(57)【要約】【課題】反応材の再生に要する時間を低減することができる化学蓄熱装置を提供する。【解決手段】制御部３０は、第１の流路２０を開弁することで、第１の吸着器１３から反応器１２へＮＨ３を送り反応器１２で発熱させる。反応器１２での発熱の後、制御部３０は、第１の流路２０を閉弁するとともに、第２の流路５０を開弁することで、反応器１２からのＮＨ３を第２の吸着器４０で吸着させる。次に、制御部３０は、第３の流路５１を開弁することで、加熱源６０で加熱されてＮＨ３を脱離させる第２の吸着器４０から、ＮＨ３を第１の吸着器１３へ送る。【選択図】図３
2018169126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱対象物を加熱する化学蓄熱装置であって、
反応媒体と化学反応して熱を発生させる反応材を有する反応器と、
前記反応媒体を吸着する第１の吸着材を有する第１の吸着器と、
前記第１の吸着器とは異なる箇所に配置され、前記加熱対象物とは異なるものであって当該加熱対象物より高温となる加熱源に接続され、前記反応媒体を吸着する第２の吸着材を有する第２の吸着器と、
前記反応器と前記第１の吸着器との間の第１の流路、前記反応器と前記第２の吸着器との間の第２の流路、及び前記第１の吸着器と前記第２の吸着器との間の第３の流路をそれぞれ開閉する開閉弁と、
前記開閉弁を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１の流路を開弁することで、前記第１の吸着器から前記反応器へ前記反応媒体を送り、前記反応器で発熱させ、
前記反応器での発熱の後、前記第１の流路を閉弁するとともに、前記第２の流路を開弁することで、前記反応器からの前記反応媒体を前記第２の吸着器で吸着させ、
前記第２の吸着器で前記反応媒体を吸着させた後、前記第３の流路を開弁することで、前記加熱源で加熱されて前記反応媒体を脱離させる前記第２の吸着器から、前記反応媒体を前記第１の吸着器へ送る、化学蓄熱装置。
【請求項２】
前記第２の吸着器の圧力を検出する圧力検出器を更に備え、
前記制御部は、前記圧力検出器によって検出された前記第２の吸着器の圧力に基づいて、前記第３の流路を開弁し、且つ、前記第１の流路及び前記第２の流路を閉弁する、請求項１に記載の化学蓄熱装置。
【請求項３】
前記第１の吸着器の前記第１の吸着材は、物理吸着材である、請求項１又は２に記載の化学蓄熱装置。
【請求項４】
前記開閉弁は、第１の流路を開閉する第１の開閉弁と、前記第２の流路を開閉する第２の開閉弁と、前記第３の流路を開閉する第３の開閉弁と、を備える、請求項１〜３の何れか一項に記載の化学蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の化学蓄熱装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の化学蓄熱装置は、反応媒体としてのアンモニア（ＮＨ３）の固定化及び脱離が可能な吸着材を有する吸着器と、この吸着器と配管を介して接続され、ＮＨ３との化学反応により発熱すると共に熱源からの余剰熱によりＮＨ３を脱離させる反応材を有する反応器と、配管に設けられたバルブとを備えている。
【０００３】
エンジンの始動時には、バルブを開放させることで、吸着器の吸着材から脱離したＮＨ３が配管を通じて反応器に供給される。そして、ＮＨ３と反応材との化学反応によって当該反応材が発熱し、その熱により加熱対象物が加熱される（発熱反応）。加熱対象物の加熱後には、加熱対象物の余剰熱によって反応材からＮＨ３が脱離する。そして、そのＮＨ３が配管を通じて吸着材に再び固定されることで、ＮＨ３が吸着器に回収される（再生反応）。その後、バルブが閉止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−７２５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術においては、加熱対象物の熱により反応材の再生を行っている。しかしながら、当該熱だけでは反応材を再生するための熱量が不足し、結果的に反応材の再生に時間がかかる場合がある。従って、反応材の再生に要する時間を低減することが求められていた。
