catalyst warm-up system including the catalyst warm-up device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the catalyst warm-up system, FIG. 2 is an external perspective view showing the catalyst warm-up device 20, and FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the catalyst warm-up device 20. 4 is a perspective view showing the internal configuration of the catalyst warm-up device 20, FIG. 5 (a) is a front view showing the reactor 23 housed in the inner cylinder 21, and FIG. 5 (b) is the inner cylinder. FIG. 6A is a sectional view showing the reactor 23, FIG. 6B is a bottom view showing the reactor 23, and FIG. FIG. 7A is a cross-sectional view of a surface orthogonal to the axial direction showing the evaporative condensing device 24, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line 7 b-7 b showing the evaporative condensing device 24.

触媒暖機システムは、車両のエンジン１１（燃焼装置）に接続されその排気ガスを排出（流通）させるメイン排気管１２と、メイン排気管１２の途中に設けられ前記排気ガスを浄化する触媒を有するメイン触媒部１３と、エンジン１１とメイン触媒部１３との間に配設されメイン排気管１２に並設して接続されたサブ排気管１４と、サブ排気管１４の途中に設けられた触媒暖気装置２０と、エンジン１１からの排気ガスの流路を切り替える切替装置１５と、を備えている。   The catalyst warm-up system includes a main exhaust pipe 12 that is connected to an engine 11 (combustion device) of a vehicle and discharges (circulates) the exhaust gas, and a catalyst that is provided in the middle of the main exhaust pipe 12 and purifies the exhaust gas. The main catalyst unit 13, the sub exhaust pipe 14 disposed between the engine 11 and the main catalyst unit 13 and connected in parallel to the main exhaust pipe 12, and the catalyst warm air provided in the middle of the sub exhaust pipe 14 The apparatus 20 and the switching apparatus 15 which switches the flow path of the exhaust gas from the engine 11 are provided.

エンジン１１は、燃料（例えばガソリン）が酸化剤ガス（例えば空気（酸素を含んでいる））で燃焼されて排気ガスを排出するものである。メイン触媒部１３の触媒は、例えば金属担体に触媒を担持させたものであり、触媒量はサブ触媒部３５より多く、触媒能力（排気ガスを浄化する量）もサブ触媒部３５より高いものである。サブ排気管１４は、メイン排気管１２から分岐しその後再び合流している。なお、メイン触媒部１３の触媒は、金属担体ではなくセラミックス担体でもよい。   The engine 11 emits exhaust gas by burning fuel (for example, gasoline) with an oxidant gas (for example, air (containing oxygen)). The catalyst of the main catalyst unit 13 is, for example, a catalyst supported on a metal carrier, the catalyst amount is larger than that of the sub catalyst unit 35, and the catalyst capacity (amount for purifying exhaust gas) is also higher than that of the sub catalyst unit 35. is there. The sub exhaust pipe 14 branches from the main exhaust pipe 12 and then joins again. The catalyst of the main catalyst unit 13 may be a ceramic carrier instead of a metal carrier.

切替装置１５は、３つの開閉弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃから構成されている。開閉弁１５ａは、メイン排気管１２であってサブ排気管１４との分岐点と合流点の間に配設されている。開閉弁１５ｂは、２つの分岐したサブ排気管１４のうち内筒２１の導入口２１ｂ１に連通されたものに配設されている。開閉弁１５ｃは、２つの分岐したサブ排気管１４のうち外筒２２の導入口２２ｂ１に連通されたものに配設されている。これら開閉弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、制御装置の指令により開閉されるものである。   The switching device 15 includes three on-off valves 15a, 15b, and 15c. The on-off valve 15 a is disposed between the branch point of the main exhaust pipe 12 and the sub exhaust pipe 14 and the junction. The on-off valve 15b is disposed in one of the two branched sub exhaust pipes 14 that communicates with the inlet 21b1 of the inner cylinder 21. The on-off valve 15c is disposed in one of the two branched sub exhaust pipes 14 that communicates with the inlet 22b1 of the outer cylinder 22. These on-off valves 15a, 15b, and 15c are opened and closed by a command from the control device.

触媒暖機装置２０は、排気ガスを浄化する触媒を有するサブ触媒部３５を暖機するとともに、排気ガス流の下流に配置されているメイン触媒部１３も暖機するものである。触媒暖機装置２０は、内筒２１、外筒２２、反応器２３および蒸発凝縮装置２４を備えている。暖機とは、メイン触媒部１３およびサブ触媒部３５の温度が触媒活性温度域に達するまで加熱することをいう。   The catalyst warm-up device 20 warms up the sub-catalyst portion 35 having a catalyst for purifying exhaust gas, and warms up the main catalyst portion 13 disposed downstream of the exhaust gas flow. The catalyst warm-up device 20 includes an inner cylinder 21, an outer cylinder 22, a reactor 23, and an evaporation condensing device 24. Warm-up refers to heating until the temperature of the main catalyst portion 13 and the sub catalyst portion 35 reaches the catalyst activation temperature range.

内筒２１は、サブ排気管１４の途中に連通して設けられている。内筒２１は、軸方向中央部が拡開された筒状に形成されており、同軸かつ直列に配設される本体２１ａ、排気ガスを導入する導入部２１ｂ、および排気ガスを導出する導出部２１ｃを備えている。内筒２１内には、排気ガスが流通する内側空間Ｒ１が形成されている。本体２１ａには、導入部２１ｂが一体的に接続されている。導出部２１ｃは、本体２１ａに脱着可能に取り付けられる。   The inner cylinder 21 is provided in communication with the sub exhaust pipe 14. The inner cylinder 21 is formed in a cylindrical shape in which an axial center portion is expanded, and a main body 21a disposed coaxially and in series, an introduction part 21b for introducing exhaust gas, and a lead-out part for deriving exhaust gas. 21c. Inside the inner cylinder 21, an inner space R1 through which exhaust gas flows is formed. An introduction portion 21b is integrally connected to the main body 21a. The derivation | leading-out part 21c is attached to the main body 21a so that attachment or detachment is possible.

内側空間Ｒ１の一方の開口（導入部２１ｂの開口）には排気ガスを導入する導入口２１ｂ１が形成され、他方の開口（導出部２１ｃの開口）には排気ガスを導出する導出口２１ｃ１が形成されている。導入口２１ｂ１は上流側のサブ排気管１４に接続され、導出口２１ｃ１は下流側のサブ排気管１４に接続されている。なお、導入口２１ｂ１および導出口２１ｃ１は本体２１ａより小径に形成されている。内筒２１の本体２１ａ内部すなわち内側空間Ｒ１には反応器２３が収納されている。よって、上流側のサブ排気管１４から導入口２１ｂ１を通って内側空間Ｒ１に流入した排気ガスは、内側空間Ｒ１に配設された反応器２３を通過し、導出口２１ｃ１を通って内側空間Ｒ１から下流側のサブ排気管１４に流出する。   An introduction port 21b1 for introducing exhaust gas is formed in one opening (opening of the introduction portion 21b) of the inner space R1, and a lead-out port 21c1 for leading exhaust gas is formed in the other opening (opening of the lead-out portion 21c). Has been. The inlet 21b1 is connected to the upstream side sub exhaust pipe 14, and the outlet 21c1 is connected to the downstream side sub exhaust pipe 14. The inlet 21b1 and the outlet 21c1 are formed with a smaller diameter than the main body 21a. A reactor 23 is accommodated in the main body 21a of the inner cylinder 21, that is, in the inner space R1. Therefore, the exhaust gas that has flowed into the inner space R1 from the upstream side sub exhaust pipe 14 through the inlet 21b1 passes through the reactor 23 disposed in the inner space R1, passes through the outlet 21c1, and passes through the inner space R1. To the sub-exhaust pipe 14 on the downstream side.

なお、内筒２１の導出部２１ｃには、環状に形成されたフランジである端壁２１ｄが設けられている。端壁２１ｄは、内筒２１の本体２１ａの他端開口および外筒２２の本体２２ａの他端開口に当接するようになっている。端壁２１ｄには、配管２１ｅが取り付けられている。配管２１ｅの基部側は端壁２１ｄに貫設固定されている。配管２１ｅの自由側には、固定用のフランジ２１ｅ１が設けられている。   In addition, the lead-out portion 21c of the inner cylinder 21 is provided with an end wall 21d that is a flange formed in an annular shape. The end wall 21 d comes into contact with the other end opening of the main body 21 a of the inner cylinder 21 and the other end opening of the main body 22 a of the outer cylinder 22. A pipe 21e is attached to the end wall 21d. The base side of the pipe 21e is fixed to the end wall 21d. A fixing flange 21e1 is provided on the free side of the pipe 21e.