【０００６】
本発明の目的は、反応材の再生に要する時間を低減することができる化学蓄熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る化学蓄熱装置は、加熱対象物を加熱する化学蓄熱装置であって、反応媒体と化学反応して熱を発生させる反応材を有する反応器と、反応媒体を吸着する第１の吸着材を有する第１の吸着器と、第１の吸着器とは異なる箇所に配置され、加熱対象物とは異なるものであって当該加熱対象物より高温となる加熱源に接続され、反応媒体を吸着する第２の吸着材を有する第２の吸着器と、反応器と第１の吸着器との間の第１の流路、反応器と第２の吸着器との間の第２の流路、及び第１の吸着器と第２の吸着器との間の第３の流路をそれぞれ開閉する開閉弁と、開閉弁を制御する制御部と、を備え、制御部は、第１の流路を開弁することで、第１の吸着器から反応器へ反応媒体を送り、反応器で発熱させ、反応器での発熱の後、第１の流路を閉弁するとともに、第２の流路を開弁することで、反応器からの反応媒体を第２の吸着器で吸着させ、第２の吸着器で反応媒体を吸着させた後、第３の流路を開弁することで、加熱源で加熱されて反応媒体を脱離させる第２の吸着器から、反応媒体を第１の吸着器へ送る。
【０００８】
このような化学蓄熱装置は、反応器、及び第１の吸着器に加え、第１の吸着器とは異なる箇所に配置される第２の吸着材を備える。反応器と第１の吸着器との間は第１の流路で接続され、反応器と第２の吸着器との間は第２の流路で接続され、第１の吸着器と第２の吸着器との間は第３の流路で接続されている。それぞれの流路は制御部の制御に従い、開閉弁で開閉される。このような構成に対して、制御部は、第１の流路を開弁することで、第１の吸着器から反応器へ反応媒体を送り反応器で発熱させる。これにより、反応媒体は、第１の吸着器から反応器へ移動する。このような反応器での発熱の後、制御部は、第１の流路を閉弁するとともに、第２の流路を開弁することで、反応器からの反応媒体を第２の吸着器で吸着させる。このとき、第２の吸着器の圧力を第１の吸着器の圧力より低くしておくことで、反応器から第１の吸着器へ反応媒体を送るよりも、短時間で反応器から第２の吸着器へ反応媒体を送ることができる。次に、制御部は、第３の流路を開弁することで、加熱源で加熱されて反応媒体を脱離させる第２の吸着器から、反応媒体を第１の吸着器へ送る。ここで、第２の吸着器が接続される加熱源は、加熱対象物とは異なるものであって、且つ、反応器の加熱対象物より高温となる。従って、第２の吸着器は、加熱源から十分な熱を付与されて、反応媒体を第２の吸着材から速やかに脱離させて、第１の吸着器へ送ることができる。以上により、反応材の再生に要する時間を低減することができる。
【０００９】
化学蓄熱装置は、第２の吸着器の圧力を検出する圧力検出器を更に備え、制御部は、圧力検出器によって検出された第２の吸着器の圧力に基づいて、第３の流路を開弁し、且つ、第１の流路及び第２の流路を閉弁してよい。このように、第２の吸着器の圧力に基づくことで、制御部は、適切なタイミングにて第２の吸着器から反応媒体を第１の吸着器へ戻すことができる。
【００１０】
第１の吸着器の第１の吸着材は、物理吸着材であってよい。これにより、第１の吸着器に対して別途加熱器を設けることなく、第１の吸着器は、圧力差に基づいて、反応器に対して反応媒体を送ることができる。
【００１１】