反応器２３は、図４、図５に示すように、蓄熱装置３０とサブ触媒部３５（触媒部）とを備えている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the reactor 23 includes a heat storage device 30 and a sub catalyst part 35 (catalyst part).

蓄熱装置３０は、液体と化学反応して発熱する蓄熱材３０ａが充填されたものである。例えば、蓄熱材としては、酸化カルシウムＣａＯ、酸化マグネシウムＭｇＯなどがある。この蓄熱材と化学反応する液体としては、水、アルコールなどがある。酸化カルシウムＣａＯが水Ｈ２Ｏと反応して水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）２が発熱を伴って生成される。このとき、蓄熱装置３０で放熱される。逆に、水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）２が加熱されると（吸熱反応）、酸化カルシウムＣａＯと水Ｈ２Ｏが生成される。このとき、蓄熱装置３０で蓄熱される。 The heat storage device 30 is filled with a heat storage material 30a that generates heat by chemically reacting with a liquid. For example, examples of the heat storage material include calcium oxide CaO and magnesium oxide MgO. Examples of the liquid that chemically reacts with the heat storage material include water and alcohol. Calcium oxide CaO reacts with water H 2 O to produce calcium hydroxide Ca (OH) 2 with heat generation. At this time, heat is radiated by the heat storage device 30. Conversely, when calcium hydroxide Ca (OH) 2 is heated (endothermic reaction), calcium oxide CaO and water H 2 O are generated. At this time, heat is stored in the heat storage device 30.

蓄熱装置３０は、図５、図６で示すように、複数の熱交換部３１、および隣り合う熱交換部３１を連通する連結部３２を備えている。熱交換部３１は、弾性がありかつ熱伝導性が高い部材で中空かつ平板状に形成されている。各熱交換部３１は、空間をおいて互いに対向するように並設されている。本実施形態では、各熱交換部３１は、平行に並設されている。熱交換部３１の内部には、蓄熱材３０ａが充填されている。連結部３２も中空に形成されており、内部には、蓄熱材３０ａが充填されている。連結部３２は、熱交換部３１の周縁部（本実施形態では、下端部中央）に設けられている。連結部３２を熱交換部３１の周縁部に配置することで、残りの部分を触媒層３５ａとの接触面とすることができ、かつ、反応器２３の組立性の向上を図ることができるからである。なお、連結部３２は、周縁部に限られず、それ以外の部分例えば中央部に設けてもよい。   As shown in FIGS. 5 and 6, the heat storage device 30 includes a plurality of heat exchanging units 31 and a connecting unit 32 that communicates adjacent heat exchanging units 31. The heat exchanging portion 31 is a member having elasticity and high thermal conductivity, and is formed in a hollow and flat plate shape. The heat exchange units 31 are arranged in parallel so as to face each other with a space. In this embodiment, each heat exchange part 31 is arranged in parallel. The heat exchanger 31 is filled with a heat storage material 30a. The connecting portion 32 is also formed hollow and is filled with a heat storage material 30a. The connection part 32 is provided in the peripheral part (this embodiment center of a lower end part) of the heat exchange part 31. By disposing the connecting portion 32 on the peripheral portion of the heat exchanging portion 31, the remaining portion can be used as a contact surface with the catalyst layer 35a, and the assemblability of the reactor 23 can be improved. It is. The connecting portion 32 is not limited to the peripheral portion, and may be provided in other portions, for example, the central portion.

隣り合う２つの熱交換部３１の間には触媒層３５ａが介装されている。触媒層３５ａは、金属担体に触媒を担持させて平板状に形成されたものである。なお、この触媒は排気ガスを浄化する触媒である。触媒層３５ａは多孔質であり、気体が通過できるように構成されている。   A catalyst layer 35a is interposed between two adjacent heat exchange portions 31. The catalyst layer 35a is formed in a flat plate shape by supporting a catalyst on a metal carrier. This catalyst is a catalyst for purifying exhaust gas. The catalyst layer 35a is porous and configured to allow gas to pass therethrough.

本実施形態では、熱交換部３１と触媒層３５ａが交互に当接して重なるように並設されている。熱交換部３１と触媒層３５ａは互いに広い面で当接するようになっている。複数の触媒層３５ａからサブ触媒部３５が構成されている。   In the present embodiment, the heat exchanging portions 31 and the catalyst layers 35a are arranged in parallel so as to alternately contact and overlap. The heat exchanging portion 31 and the catalyst layer 35a are in contact with each other on a wide surface. The sub catalyst part 35 is comprised from the some catalyst layer 35a.

なお、蓄熱装置３０は、図３，５，６に示すように、中空に形成された取付部３３が設けられている。取付部３３は、筒状に形成され一端が熱交換部３１に接続された接続部３３ａと、接続部３３ａの他端に接続された環状のフランジ３３ｂとから構成されている。接続部３３ａは、内筒２１の本体２１ａに形成されたガイド穴２１ａ１に保持されている。ガイド穴２１ａ１は、反応器２３を内筒２１の本体２１ａ内に収納する際に案内するためのものである。フランジ３３ｂは、内筒２１側に設けられた配管２１ｅのフランジ２１ｅ１に溶接や螺着などにより固定されている。   As shown in FIGS. 3, 5, and 6, the heat storage device 30 is provided with a mounting portion 33 formed in a hollow shape. The attachment part 33 is formed of a connection part 33a formed in a cylindrical shape and having one end connected to the heat exchange part 31, and an annular flange 33b connected to the other end of the connection part 33a. The connecting portion 33a is held in a guide hole 21a1 formed in the main body 21a of the inner cylinder 21. The guide hole 21a1 is for guiding the reactor 23 when it is accommodated in the main body 21a of the inner cylinder 21. The flange 33b is fixed to the flange 21e1 of the pipe 21e provided on the inner cylinder 21 side by welding or screwing.

また、反応器２３は、蒸発凝縮装置２４（後述する）の内側でなく軸方向外側にずらして位置するように配設するようにしてもよい。   In addition, the reactor 23 may be disposed so as to be shifted to the outside in the axial direction instead of the inside of the evaporation condensing device 24 (described later).

外筒２２は、大径部と小径部を有する筒状に形成されており、内筒２１の本体２１ａおよび導入部２１ｂを空間をおいて覆いかつ同軸に配設（並設）されている。外筒２２は、同軸かつ直列に配設される本体２２ａと排気ガスを導入する導入部２２ｂを備えている。本体２２ａは内筒２１の本体２１ａに対応し、導入部２２ｂは内筒の導入部２１ｂに対応して配設されている。   The outer cylinder 22 is formed in a cylindrical shape having a large-diameter portion and a small-diameter portion, and covers the main body 21a and the introduction portion 21b of the inner cylinder 21 with a space and is arranged coaxially (in parallel). The outer cylinder 22 includes a main body 22a that is coaxially arranged in series and an introduction portion 22b that introduces exhaust gas. The main body 22a corresponds to the main body 21a of the inner cylinder 21, and the introduction part 22b is arranged corresponding to the introduction part 21b of the inner cylinder.