開閉弁は、第１の流路を開閉する第１の開閉弁と、第２の流路を開閉する第２の開閉弁と、第３の流路を開閉する第３の開閉弁と、を備えてよい。このように、流路ごとに第１の開閉弁、第２の開閉弁、及び第３の開閉弁を分けておくことで、制御部は、状況に合わせて個別に開閉弁の制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、反応材の再生に要する時間を低減することができる化学蓄熱装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る化学蓄熱装置を備えたオイル循環システムを示す概略構成図である。
【図２】本実施形態の化学蓄熱装置の制御部の制御処理の内容を示すフロー図である。
【図３】開閉弁の開閉状況を示す模式図である。
【図４】開閉弁の開閉状況を示す模式図である。
【図５】反応材及び第２の吸着材の平衡温度と平衡圧力の関係を示すグラフである。
【図６】反応器の加熱対象となるオイルの温度、及び第２の吸着器へ熱を与える加熱源の温度の時間経過に伴う推移を示すグラフである。
【図７】変形例に係る化学蓄熱装置の開閉弁及び流路の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る化学蓄熱装置を備えたオイル循環システムを示す概略構成図である。図１において、オイル循環システム１は、内燃機関であるエンジン３を搭載した車両Ｓに具備されている。車両Ｓのオイル循環システム１は、オイル循環系統２と、化学蓄熱装置１１と、を備えている。
【００１６】
オイル循環系統２は、エンジン３内の各部を潤滑するためのオイルを循環させる。オイル循環系統２は、オイルパン８と、オイルポンプ９と、オイルクーラ１０とを備えている。オイルパン８は、オイルを溜めておく。エンジン３内の各部を流れたオイルは、配管１５を介してオイルパン８に戻る。オイルポンプ９は、オイルパン８に溜められたオイルを吸い上げてエンジン３に向けて圧送する。オイルクーラ１０は、冷却水とオイルとの間で熱交換可能な機器である。オイルクーラ１０は、オイルの温度が高くなり過ぎたときに、冷却水によりオイルを所定温度に冷却する。オイルクーラ１０を通過したオイルは、オイル配管１６，１７を介してエンジン３に供給される。なお、オイルを冷却する理由は、オイルの過昇温による劣化を防ぐためである。
【００１７】
化学蓄熱装置１１は、電力等の外部エネルギーを必要とせずに、オイルを加熱（暖機）する。具体的には、化学蓄熱装置１１は、反応媒体を第１の吸着器１３（後述）に蓄えると共に、反応媒体を反応器１２に供給して反応材１８と反応媒体とを化学反応させ、その時の反応熱によりオイルを加熱する。即ち、化学蓄熱装置１１は、可逆的な化学反応を利用して、オイルからの熱を蓄えると共にオイルに熱を供給する装置である。本実施形態では、反応媒体はアンモニア（ＮＨ３）である。
【００１８】
化学蓄熱装置１１は、反応器１２と、第１の吸着器１３と、第２の吸着器４０と、反応媒体流通系１４と、開閉弁７０と、を備えている。反応器１２は、例えばエンジン３の外壁面に取り付けられ固定されている。反応器１２は、オイルが流れるオイル配管１６を介してオイルクーラ１０と接続されていると共に、オイルが流れるオイル配管１７を介してエンジン３と接続されている。反応器１２は、オイルに対して熱交換可能に配置されている。
【００１９】
反応器１２は、ＮＨ３が供給されるとＮＨ３との化学反応により発熱すると共にオイルの熱が与えられるとＮＨ３を脱離する反応材１８を含んでいる。反応材１８としては、組成式ＭＸａで表されるハロゲン化物が用いられる。Ｍは、Ｍｇ、ＣａまたはＳｒ等のアルカリ土類金属、若しくはＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｕまたはＺｎ等の遷移金属である。Ｘは、Ｃｌ、ＢｒまたはＩ等である。ａは、Ｍの価数により特定される数であり、２〜３である。
【００２０】
第１の吸着器１３は、ＮＨ３を貯蔵する貯蔵器である。第１の吸着器１３は、ＮＨ３の物理吸着及び脱離が可能な第１の吸着材１９を含んでいる。第１の吸着材１９としては、活性炭、カーボンブラック、メソポーラスカーボン、ナノカーボンまたはゼオライト等の物理吸着材が用いられる。第１の吸着器１３は、ＮＨ３を第１の吸着材１９に物理吸着させることで、ＮＨ３を貯蔵する。