内筒２１と外筒２２との間には、排気ガスが流通する外側空間Ｒ２が軸方向に沿って形成されている。外側空間Ｒ２の一方（一端）の開口（導入部２２ｂの開口）には排気ガスを導入する導入口２２ｂ１が形成されており、導入口２２ｂ１は上流側のサブ排気管１４に接続されている。外側空間Ｒ２の他方（他端）は端壁２１ｄで閉塞されている。また、内筒２１には、内側空間Ｒ１と外側空間Ｒ２を連通する連通穴２１ａ２が形成されている。よって、上流側のサブ排気管１４から導入口２２ｂ１を通って外側空間Ｒ２に流入した排気ガスは、外側空間Ｒ２を流通した後、連通穴２１ａ２を通って外側空間Ｒ２から内側空間Ｒ１に流入し、内側空間Ｒ１に配設された反応器２３を通過し、導出口２１ｃ１を通って下流側のサブ排気管１４に流出する。   An outer space R2 through which exhaust gas flows is formed between the inner cylinder 21 and the outer cylinder 22 along the axial direction. An introduction port 22b1 for introducing exhaust gas is formed in one (one end) opening (opening of the introduction portion 22b) of the outer space R2, and the introduction port 22b1 is connected to the sub exhaust pipe 14 on the upstream side. The other (other end) of the outer space R2 is closed by an end wall 21d. The inner cylinder 21 is formed with a communication hole 21a2 that communicates the inner space R1 and the outer space R2. Therefore, the exhaust gas flowing into the outer space R2 from the upstream sub exhaust pipe 14 through the inlet 22b1 flows through the outer space R2, and then flows from the outer space R2 into the inner space R1 through the communication hole 21a2. , It passes through the reactor 23 disposed in the inner space R1, flows out to the downstream side sub exhaust pipe 14 through the outlet 21c1.

なお、連通穴２１ａ２は、内筒２１の排気ガスに係る上流部に設けられている。その上流部は、本体２１ａの上流部および導入部２１ｂを含んでいる。連通穴２１ａ２の位置が反応器２３より上流側となるようにすればよい。   The communication hole 21a2 is provided in the upstream portion of the inner cylinder 21 related to the exhaust gas. The upstream part includes the upstream part of the main body 21a and the introduction part 21b. What is necessary is just to make it the position of the communicating hole 21a2 become upstream from the reactor 23.

外側空間Ｒ２は、主として図３に示すように、折り返し流路４１を備えている。本実施形態では、周方向に沿って分割区画された折り返し流路４１が複数（例えば４つ）設けられている。折り返し流路４１は、隣りの折り返し流路４１と仕切るために軸方向に延在して配設されて他端が端壁２１ｄと当接される（接続された）２つの第１仕切り板４２と、折り返し部を形成するためそれら２つの第１仕切り板の周方向の間に軸方向に延在して他端が端壁２１ｄと空間をおいて配設された第２仕切り板４３と、を備えている。第１および第２仕切り板４２，４３は内筒２１の本体２１ａに設けられている。   The outer space R2 includes a folded channel 41 as mainly shown in FIG. In the present embodiment, a plurality of (for example, four) folded flow passages 41 divided and divided along the circumferential direction are provided. The folded channel 41 extends in the axial direction in order to partition from the adjacent folded channel 41, and the other first partition plate 42 is in contact with (connected to) the end wall 21d at the other end. And a second partition plate 43 extending in the axial direction between the two first partition plates in order to form a folded portion and having the other end disposed with a space between the end wall 21d, and It has. The first and second partition plates 42 and 43 are provided on the main body 21 a of the inner cylinder 21.

隣り合う２つの第１仕切り板４２の一方と第２仕切り板４３との間に形成される開口は、折り返し流路４１の導入口４１ａとなる。他方の第１仕切り板４２と第２仕切り板４３との間に形成される開口は、閉塞板４４で閉塞されている。その折り返し流路４１の閉塞端部には、連通穴２１ａ２が形成されている。よって、導入口４１ａから流入した排気ガスは、折り返し流路４１に沿って折り返されて流通した後、連通穴２１ａ２を通って内側空間Ｒ１に流出する。
このように構成された折り返し流路４１は、蒸発凝縮装置２４の内側に位置するように配設されている。 An opening formed between one of the two adjacent first partition plates 42 and the second partition plate 43 serves as an inlet 41 a of the folded channel 41. The opening formed between the other first partition plate 42 and the second partition plate 43 is closed by a closing plate 44. A communication hole 21 a 2 is formed at the closed end of the folded flow path 41. Therefore, the exhaust gas flowing in from the introduction port 41a flows back along the return flow path 41 and then flows out to the inner space R1 through the communication hole 21a2.
The folded channel 41 configured in this way is disposed so as to be located inside the evaporative condenser 24.

蒸発凝縮装置２４は、外筒２２に当接して設けられ蓄熱装置３０と気密的に連通され、かつ内部に貯められている液体（例えば水）を加熱することで蒸発させて蓄熱装置３０に供給し一方加熱された蓄熱装置３０から供給される気体（例えば水蒸気）を凝縮させて液体（例えば水）を生成して内部に貯めるものである。   The evaporative condensing device 24 is provided in contact with the outer cylinder 22, is airtightly communicated with the heat storage device 30, and evaporates by heating a liquid (for example, water) stored therein and supplies it to the heat storage device 30. On the other hand, the gas (for example, water vapor) supplied from the heated heat storage device 30 is condensed to generate a liquid (for example, water) and stored therein.

具体的には、図７に示すように、蒸発凝縮装置２４は、筒状に形成された内周壁５１、筒状に形成され内周壁５１の外側に空間をおいて同軸に配設された外周壁５２、内周壁５１の一端と外周壁５２の一端の間の環状開口を閉塞する環状に形成された閉塞部材５３、および内周壁５１の他端と外周壁５２の他端の間の環状開口を閉塞する環状に形成された閉塞部材５４を備えている。ここで、本実施形態では、内周壁５１は外筒２２の本体２２ａと一致しているが、外筒２２とは別部材で構成するようにしてもよい。この場合、その別部材は外筒２２と当接するのが好ましい。また、環状とは、円形状だけでなく、ほぼ四角形状も含んでいる。   Specifically, as shown in FIG. 7, the evaporative condensing device 24 includes an inner peripheral wall 51 formed in a cylindrical shape, and an outer periphery formed coaxially with a space outside the inner peripheral wall 51. A wall 52, a closing member 53 formed in an annular shape for closing an annular opening between one end of the inner peripheral wall 51 and one end of the outer peripheral wall 52, and an annular opening between the other end of the inner peripheral wall 51 and the other end of the outer peripheral wall 52 A closing member 54 formed in an annular shape is provided. Here, in the present embodiment, the inner peripheral wall 51 coincides with the main body 22 a of the outer cylinder 22, but may be configured by a member different from the outer cylinder 22. In this case, the separate member is preferably in contact with the outer cylinder 22. The term “annular” includes not only a circular shape but also a substantially quadrangular shape.

蒸発凝縮装置２４は、軸方向が水平方向に沿うように配設された外筒２２の本体２２ａを取り囲むように同軸に配設（並設）されている。蒸発凝縮装置２４内には、環状空間Ｒ３が形成されている。この環状空間Ｒ３の上部には、上述した化学反応に使用される液体（例えば水）を貯める第１貯水部５５、が設けられている。さらに環状空間Ｒ３の側部には液体を貯める第２貯水部５６が設けられ、底部には液体を貯める第３貯水部５７が設けられている。   The evaporative condensing device 24 is coaxially disposed (arranged) so as to surround the main body 22a of the outer cylinder 22 disposed so that the axial direction is along the horizontal direction. An annular space R3 is formed in the evaporative condenser 24. A first water reservoir 55 that stores a liquid (for example, water) used in the above-described chemical reaction is provided in the upper portion of the annular space R3. Further, a second water reservoir 56 for storing liquid is provided at the side of the annular space R3, and a third water reservoir 57 for storing liquid is provided at the bottom.

第１貯水部５５は、内周壁５１と外周壁５２との間に介装されたリブ５５ａによって少なくとも形成された溝５５ｂから構成されている。すなわち、リブ５５ａは、軸方向に延在された板状部材である。リブ５５ａの下端は内周壁５１に連結（接続）され、上端は外周壁５２に連結（接続）されている。リブ５５ａは複数設けられている。リブ５５ａの両側には、下端が内周壁５１に連結（接続）された仕切り５５ｃが並設されている。仕切り５５ｃは、リブ５５ａより高さが低くかつ軸方向に延在された板状部材である。各リブ５５ａと各仕切り５５ｃの延在方向の両端は仕切り５５ｄ、５５ｅで閉塞されている。溝５５ｂは、リブ５５ａ、仕切り５５ｃ、および仕切り５５ｄ、５５ｅで区画形成されている。なお、リブ５５ａの上半分には切欠き５５ａ１が間隔をあけて複数形成されている。リブ５５ａは、切欠き５５ａ１により気体の流通性を確保するとともに蒸発凝縮装置２４の強度を確保している。   The first water reservoir 55 includes a groove 55 b formed at least by a rib 55 a interposed between the inner peripheral wall 51 and the outer peripheral wall 52. That is, the rib 55a is a plate-like member extending in the axial direction. The lower end of the rib 55 a is connected (connected) to the inner peripheral wall 51, and the upper end is connected (connected) to the outer peripheral wall 52. A plurality of ribs 55a are provided. On both sides of the rib 55a, partitions 55c whose lower ends are connected (connected) to the inner peripheral wall 51 are arranged in parallel. The partition 55c is a plate-like member having a height lower than that of the rib 55a and extending in the axial direction. Both ends in the extending direction of each rib 55a and each partition 55c are closed by partitions 55d and 55e. The groove 55b is defined by a rib 55a, a partition 55c, and partitions 55d and 55e. Note that a plurality of notches 55a1 are formed in the upper half of the rib 55a at intervals. The rib 55a secures the gas flowability by the notch 55a1 and the strength of the evaporative condensing device 24.

第２貯水部５６は、内周壁５１と外周壁５２との間に介装されて上方に向けて開放された樋状部材５６ａによって構成されている。すなわち、樋状部材５６ａは、軸方向に延在されかつ断面Ｖ字状に形成された部材である。断面形状は、Ｕ字状でもよく、上方に拡開する形状が好ましい。上方から落ちてくる液体を捉えやすく、かつ環状空間Ｒ３内を軸方向に流れる気体の流通性を確保できるためである。また、樋状部材５６ａの開口端の一方は内周壁５１に連結（接続）され、他方は外周壁５２に連結（接続）されている。樋状部材５６ａは互いに空間をおいて複数並設されている。樋状部材５６ａの延在方向の両端は蓋５６ｂ、５６ｃで閉塞されている。   The 2nd water storage part 56 is comprised by the bowl-shaped member 56a which was interposed between the inner peripheral wall 51 and the outer peripheral wall 52, and was open | released upwards. That is, the flange-shaped member 56a is a member that extends in the axial direction and has a V-shaped cross section. The cross-sectional shape may be U-shaped, and a shape that expands upward is preferable. This is because it is easy to catch the liquid falling from above, and the flowability of the gas flowing in the axial direction in the annular space R3 can be secured. In addition, one of the open ends of the bowl-shaped member 56 a is connected (connected) to the inner peripheral wall 51, and the other is connected (connected) to the outer peripheral wall 52. A plurality of hook-shaped members 56a are arranged side by side with a space therebetween. Both ends in the extending direction of the bowl-shaped member 56a are closed by lids 56b and 56c.

第３貯水部５７は、内周壁５１と外周壁５２との間に介装されたリブ５７ａによって形成された溝５７ｂから構成されている。すなわち、リブ５７ａは、軸方向に延在された板状部材である。リブ５７ａの下端は外周壁５２に連結（接続）され、上端は内周壁５１に連結（接続）されている。リブ５７ａは複数設けられている。なお、リブ５７ａの下半分には切欠き５７ａ１が間隔をあけて複数形成されている。リブ５７ａは、切欠き５７ａ１により気体および／または液体の流通性を確保するとともに蒸発凝縮装置２４の強度を確保している。   The third water reservoir 57 is configured by a groove 57 b formed by a rib 57 a interposed between the inner peripheral wall 51 and the outer peripheral wall 52. That is, the rib 57a is a plate-like member extending in the axial direction. The lower end of the rib 57 a is connected (connected) to the outer peripheral wall 52, and the upper end is connected (connected) to the inner peripheral wall 51. A plurality of ribs 57a are provided. Note that a plurality of notches 57a1 are formed in the lower half of the rib 57a at intervals. The ribs 57a ensure gas and / or liquid flowability by the notches 57a1 and also ensure the strength of the evaporative condenser 24.

蒸発凝縮装置２４は、接続管５８を介して蓄熱装置３０と気密的に連通されている。蒸発凝縮装置２４は、第１〜第３貯水部５５〜５７に貯められている液体（例えば水）を加熱することで蒸発させて飽和水蒸気圧を高めることで、その水蒸気を接続管５８を介して蓄熱装置３０に供給する。一方、蒸発凝縮装置２４は、加熱され蒸発凝縮装置２４より高温となった蓄熱装置３０から接続管５８を介して供給される気体（例えば水蒸気）を凝縮させて液体（例えば水）を生成して第１〜第３貯水部５５〜５７に貯める。   The evaporative condensing device 24 is in airtight communication with the heat storage device 30 via the connection pipe 58. The evaporative condensing device 24 evaporates the liquid (for example, water) stored in the first to third water storage units 55 to 57 to evaporate it to increase the saturated water vapor pressure, thereby allowing the water vapor to pass through the connection pipe 58. Supplied to the heat storage device 30. On the other hand, the evaporative condensing device 24 condenses gas (for example, water vapor) supplied via the connecting pipe 58 from the heat storage device 30 that has been heated to a higher temperature than the evaporative condensing device 24 to generate a liquid (for example, water). It stores in the 1st-3rd water storage part 55-57.

次に、上述したように構成された触媒暖機装置２０および触媒暖機システムの作動について図８および図９を参照して説明する。   Next, the operation of the catalyst warm-up device 20 and the catalyst warm-up system configured as described above will be described with reference to FIGS.

最初に放熱時について図８を参照して説明する。蓄熱装置３０で放熱させる場合、開閉弁１５ａと開閉弁１５ｂを閉状態とするとともに、開閉弁１５ｃを開状態とする。これにより、排気ガスは、内側空間Ｒ１を介さないで外側空間Ｒ２（折り返し流路４１）に直接流入し蒸発凝縮装置２４を加熱し、その後連通穴２１ａ２を通って内側空間Ｒ１に流入しサブ触媒部３５および蓄熱装置３０を通って流出する（図８に示す矢印に沿って流通する）。   First, heat dissipation will be described with reference to FIG. When the heat storage device 30 radiates heat, the on-off valve 15a and the on-off valve 15b are closed, and the on-off valve 15c is opened. As a result, the exhaust gas flows directly into the outer space R2 (folded flow path 41) without passing through the inner space R1, heats the evaporation condenser 24, and then flows into the inner space R1 through the communication hole 21a2. It flows out through the part 35 and the heat storage device 30 (circulates along the arrow shown in FIG. 8).

このとき、エンジン１１の始動開始当初であってエンジン１１からの比較的低温の排気ガスは内側空間Ｒ１を介さないで外側空間Ｒ２に直接流入することで、蒸発凝縮装置２４が加熱される。その結果、蒸発凝縮装置２４内部の液体（第１〜第３貯水部５５〜５７に貯められている液体）が、加熱されることで蒸発して蓄熱装置３０に供給される。そして蓄熱材３０ａ（酸化カルシウム）と気化された液体とが化学反応して発熱して蓄熱装置３０で放熱する。その熱により蓄熱装置３０に当接するサブ触媒部３５の触媒層３５ａが加熱される。   At this time, the evaporative condensing device 24 is heated by the relatively low temperature exhaust gas from the engine 11 starting directly at the start of the engine 11 and directly flowing into the outer space R2 without passing through the inner space R1. As a result, the liquid inside the evaporation condensing device 24 (the liquid stored in the first to third water storage portions 55 to 57) is evaporated by being heated and supplied to the heat storage device 30. Then, the heat storage material 30 a (calcium oxide) and the vaporized liquid chemically react to generate heat and dissipate heat in the heat storage device 30. The heat heats the catalyst layer 35 a of the sub-catalyst portion 35 that contacts the heat storage device 30.

一方、蒸発凝縮装置２４と熱交換した後の排気ガスは、連通穴２１ａ２を通って内側空間Ｒ１に流入し蓄熱装置３０で加熱されて流出する。このとき、蓄熱装置３０による加熱によって触媒層３５ａが活性温度域まで達すると、排気ガスと触媒反応するようになる。そうすると、排気ガスは、蓄熱装置３０の発熱に加えて排気ガスとの触媒反応による発熱が加わり、より高温の排気ガスがメイン触媒部１３に供給される。   On the other hand, the exhaust gas after heat exchange with the evaporative condenser 24 flows into the inner space R1 through the communication hole 21a2, is heated by the heat storage device 30, and flows out. At this time, when the catalyst layer 35a reaches the activation temperature range due to heating by the heat storage device 30, the catalytic reaction with the exhaust gas occurs. Then, the exhaust gas is heated by the catalytic reaction with the exhaust gas in addition to the heat generated by the heat storage device 30, and higher temperature exhaust gas is supplied to the main catalyst unit 13.