【００２１】
第２の吸着器４０は、第１の吸着器１３とは異なる箇所に配置される。また、第２の吸着器４０は、反応器１２が加熱対象物としているオイルとは異なるものであって当該加熱対象物より高温となる加熱源６０に接続されている。本実施形態では、加熱源６０としてエンジン３からの排ガス（排ガスが流れる配管５５）が採用されている。従って、第２の吸着器４０は、配管５５に接続されている。第２の吸着器４０は、ＮＨ３を吸着及び脱離が可能な第２の吸着材４１を有する。
【００２２】
第２の吸着材４１としては、組成式ＭＸａで表されるハロゲン化物が用いられる。Ｍは、Ｍｇ、ＣａまたはＳｒ等のアルカリ土類金属、若しくはＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｕまたはＺｎ等の遷移金属である。Ｘは、Ｃｌ、ＢｒまたはＩ等である。ａは、Ｍの価数により特定される数であり、２〜３である。このように、第２の吸着材４１は、反応器１２の反応材１８として例示されたものを化学吸着材として採用している。ただし、第２の吸着材４１は、反応器１２の反応材１８とは吸着特性が異なるものを採用している。第２の吸着材４１は、同じ温度において、反応器１２の反応材１８よりも平衡圧力が低い。すなわち、第２の吸着材４１は、反応材１８よりも、高温高圧条件でＮＨ３を吸着可能である。第２の吸着材４１は、平衡温度以下ではＮＨ３を吸着し、加熱源６０からの熱で加熱されて平衡温度を超えたときにＮＨ３を脱離させる。
【００２３】
反応媒体流通系１４は、反応器１２、第１の吸着器１３及び第２の吸着器４０間でＮＨ３を流通させる。具体的には、反応媒体流通系１４は、反応器１２と第１の吸着器１３との間の第１の流路２０、反応器１２と第２の吸着器４０との間の第２の流路５０、及び第１の吸着器１３と第２の吸着器４０との間の第３の流路５１を備えている。
【００２４】
開閉弁７０は、第１の流路２０、第２の流路５０、及び第３の流路５１をそれぞれ開閉する。具体的には、開閉弁７０は、第１の流路２０に設けられる第１の開閉弁２１と、第２の流路５０に設けられる第２の開閉弁５２と、第３の流路５１に設けられる第３の開閉弁５３と、を備えている。各開閉弁は、制御部３０からの信号に基づいて開閉を切り換える電磁式の開閉弁によって構成されている。ただし、第３の開閉弁５３は、第２の吸着器４０が第１の吸着器１３より高圧となった時に開弁する差圧弁によって構成されてもよい。
【００２５】
また、化学蓄熱装置１１は、温度センサ３１と、温度センサ３２と、圧力センサ３３と、温度センサ４２と、圧力センサ（圧力検出器）４３と、を備えている。温度センサ３１は、オイルの温度を検出する。温度センサ３１は、例えばオイル配管１７内を流れるオイルの温度、つまり反応器１２よりも下流側を流れるオイルの温度を検出する。温度センサ３２は、第１の吸着器１３の温度を検出する。圧力センサ３３は、第１の吸着器１３内の圧力を検出する。温度センサ４２は、第２の吸着器４０の温度を検出する。圧力センサ４３は、第２の吸着器４０内の圧力を検出する。
【００２６】
また、化学蓄熱装置１１は、制御部３０を備えている。制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等により構成されている。制御部３０は、エンジン３が起動されたときに、ＮＨ３と反応器１２の反応材１８との化学反応によって熱を発生させてオイルを加熱するように、開閉弁７０を制御する。
【００２７】