このように、触媒暖機装置２０から供給される高温の排気ガスによって、メイン触媒部１３の触媒は加熱され暖機される。その結果触媒の温度は触媒温度域に到達する。また、メイン触媒部１３の触媒が活性温度域まで達すると、排気ガスと触媒反応するようになり発熱し、メイン触媒部１３のは自らの発熱も加わって加熱される。   Thus, the catalyst of the main catalyst unit 13 is heated and warmed up by the high-temperature exhaust gas supplied from the catalyst warm-up device 20. As a result, the temperature of the catalyst reaches the catalyst temperature range. Further, when the catalyst of the main catalyst portion 13 reaches the activation temperature range, the catalyst reacts with the exhaust gas and generates heat, and the main catalyst portion 13 is heated with its own heat generation.

その後、メイン触媒部１３の温度が活性温度域になれば、開閉弁１５ｂと開閉弁１５ｃを閉状態とするとともに、開閉弁１５ａを開状態とする。これにより、エンジン１１からの排気ガスをメイン排気管１２を介して活性温度域に達したメイン触媒部１３に流通させ、触媒反応によりメイン触媒部１３が加熱される。   Thereafter, when the temperature of the main catalyst portion 13 is in the activation temperature range, the on-off valve 15b and the on-off valve 15c are closed and the on-off valve 15a is opened. Thereby, the exhaust gas from the engine 11 is circulated through the main catalyst part 13 that has reached the activation temperature range via the main exhaust pipe 12, and the main catalyst part 13 is heated by the catalytic reaction.

次に、蓄熱時について図９を参照して説明する。この蓄熱時は、エンジン１１の始動後、サブ触媒部３５およびメイン触媒部１３の暖機が終了した時点であってエンジン１１が運転中である場合に実行される。蓄熱装置３０で蓄熱させる場合、開閉弁１５ｃを閉状態とするとともに、開閉弁１５ａと開閉弁１５ｂを開状態とする。これにより、エンジン１１からの比較的高温である排気ガスが内側空間Ｒ１に直接流入しサブ触媒部３５および蓄熱装置３０を通って流出される（図９に示す矢印に沿って流通する）。   Next, heat storage will be described with reference to FIG. This heat storage is performed when the engine 11 is in operation at the time when the warm-up of the sub catalyst unit 35 and the main catalyst unit 13 is completed after the engine 11 is started. When the heat storage device 30 stores heat, the on-off valve 15c is closed and the on-off valve 15a and the on-off valve 15b are opened. As a result, the exhaust gas having a relatively high temperature from the engine 11 directly flows into the inner space R1 and flows out through the sub catalyst part 35 and the heat storage device 30 (circulates along the arrows shown in FIG. 9).

このように、排気ガスが蓄熱装置３０を通過することで、液体と化学反応した蓄熱材３０ａ（反応物：水酸化カルシウム）は、排気ガスの熱により液体が気体化して分離する化学反応（吸熱反応）を起こして蓄熱する。このとき、蓄熱装置３０から蒸発凝縮装置２４に供給された気体は凝縮されて液体となり蒸発凝縮装置２４内部（第１〜第３貯水部５５〜５７）に貯められる。   Thus, when the exhaust gas passes through the heat storage device 30, the heat storage material 30a (reactant: calcium hydroxide) chemically reacted with the liquid undergoes a chemical reaction (endothermic) in which the liquid is gasified by the heat of the exhaust gas. Reaction) to store heat. At this time, the gas supplied from the heat storage device 30 to the evaporation condensing device 24 is condensed to become a liquid and stored in the evaporation condensing device 24 (first to third water storage portions 55 to 57).

上述した説明から明らかなように、本実施形態に係る触媒暖機装置においては、蓄熱装置３０は、弾性がありかつ熱伝導性の高い部材で中空かつ平板状に形成され内部に蓄熱材３０ａが充填されている熱交換部３１を備えている。蓄熱材３０ａは、液体と化学反応して発熱するものである。触媒部３５は、金属担体に触媒を担持させて平板状に形成されるとともに熱交換部３１と互いに広い面で当接する触媒層３５ａを備えている。これによれば、熱交換部３１と触媒層３５ａは、広い面で当接しているので、両者の間で効率よく熱交換が行われる。また、熱交換部３１においては、蓄熱材３０ａが液体と反応して反応物（水酸化カルシウム）が発熱を伴って生成される際（放熱）に、蓄熱材３０ａが膨張する。蓄熱材３０ａが充填された熱交換部３１は、弾性がありかつ平板状に形成されているので、この膨張に伴って広い面に直交する方向に拡張変形する。逆に、反応物（水酸化カルシウム）が加熱され脱水されて、蓄熱材３０ａ（酸化カルシウム）が再生される際（蓄熱）に、蓄熱材３０ａは収縮する。熱交換部３１は、弾性がありかつ平板状に形成されているので、この収縮に伴って弾性変形により前記直交方向に収縮変形する。このように、蓄熱材３０ａの容積が変化しても、その変化に対応して容器である熱交換部３１が変形するので、蓄熱材３０ａとその容器３１との間に隙間を発生するのを抑制することができる。ひいては、蓄熱材の容積変化に起因する蓄熱材３０ａと容器３１との間の熱伝達の低下を抑制することができる。さらに、蓄熱材３０ａは従来技術のように混合物を含んでいないので、放熱時に発熱量の低下を招くことなく、十分な発熱量を確保することができる。   As is clear from the above description, in the catalyst warm-up device according to the present embodiment, the heat storage device 30 is formed in a hollow and flat plate with an elastic and high thermal conductivity member, and the heat storage material 30a is inside. The heat exchange part 31 with which it filled is provided. The heat storage material 30a generates heat through a chemical reaction with a liquid. The catalyst unit 35 includes a catalyst layer 35 a that is formed in a flat plate shape with a catalyst supported on a metal carrier and that contacts the heat exchange unit 31 on a wide surface. According to this, since the heat exchanging portion 31 and the catalyst layer 35a are in contact with each other on a wide surface, heat exchange is efficiently performed between them. Moreover, in the heat exchange part 31, when the thermal storage material 30a reacts with a liquid and a reactant (calcium hydroxide) is generated with heat generation (heat radiation), the thermal storage material 30a expands. Since the heat exchanging portion 31 filled with the heat storage material 30a is elastic and formed in a flat plate shape, it expands and deforms in a direction perpendicular to a wide surface with this expansion. Conversely, when the reactant (calcium hydroxide) is heated and dehydrated to regenerate the heat storage material 30a (calcium oxide) (heat storage), the heat storage material 30a contracts. Since the heat exchanging portion 31 is elastic and is formed in a flat plate shape, the heat exchanging portion 31 is contracted and deformed in the orthogonal direction by elastic deformation along with the contraction. Thus, even if the volume of the heat storage material 30a changes, the heat exchanging portion 31 that is a container is deformed in response to the change, so that a gap is generated between the heat storage material 30a and the container 31. Can be suppressed. As a result, the fall of the heat transfer between the heat storage material 30a and the container 31 resulting from the volume change of a heat storage material can be suppressed. Further, since the heat storage material 30a does not contain a mixture as in the prior art, a sufficient heat generation amount can be ensured without causing a decrease in the heat generation amount during heat dissipation.

また、熱交換部３１と触媒層３５ａが交互に当接して重なり、隣り合う熱交換部３１は連結部３２で連通されている。これにより、熱交換部３１と触媒層３５ａは積層方向に沿って交互に配設されるので、両端を除いて熱交換部３１は触媒層３５ａで（または触媒層３５ａは熱交換部３１で）当接して挟まれるため、熱交換効率を高めることができる。   Further, the heat exchanging portions 31 and the catalyst layers 35 a are alternately in contact with each other, and the adjacent heat exchanging portions 31 are communicated with each other through the connecting portion 32. Thereby, since the heat exchanging part 31 and the catalyst layer 35a are alternately arranged along the stacking direction, the heat exchanging part 31 is the catalyst layer 35a (or the catalyst layer 35a is the heat exchanging part 31) except for both ends. The heat exchange efficiency can be increased because the contact is made.