制御部３０は、第１の流路２０の第１の開閉弁２１を開弁し、且つ、第２の流路５０の第２の開閉弁５２及び第３の流路５１の第３の開閉弁５３を閉弁することで、反応器１２へＮＨ３を送り反応器１２で発熱させる。制御部３０は、反応器１２での発熱の後、第２の流路５０の第２の開閉弁５２を開弁し、且つ、第１の流路２０の第１の開閉弁２１及び第３の流路５１の第３の開閉弁５３を閉弁することで、反応器１２からのＮＨ３を第２の吸着器４０で吸着させる。また、制御部３０は、第２の吸着器４０でＮＨ３を吸着させた後、第３の流路５１の第３の開閉弁５３を開弁し、且つ、第１の流路２０の第１の開閉弁２１及び第２の流路５０の第２の開閉弁５２を閉弁することで、加熱源６０で加熱されてＮＨ３を脱離させる第２の吸着器４０から、ＮＨ３を第１の吸着器１３へ戻す。
【００２８】
次に、図２〜図６を参照して、本実施形態の化学蓄熱装置１１の制御部３０の制御処理の内容について説明する。図２は、本実施形態の化学蓄熱装置の制御部の制御処理の内容を示すフロー図である。図３及び図４は、開閉弁の開閉状況を示す模式図である。図５は、反応材及び第２の吸着材の平衡温度と平衡圧力の関係を示すグラフである。また、図６は、反応器の加熱対象となるオイルの温度、及び第２の吸着器へ熱を与える加熱源の温度の時間経過に伴う推移を示すグラフである。図６の横軸は時間を示し、縦軸は温度を示している。また、曲線Ｇ３がオイルの温度を示し、曲線Ｇ４が加熱源の温度を示す。
【００２９】
なお、図２〜図６においては、反応材１８としてＳｒＣｌ２を用い、第２の吸着材４１としてＭｇＣｌ２を用い、第１の吸着材１９として活性炭を用いる場合を例にして説明する。例えば、図５は、反応材１８として用いられるＳｒＣｌ２、及び第２の吸着材４１として用いられるＭｇＣｌ２の平衡温度と平衡圧との関係を示すグラフである。図中、「ＳｒＣｌ２」の曲線Ｇ１よりも低温側の領域Ｅ１では、反応材１８はＮＨ３を吸着し、曲線Ｇ１よりも高温側の領域Ｅ２では、反応材１８はＮＨ３を脱離させる。図中、「ＭｇＣｌ２」の曲線Ｇ２よりも低温側の領域Ｅ３では、第２の吸着材４１はＮＨ３を吸着し、曲線Ｇ２よりも高温側の領域Ｅ４では、第２の吸着材４１はＮＨ３を脱離させる。
【００３０】
初期状態においては、開閉弁２１，５２，５３は閉じられた状態にある（図３（ａ）参照）。このとき、反応器１２及び第２の吸着器４０ではＮＨ３が空の状態にある。一方、第１の吸着器１３では、ＮＨ３が十分に吸蔵された状態にある。初期状態においてＮＨ３が十分に吸蔵されたときの第１の吸着器１３の圧力を「初期圧力Ｐ１」と称する場合がある（図５参照）。初期圧力Ｐ１は、例えば８００ｋＰａである。なお、「空の状態」とは、完全にＮＨ３が無くなっている状態でなくともよく、前回の化学蓄熱装置１１の使用時に残存したＮＨ３が存在していてもよい。
【００３１】
化学蓄熱装置１１において、エンジン３の起動直後におけるオイルの温度が低いときは、反応器１２が発熱することによってオイルの加熱が行われる（ステップＳ１０）。Ｓ１０では、制御部３０は、第１の流路２０の第１の開閉弁２１を開弁し、且つ、第２の流路５０の第２の開閉弁５２及び第３の流路５１の第３の開閉弁５３を閉弁することで、反応器１２へＮＨ３を送り反応器１２で発熱させる（図３（ｂ）参照）。第１の開閉弁２１が開弁されると、第１の吸着器１３と反応器１２との圧力差によって、第１の吸着器１３の第１の吸着材１９からＮＨ３が脱離し、そのＮＨ３が第１の流路２０を通って反応器１２に供給される。そして、反応器１２の反応材１８とＮＨ３とが化学反応（化学吸着）して熱が発生する。つまり、下記の反応式（Ａ）における左辺から右辺への反応（発熱反応）が起こる。そして、反応器１２内において、反応材１８から発生した熱がオイルに伝えられ、オイルが加熱（暖機）される。暖められたオイルは、オイル配管１７を通ってエンジン３内の各部に送られる。
ＳｒＣｌ２＋ｘＮＨ３  ⇔  Ｓｒ（ＮＨ３）ｘＣｌ２＋熱      …（Ａ）
【００３２】