また、蓄熱装置３０と気密的に連通され、かつ内部に貯められた液体を加熱することで蒸発させて蓄熱装置３０に供給し一方加熱された蓄熱装置３０から供給される気体を凝縮させて液体を生成して内部に貯める蒸発凝縮装置２４をさらに備えた。これにより、蓄熱装置３０において反応物（水酸化カルシウム）が加熱され脱水されて、蓄熱材３０ａが再生される際（蓄熱）に、蒸発凝縮装置２４では蓄熱装置３０から供給される気体が凝縮される。すなわち、その凝縮によって蓄熱装置３０と蒸発凝縮装置２４とからなる一連の空間ではその気体の圧が低下して大気圧より低下すれば、大気圧によって熱交換部３１が圧縮されて蓄熱材３０ａとの密着状態を保持することができる。   In addition, the liquid stored in the heat storage device 30 is hermetically communicated and heated to evaporate by heating and supplied to the heat storage device 30, while the gas supplied from the heated heat storage device 30 is condensed to form a liquid. Is further provided. As a result, the reactant (calcium hydroxide) is heated and dehydrated in the heat storage device 30, and the gas supplied from the heat storage device 30 is condensed in the evaporative condensing device 24 when the heat storage material 30 a is regenerated (heat storage). The That is, if the pressure of the gas decreases in the series of spaces composed of the heat storage device 30 and the evaporation condensing device 24 due to the condensation and falls below the atmospheric pressure, the heat exchange unit 31 is compressed by the atmospheric pressure and the heat storage material 30a. Can be maintained.

また、内筒２１は、第１の排気管（エンジン１１から分岐点までのメイン排気管１２、サブ排気管１４、および合流点以降のメイン排気管１２から構成されている。）の途中に連通して設けられサブ触媒部３５と蓄熱装置３０が内部に収納されている。外筒２２は、内筒２１を覆って同軸に配設されるとともに内筒２１との間に軸方向に沿って形成され一端が第１の排気管と接続され他端が閉塞された外側空間Ｒ２を備えている。内筒２１内に形成されている内側空間Ｒ１と外側空間Ｒ２は、連通穴２１ａ２を介して連通する。蒸発凝縮装置２４は、外筒２２に当接して設けられ蓄熱装置３０と気密的に連通され、かつ内部の液体を加熱することで蒸発させて蓄熱装置３０に供給し一方加熱された蓄熱装置３０から供給される気体を凝縮させて液体を生成して内部に貯めるものである。そして、蓄熱装置３０で放熱させる場合、排気ガスを内側空間Ｒ１を介さないで外側空間Ｒ２に直接流入し蒸発凝縮装置２４を加熱させ、その後連通穴２１ａ２を通って内側空間Ｒ１に流入させサブ触媒部３５および蓄熱装置３０を通って流出させ、一方、蓄熱装置３０で蓄熱させる場合、排気ガスを内側空間Ｒ１に直接流入しサブ触媒部３５および蓄熱装置３０を通って流出させるように構成されている。   Further, the inner cylinder 21 communicates in the middle of the first exhaust pipe (the main exhaust pipe 12 from the engine 11 to the branch point, the sub exhaust pipe 14, and the main exhaust pipe 12 after the junction). The sub catalyst part 35 and the heat storage device 30 are housed inside. The outer cylinder 22 covers the inner cylinder 21 and is disposed coaxially, and is formed along the axial direction between the inner cylinder 21 and has one end connected to the first exhaust pipe and the other end closed. R2 is provided. The inner space R1 and the outer space R2 formed in the inner cylinder 21 communicate with each other through a communication hole 21a2. The evaporative condensing device 24 is provided in contact with the outer cylinder 22 and is hermetically communicated with the heat storage device 30, evaporates by heating the liquid inside, is supplied to the heat storage device 30, and is heated while being heated. The gas supplied from is condensed to generate a liquid and stored inside. When the heat storage device 30 dissipates heat, the exhaust gas directly flows into the outer space R2 without passing through the inner space R1, heats the evaporation condenser 24, and then flows into the inner space R1 through the communication hole 21a2. The exhaust gas is directly flowed into the inner space R1 and flows out through the sub-catalyst unit 35 and the heat storage device 30 when flowing out through the portion 35 and the heat storage device 30, while storing heat in the heat storage device 30. Yes.

したがって、サブ触媒部３５を暖機するにあたって、燃焼装置からの比較的低温の排気ガスを内側空間Ｒ１を介さないで外側空間Ｒ２に直接流入し蒸発凝縮装置２４を加熱させ、蒸発凝縮装置２４内部の液体を加熱することで蒸発させて蓄熱装置３０に供給し蓄熱材３０ａと液体とが化学反応して発熱して放熱する。その熱により蓄熱装置３０に当接するサブ触媒部３５が加熱される。なお、蒸発凝縮装置２４で熱交換した後の排気ガスは、連通穴２１ａ２を通って内側空間Ｒ１に流入しサブ触媒部３５および蓄熱装置３０で加熱されて流出する。   Therefore, when the sub-catalyst portion 35 is warmed up, the relatively low temperature exhaust gas from the combustion device flows directly into the outer space R2 without passing through the inner space R1, and the evaporation condensing device 24 is heated. The liquid is evaporated by heating and supplied to the heat storage device 30, and the heat storage material 30a and the liquid react chemically to generate heat and dissipate heat. The sub-catalyst portion 35 that contacts the heat storage device 30 is heated by the heat. The exhaust gas after heat exchange in the evaporative condenser 24 flows into the inner space R1 through the communication hole 21a2, is heated by the sub catalyst part 35 and the heat storage device 30, and flows out.

一方、サブ触媒部３５が暖機された後、エンジン１１からの比較的高温の排気ガスを内側空間Ｒ１に直接流入しサブ触媒部３５および蓄熱装置３０を通過させることで、液体と化学反応した蓄熱材３０ａは、排気ガスの熱により液体が気体化して分離する化学反応（吸熱反応）を起こして蓄熱する。このとき、蓄熱装置３０から蒸発凝縮装置２４に供給された気体は凝縮されて液体となり蒸発凝縮装置２４内部に貯められる。   On the other hand, after the sub-catalyst portion 35 is warmed up, the relatively hot exhaust gas from the engine 11 directly flows into the inner space R1 and passes through the sub-catalyst portion 35 and the heat storage device 30, thereby chemically reacting with the liquid. The heat storage material 30a stores a heat by causing a chemical reaction (endothermic reaction) in which the liquid is gasified and separated by the heat of the exhaust gas. At this time, the gas supplied from the heat storage device 30 to the evaporation condensing device 24 is condensed into a liquid and stored in the evaporation condensing device 24.

このように、蓄熱装置３０で放熱する際、エンジン１１からの比較的低温の排気ガスを使用して蒸発凝縮装置２４を加熱して内部の液体を蒸発することで、蓄熱装置３０に供給する気体を十分確保することができる。よって、蓄熱装置３０での発熱すなわち放熱が十分な高温とすることができ、蓄熱装置３０で十分高温な放熱を維持することができる。   As described above, when the heat storage device 30 dissipates heat, the gas supplied to the heat storage device 30 by heating the evaporation condensing device 24 using the relatively low temperature exhaust gas from the engine 11 and evaporating the liquid inside. Can be secured sufficiently. Therefore, heat generation at the heat storage device 30, that is, heat dissipation, can be set to a sufficiently high temperature, and the heat storage device 30 can maintain heat dissipation at a sufficiently high temperature.

また、サブ触媒部３５と蓄熱装置３０の外側に、内側から外側に順番に内筒２１、外筒２２、蒸発凝縮装置２４を同軸に配設（並設）できるので、触媒暖機装置２０自体を小型化することができる。よって、触媒暖機装置２０において、蓄熱装置３０で十分高温な放熱を維持しながら、装置自体を小型化することができる。   Further, since the inner cylinder 21, the outer cylinder 22, and the evaporative condensing device 24 can be coaxially arranged (in parallel) on the outer side of the sub catalyst unit 35 and the heat storage device 30 in order from the inner side to the outer side, the catalyst warm-up device 20 itself. Can be miniaturized. Therefore, in the catalyst warm-up device 20, the device itself can be reduced in size while maintaining sufficiently high heat dissipation in the heat storage device 30.

また、サブ触媒部３５および蓄熱装置３０は蒸発凝縮装置２４の内側に配設されている。これによれば、触媒暖機装置２０の軸方向の長さをより短縮できるので、装置自体をより小型化することができる。   Further, the sub catalyst unit 35 and the heat storage device 30 are disposed inside the evaporation condensing device 24. According to this, since the axial length of the catalyst warm-up device 20 can be further shortened, the device itself can be further downsized.

また、外側空間Ｒ２は、排気ガスを導入する導入口４１ａを設けるとともに排気ガスを連通穴２１ａ２から導出する折り返し流路４１を備えており、折り返し流路４１は蒸発凝縮装置２４の内側に配設されている。これによれば、排気ガスの流路長をより長く確保することができるので、排気ガスの熱交換効率を高く維持することができる。   In addition, the outer space R2 is provided with an inlet 41a for introducing exhaust gas, and is provided with a return channel 41 through which the exhaust gas is led out from the communication hole 21a2, and the return channel 41 is disposed inside the evaporation condensing device 24. Has been. According to this, since it is possible to secure a longer exhaust gas flow path length, it is possible to maintain high heat exchange efficiency of the exhaust gas.

また、連通穴２１ａ２は内筒２１の排気ガスに係る上流部に設けられている。これによれば、蒸発凝縮装置２４で熱交換した後の排気ガスが、連通穴２１ａ２を通ってサブ触媒部３５の上流から内筒２１内に流入させることができ、排気ガスを確実に浄化することができる。   Further, the communication hole 21 a 2 is provided in an upstream portion related to the exhaust gas of the inner cylinder 21. According to this, the exhaust gas after heat exchange in the evaporative condenser 24 can flow into the inner cylinder 21 from the upstream side of the sub catalyst part 35 through the communication hole 21a2, and the exhaust gas is reliably purified. be able to.

また、蒸発凝縮装置２４は、軸方向が水平方向に沿うように配設された外筒２２を取り囲むように同軸に配設され、該蒸発凝縮装置２４の内部上部に設けられ液体を貯める第１貯水部５５と、該蒸発凝縮装置２４の内部側部に設けられ液体を貯める第２貯水部５６と、該蒸発凝縮装置２４の内部底部に設けられ液体を貯める第３貯水部５７と、を備えている。これによれば、サブ触媒部３５が暖機された後、蓄熱装置３０から蒸発凝縮装置２４に供給された気体は凝縮されて液体となり蒸発凝縮装置２４内部に貯められる際に、その液体が蒸発凝縮装置２４内部の底部だけでなく、内部上部、内部側部にも貯水することができる（蒸発凝縮装置内に分散させて貯水することができる）。よって、その後蓄熱装置３０で放熱される際に、上部、側部および底部に貯水された液体を効率よくかつ早期に蒸発させることができ、蓄熱装置３０で効率よくかつ早期に放熱することができる。   Further, the evaporative condensing device 24 is coaxially disposed so as to surround the outer cylinder 22 disposed so that the axial direction thereof is along the horizontal direction, and is provided at the upper part inside the evaporative condensing device 24 to store the liquid. A water storage unit 55; a second water storage unit 56 provided on the inner side of the evaporative condensing device 24 for storing liquid; and a third water storage unit 57 provided on the inner bottom of the evaporative condensing device 24 for storing liquid. ing. According to this, after the sub-catalyst portion 35 is warmed up, the gas supplied from the heat storage device 30 to the evaporative condensing device 24 is condensed and becomes liquid, and the liquid evaporates when stored in the evaporative condensing device 24. Water can be stored not only at the bottom inside the condensing device 24 but also at the internal upper part and the internal side (can be dispersed and stored in the evaporation condensing device). Therefore, when the heat is then radiated by the heat storage device 30, the liquid stored in the upper, side and bottom portions can be efficiently and quickly evaporated, and the heat storage device 30 can be radiated efficiently and early. .

また、蒸発凝縮装置２４は、外筒２２に当接する内周壁５１と内周壁５１と空間をおいて配設された外周壁５２とが備えられ、第１貯水部５５は、内周壁５１と外周壁５２との間に介装されたリブ５５ａによって少なくとも形成された溝５５ｂから構成され、第２貯水部５６は、内周壁５１と外周壁５２との間に介装されて上方に向けて開放された樋状部材５６ａによって構成され、第３貯水部５７は、内周壁５１と外周壁５２との間に介装されたリブ５７ａによって形成された溝５７ｂから構成されている。これによれば、外筒２２から内周壁５１に伝達された排気ガスの熱が、リブ５５ａ，５７ａや樋状部材５６ａを介して外周壁５２に伝達され、蓄熱装置３０で放熱される際に、上部、側部および底部に貯水された液体をより効率よくかつ早期に蒸発させることができる。   The evaporative condensing device 24 includes an inner peripheral wall 51 that contacts the outer cylinder 22, an inner peripheral wall 51, and an outer peripheral wall 52 that is disposed with a space therebetween, and the first water reservoir 55 includes the inner peripheral wall 51 and the outer peripheral wall 51. The second water reservoir 56 is interposed between the inner peripheral wall 51 and the outer peripheral wall 52 and is opened upward. The groove 55b is formed by at least a rib 55a interposed between the inner wall 51 and the wall 52. The third water storage part 57 is constituted by a groove 57b formed by a rib 57a interposed between the inner peripheral wall 51 and the outer peripheral wall 52. According to this, when the heat of the exhaust gas transmitted from the outer cylinder 22 to the inner peripheral wall 51 is transmitted to the outer peripheral wall 52 via the ribs 55 a and 57 a and the flange-shaped member 56 a and is radiated by the heat storage device 30. In addition, the liquid stored in the top, side and bottom can be evaporated more efficiently and quickly.

また、触媒暖機システムは、触媒暖機装置２０と、第１の排気管に並設され触媒暖機装置２０をバイパスする第２の排気管（分岐点から合流点までのメイン排気管１２のことをいっており、第１の排気管に並設され触媒暖機装置２０をバイパスするものである。）と、第１の排気管と第２の排気管との合流点より排気ガス流の下流の第１の排気管に設けられ排気ガスを浄化する触媒からなるメイン触媒部１３と、を備えた。これによれば、メイン触媒部１３を暖機するにあたって、最初に、エンジン１１からの比較的低温の排気ガスを触媒暖機装置２０の内側空間Ｒ１を介さないで外側空間Ｒ２に直接流入し蒸発凝縮装置２４を加熱させ、蒸発凝縮装置２４内部の液体を加熱することで蒸発させて蓄熱装置３０に供給し蓄熱材３０ａと液体とが化学反応して発熱して放熱する。その熱により蓄熱装置３０に当接するサブ触媒部３５が加熱される。サブ触媒部３５が加熱され活性温度域に達すると、触媒反応によりサブ触媒部３５がさらに加熱される。よって、蒸発凝縮装置２４で熱交換した後の排気ガスは、連通穴２１ａ２を通って内側空間Ｒ１に流入しサブ触媒部３５および蓄熱装置３０で加熱されて流出し、その後メイン触媒部１３に到達し加熱する。その後、メイン触媒部１３の温度が活性温度域になれば、エンジン１１からの排気ガスを第２の排気管を介してメイン触媒部１３に流通させ、触媒反応によりメイン触媒部１３が加熱される。したがって、メイン触媒部１３がサブ触媒部３５より大型であり、かつメイン触媒部１３を蓄熱装置３０で直接加熱するようなシステムと比較して、蓄熱装置３０を小さくすることができ、触媒暖機装置２０自体ひいては触媒暖機システムを小型化することができる。   Further, the catalyst warm-up system includes a catalyst warm-up device 20 and a second exhaust pipe (in the main exhaust pipe 12 from the branch point to the merge point) that is provided in parallel with the first exhaust pipe and bypasses the catalyst warm-up device 20. In other words, it is arranged in parallel with the first exhaust pipe and bypasses the catalyst warm-up device 20.), and the exhaust gas flow from the confluence of the first exhaust pipe and the second exhaust pipe And a main catalyst part 13 made of a catalyst for purifying exhaust gas provided in the downstream first exhaust pipe. According to this, when warming up the main catalyst unit 13, first, a relatively low temperature exhaust gas from the engine 11 flows directly into the outer space R <b> 2 without passing through the inner space R <b> 1 of the catalyst warming device 20 and evaporates. The condensing device 24 is heated, and the liquid inside the evaporative condensing device 24 is heated to be evaporated and supplied to the heat accumulating device 30, and the heat accumulating material 30a and the liquid chemically react to generate heat to dissipate heat. The sub-catalyst portion 35 that contacts the heat storage device 30 is heated by the heat. When the sub catalyst part 35 is heated and reaches the activation temperature range, the sub catalyst part 35 is further heated by the catalytic reaction. Therefore, the exhaust gas after the heat exchange in the evaporative condenser 24 flows into the inner space R1 through the communication hole 21a2, is heated by the sub-catalyst portion 35 and the heat storage device 30, and then reaches the main catalyst portion 13. And heat. Thereafter, when the temperature of the main catalyst portion 13 becomes the activation temperature range, the exhaust gas from the engine 11 is circulated to the main catalyst portion 13 through the second exhaust pipe, and the main catalyst portion 13 is heated by the catalytic reaction. . Therefore, as compared with a system in which the main catalyst unit 13 is larger than the sub catalyst unit 35 and the main catalyst unit 13 is directly heated by the heat storage device 30, the heat storage device 30 can be made smaller, and the catalyst warm-up is performed. The apparatus 20 itself and thus the catalyst warm-up system can be reduced in size.