これにより、第１の吸着器１３のＮＨ３が反応器１２へ移動し、所定時間が経過すると、反応器１２と第１の吸着器１３の圧力が等しくなり、ＮＨ３の移動が完了する。このときの圧力を「平衡圧力Ｐ２」と称する場合がある（図５参照）。平衡圧力Ｐ２は、例えば４００ｋＰａである。反応器１２及び第１の吸着器１３が平衡圧力Ｐ２となった場合、開閉弁２１を閉弁としてよい。平衡圧力Ｐ２での反応材１８の温度は、平衡温度Ｔ１となる（図５参照）。なお、時間の経過と共に加熱源６０の温度も徐々に上がっていくことで、第２の吸着器４０の温度も上昇する。なお、Ｓ１０では、「反応器１２の圧力＞第２の吸着器４０の圧力＞第１の吸着器１３の圧力」という状態では、制御部３０は、第２の開閉弁５２及び第３の開閉弁５３はどちらも開としてよい。
【００３３】
その後、エンジン３が起動した後は、オイルの温度が上昇し、当該オイルの温度は所定温度Ｔ２で一定となる（図６参照）。このとき、反応器１２の温度が、高い温度である所定温度Ｔ２となる事で、当該反応器１２の温度・圧力条件が、「ＳｒＣｌ２」の曲線Ｇ１の高温側の領域Ｅ２に属す状態となる。当該状態では、反応器１２の反応材１８からＮＨ３が脱離する。つまり、上記の反応式（Ａ）における右辺から左辺への反応（再生反応）が起こる。このようなＮＨ３の脱離が生じることで、反応器１２内の圧力は上昇する。
【００３４】
このような状態になったら、反応器１２の反応材１８から脱離したＮＨ３を第２の吸着器４０で吸着させる（ステップＳ２０）。図４（ａ）に示すように、Ｓ２０では、制御部３０は、第２の流路５０の第２の開閉弁５２を開弁し、且つ、第１の流路２０の第１の開閉弁２１及び第３の流路５１の第３の開閉弁５３を閉弁することで、反応器１２からのＮＨ３を第２の吸着器４０で吸着させる。これにより、第２の吸着器４０の圧力が、平衡圧力Ｐ２以下の範囲で、徐々に上昇してゆく。この時の第２の吸着器４０の温度は、平衡圧力Ｐ２に対応する平衡温度Ｔ３以下である（図５参照）。第２の吸着材４１として用いられるＭｇＣｌ２においては、平衡圧力Ｐ２（４００ｋＰａ）に対する平衡温度Ｔ３は、１６０℃である。第２の吸着器４０の圧力が平衡圧力Ｐ２以下であり、温度が平衡温度Ｔ３以下の場合、第２の吸着器４０の温度・圧力条件が図５に示す領域Ｅ３に属す状態となる（ただし低温で高圧な一部の領域を除く）。従って、第２の吸着器４０は第の２の吸着材４１でＮＨ３を吸着する。
【００３５】
反応器１２から第２の吸着器４０へのＮＨ３の移動が完了した時に、第２の吸着器４０の圧力が平衡圧力Ｐ２以下（すなわち、第１の吸着器１３の圧力以下）である場合、一度開閉弁２１，５２，５３を全て閉弁とする。その後、加熱源６０の温度が高くなるに従って、第２の吸着器４０の圧力が上昇する。そして、第２の吸着器４０の圧力が平衡圧力Ｐ２以上になったら、第２の吸着器４０の第２の吸着材４１から脱離したＮＨ３を第１の吸着器１３で吸着する（ステップＳ３０）。図４（ｂ）に示すように、Ｓ３０では、制御部３０は、第３の流路５１の第３の開閉弁５３を開弁し、且つ、第１の流路２０の第１の開閉弁２１及び第２の流路５０の第２の開閉弁５２を閉弁することで、第２の吸着器４０からのＮＨ３を第１の吸着器１３で吸着させる。例えば、第２の吸着器４０の温度が、初期圧力Ｐ１に対する平衡温度Ｔ４（例えば１９０℃）以上になると、平衡圧力Ｐ２以上であれば、温度・圧力条件が図５に示す領域Ｅ４に属する条件となる。従って、第２の吸着器４０はＮＨ３を脱離させて、第１の吸着器１３がＮＨ３を吸着する。
【００３６】
その後、第２の吸着器４０及び第１の吸着器１３の圧力は、初期圧力Ｐ１まで上昇し、第２の吸着器４０から第１の吸着器１３へのＮＨ３の移動が完了する。当該状態となったら、開閉弁２１，５２，５３を全て閉弁とし、図２に示す処理が完了する。
【００３７】
なお、反応器１２から第２の吸着器４０へのＮＨ３の移動が完了した時に、第２の吸着器４０の圧力が平衡圧力Ｐ２より大きい（すなわち、第１の吸着器１３より大きい）条件である場合、開閉弁５２を閉弁とすると同時に、開閉弁５３を開弁としてよい。この場合、Ｓ３０を実行する前に、開閉弁２１，５２，５３を全て閉弁とする工程は不要となる。更に、反応器１２から第２の吸着器４０へＮＨ３を移動させている途中に、第２の吸着器の圧力が平衡圧力Ｐ２より大きくなった場合、開閉弁５２を開弁とした状態で、開閉弁５３も開弁としてよい。この時は、反応器１２から第２の吸着器４０を経由して、第１の吸着器１３へＮＨ３が移動する。
【００３８】
次に、本実施形態に係る化学蓄熱装置１１の作用・効果について説明する。
【００３９】
本実施形態に係る化学蓄熱装置１１は、反応器１２、及び第１の吸着器１３に加え、第１の吸着器１３とは異なる箇所に配置される第２の吸着器４０を備える。反応器１２と第１の吸着器１３との間は第１の流路２０で接続され、反応器１２と第２の吸着器４０との間は第２の流路５０で接続され、第１の吸着器１３と第２の吸着器４０との間は第３の流路５１で接続されている。それぞれの流路は制御部３０の制御に従い、開閉弁７０で開閉される。このような構成に対して、制御部３０は、第１の流路２０を開弁することで、第１の吸着器１３から反応器１２へＮＨ３を送り反応器１２で発熱させる。これにより、ＮＨ３は、第１の吸着器１３から反応器１２へ移動する。このような反応器１２での発熱の後、制御部３０は、第１の流路２０を閉弁するとともに、第２の流路５０を開弁することで、反応器１２からのＮＨ３を第２の吸着器４０で吸着させる。このとき、第２の吸着器４０の圧力を第１の吸着器１３の圧力より低くしておくことで、反応器１２から第１の吸着器１３へＮＨ３を送るよりも、短時間で反応器１２から第２の吸着器４０へ反応媒体を送ることができる。次に、制御部３０は、第３の流路５１を開弁することで、加熱源６０で加熱されてＮＨ３を脱離させる第２の吸着器４０から、ＮＨ３を第１の吸着器１３へ送る。ここで、第２の吸着器４０が接続される加熱源６０は、加熱対象物であるオイルとは異なるものであり、且つ、反応器１２の加熱対象物であるオイルより高温となる。従って、第２の吸着器４０は、加熱源６０から十分な熱を付与されて、ＮＨ３を第２の吸着材４１から速やかに脱離させて、第１の吸着器１３へ送ることができる。以上により、反応材１８の再生に要する時間を低減することができる。
【００４０】
また、以上のように、加熱対象物であるオイルよりも高温となる加熱源６０を用いて再生を行うため、再生時に反応器１２に加わる温度が低い場合であっても、良好な再生が可能となる。また、再生時には、反応器１２からのＮＨ３を第２の吸着器４０に吸着し、その後、高圧の第１の吸着器１３へＮＨ３を移動させている。従って、次の反応器１２での発熱時には、第１の開閉弁２１を開弁することで、高圧の第１の吸着器１３から直ちに反応器１２へＮＨ３を送ることができる。すなわち、次の反応器１２での発熱時には、第２の吸着器４０を暖める動作が不要となるため、動作の立ち上りが早くなる。また、第２の吸着器４０を加熱する加熱源６０として、エンジン３からの排ガスを利用することで、別途熱源を設ける必要がなくなるため、システム構成を簡素にすることができる。また、反応器１２から第２の吸着器４０へＮＨ３を送る際も、ポンプ等の減圧手段を用いる必要がないため、減圧の為の別途のエネルギーが不要となる。
【００４１】
化学蓄熱装置１１は、第２の吸着器４０の圧力を検出する圧力センサ４３を更に備え、制御部３０は、圧力センサ４３によって検出された第２の吸着器４０の圧力に基づいて、第３の流路５１を開弁し、且つ、第１の流路２０及び第２の流路５０を閉弁することで、第２の吸着器４０からＮＨ３を第１の吸着器１３へ戻す。このように、第２の吸着器４０の圧力に基づくことで、制御部３０は、適切なタイミングにて第２の吸着器４０からＮＨ３を第１の吸着器１３へ戻すことができる。
【００４２】
第１の吸着器１３の第１の吸着材１９は、物理吸着材である。これにより、第１の吸着器１３に対して別途加熱器を設けることなく、第１の吸着器１３は、圧力差に基づいて反応器１２に対してＮＨ３を送ることができる。
【００４３】