なお、上述した実施形態では、反応器３０は、蒸発凝縮装置２４の内側でなく軸方向外側にずらして位置するように配設するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the reactor 30 may be disposed so as to be shifted to the outside in the axial direction instead of the inside of the evaporative condenser 24.

また、上述した実施形態では、熱交換部３１は内側に反るような構造としてもよい。これによれば、熱交換部３１を前記直交方向により確実に収縮変形させることができる。   In the above-described embodiment, the heat exchanging portion 31 may have a structure that warps inward. According to this, the heat exchange part 31 can be reliably contracted and deformed in the orthogonal direction.

１１…エンジン、１２…メイン排気管（排気管）、１３…メイン触媒部、１４…サブ排気管、１５…切替装置１５、２０…触媒暖機装置、２１…内筒、２１ａ２…連通穴、２２…外筒、２３…反応器、２４…蒸発凝縮装置、３０…蓄熱装置、３０ａ…蓄熱材、３１…熱交換部、３２…連結部、３５…サブ触媒部（触媒部）、３５ａ…触媒層、４１…折り返し流路、５５…第１貯水部、５５ａ…リブ、５５ｂ…溝、５６…第２貯水部、５６ａ…樋状部材、５６ｂ…溝、５７…第３貯水部、５７ａ…リブ、内側空間…Ｒ１、外側空間…Ｒ２、Ｒ３…環状空間。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Engine, 12 ... Main exhaust pipe (exhaust pipe), 13 ... Main catalyst part, 14 ... Sub exhaust pipe, 15 ... Switching apparatus 15, 20 ... Catalyst warm-up apparatus, 21 ... Inner cylinder, 21a2 ... Communication hole, 22 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Outer cylinder, 23 ... Reactor, 24 ... Evaporative condensation apparatus, 30 ... Heat storage device, 30a ... Heat storage material, 31 ... Heat exchange part, 32 ... Connection part, 35 ... Sub catalyst part (catalyst part), 35a ... Catalyst layer , 41 ... turn-back channel, 55 ... first water storage section, 55a ... rib, 55b ... groove, 56 ... second water storage section, 56a ... bowl-shaped member, 56b ... groove, 57 ... third water storage section, 57a ... rib, Inner space: R1, outer space: R2, R3: annular space.

Claims (3)

燃焼装置から排出される排気ガスが流通する排気管の途中に設けられ前記排気ガスを浄化する触媒からなる触媒部と、前記触媒部と当接して設けられ液体と化学反応して発熱する蓄熱材が充填された蓄熱装置と、を備えた触媒暖機装置において、
前記蓄熱装置は、弾性がありかつ熱伝導性が高い部材で中空かつ平板状に形成され内部に前記蓄熱材が充填されている複数の熱交換部を備え、
前記触媒部は、金属担体に触媒を担持させて平板状に形成されるとともに前記熱交換部と互いに広い面で当接する複数の触媒層を備え、
前記熱交換部と前記触媒層が交互に当接して層状に重なり、隣り合う前記熱交換部は連結部で連通されており、
前記触媒暖機装置は、前記蓄熱装置と気密的に連通され、かつ前記蓄熱装置で蓄熱させる場合、内部に貯められた前記液体を前記排気ガスにより加熱することで蒸発させて前記蓄熱装置に供給し、一方、前記蓄熱装置で放熱させる場合、前記排気ガスにより加熱された前記蓄熱装置から供給される気体を凝縮させて前記液体を生成して内部に貯めるように構成された蒸発凝縮装置をさらに備えたことを特徴とする触媒暖機装置。 A catalyst part made of a catalyst for purifying the exhaust gas provided in the middle of an exhaust pipe through which exhaust gas discharged from the combustion device circulates, and a heat storage material that comes in contact with the catalyst part and generates heat by chemically reacting with the liquid A catalyst warm-up device comprising a heat storage device filled with
The heat storage device includes a plurality of heat exchanging portions that are hollow and flat with a member having elasticity and high thermal conductivity and filled with the heat storage material therein,
The catalyst unit includes a plurality of catalyst layers that are formed in a flat plate shape with a catalyst supported on a metal carrier and are in contact with the heat exchange unit on a wide surface ,
The heat exchanging portions and the catalyst layers are alternately abutted and overlapped in layers, and the adjacent heat exchanging portions are communicated with each other at a connecting portion,
When the catalyst warm-up device is in airtight communication with the heat storage device and stores heat in the heat storage device, the liquid stored therein is evaporated by heating with the exhaust gas and supplied to the heat storage device On the other hand, when the heat storage device radiates heat, an evaporation condensing device configured to condense the gas supplied from the heat storage device heated by the exhaust gas to generate the liquid and store it inside is further provided. the catalyst warm-up apparatus characterized by comprising. 請求項１において、前記蒸発凝縮装置は筒状に形成され、前記蒸発凝縮装置の内側には前記触媒部および前記蓄熱装置が配設されていることを特徴とする触媒暖機装置。 2. The catalyst warm-up device according to claim 1, wherein the evaporative condensing device is formed in a cylindrical shape, and the catalyst unit and the heat storage device are disposed inside the evaporative condensing device. 請求項１または請求項２において、前記蒸発凝縮装置の内側に配設され、かつ、前記蓄熱装置で蓄熱させる場合、前記排気ガスを流入させないで、一方、前記蓄熱装置で放熱させる場合、前記排気ガスを流入させ前記蒸発凝縮装置を加熱して流出させるように構成された外側空間と、
内部に前記触媒部および前記蓄熱装置が配置され、かつ、前記蓄熱装置で蓄熱させる場合、前記排気ガスを前記外側空間を介さないで流入させ前記触媒部および前記蓄熱装置を加熱して流出させ、一方、前記蓄熱装置で放熱させる場合、前記外側空間を通った排気ガスを流入させ前記触媒部および前記蓄熱装置を加熱して流出させるように構成された内側空間と、
を備えたことを特徴とする触媒暖機装置。 3. The exhaust gas according to claim 1 , wherein the exhaust gas is disposed inside the evaporative condensing device and is stored by the heat storage device. An outer space configured to flow gas and heat and evaporate the evaporative condenser; and
When the catalyst unit and the heat storage device are disposed inside, and the heat storage device stores heat, the exhaust gas flows in without passing through the outer space, and the catalyst unit and the heat storage device are heated to flow out, On the other hand, when dissipating heat with the heat storage device, an inner space configured to flow exhaust gas through the outer space and heat the catalyst unit and the heat storage device to flow out,
The catalyst warm-up device characterized by comprising a.
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