開閉弁７０は、第１の流路２０を開閉する第１の開閉弁２１と、第２の流路５０を開閉する第２の開閉弁５２と、第３の流路５１を開閉する第３の開閉弁５３と、を備えている。このように、流路ごとに第１の開閉弁２１、第２の開閉弁５２、及び第３の開閉弁５３を分けておくことで、制御部３０は、状況（例えば、反応器１２、第１の吸着器１３及び第２の吸着器４０の圧力・温度条件）に合わせて個別に開閉弁の制御を行うことができる。
【００４４】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００４５】
例えば、上述の実施形態では、第１の吸着器１３の第１の吸着材１９として、物理吸着材を採用していた。これに代えて、第１の吸着材１９として化学吸着材を採用してよい。この場合、第１の吸着器１３の第１の吸着材１９から、ＮＨ３を脱離させて反応器１２へ送るために、第１の吸着材１９を加熱する必要がある。よって、第１の吸着材１９を加熱するための加熱器を別途設ける。
【００４６】
また、上述の実施形態では、反応器１２の反応材１８と第２の吸着器４０の第２の吸着材４１の材料特性として、図５に示すような関係性が成り立つような組み合わせを採用した。すなわち、第２の吸着材４１として、反応材１８よりも高温・高圧側で平衡となるような材料を採用した。ただし、例えば再生時の第２の吸着器４０がマイナス温度から０℃に変化するような寒冷地で用いる場合、第２の吸着材４１として、反応材１８よりも低温・低圧側で平衡となるような材料を採用してよい。
【００４７】
上述の実施形態では、第１の流路、第２の流路、及び第３の流路に対してそれぞれ開閉弁が設けられていた。これに代えて、開閉弁を一つとした構成を採用してもよい。例えば、図７に示すように、三方弁で構成された開閉弁６５を採用してよい。この場合、流路６１及び流路６２の組み合わせが第１の流路を構成し、流路６１及び流路６３の組み合わせが第２の流路を構成し、流路６２及び流路６３の組み合わせが第３の流路を構成する。
【００４８】
加熱源は、加熱対象物より高温となるものであれば何でもよい。例えば、加熱源としてエンジンブロック等を採用してもよい。さらに、上記実施形態の化学蓄熱装置１１は、オイルを加熱しているが、加熱対象としては、特にオイルには限られず、例えば水または空気等であってもよい。このように加熱対象物が変わる場合も、加熱源としては加熱対象物よりも高温となるものを採用する。
【００４９】
上記実施形態では、反応媒体であるＮＨ３と組成式ＭＸａで表される反応材１８とを化学反応させて熱を発生させているが、反応媒体としては、特にＮＨ３には限られず、ＣＯ２またはＨ２Ｏ等を使用してもよい。反応媒体としてＣＯ２を使用する場合、ＣＯ２と化学反応させる反応材１８としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｆｅ（ＯＨ）２、Ｆｅ（ＯＨ）３、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３またはＦｅ３Ｏ４等が用いられる。反応媒体としてＨ２Ｏを使用する場合、Ｈ２Ｏと化学反応させる反応材１８としては、ＣａＯ、ＭｎＯ、ＣｕＯまたはＡｌ２Ｏ３等が用いられる。
【００５０】
また、上記実施形態では、オイルクーラ１０とエンジン３との間に反応器１２が配置されているが、特にその形態には限られず、例えばオイルパン８とオイルポンプ９との間に反応器１２を配置してもよいし、或いはオイルポンプ９とオイルクーラ１０との間に反応器１２を配置してもよい。
【００５１】
また、上記実施形態の化学蓄熱装置１１は、車両Ｓに搭載されているが、本発明は、車両以外にも、船舶等のように内燃機関を搭載した移動機械であれば、適用可能である。
【００５２】
なお、上記実施形態中の各種センサは必須の構成要素ではなく、省略してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１１…化学蓄熱装置、１２…反応器、１３…第１の吸着器、１８…反応材、１９…第１の吸着材、２０…第１の流路、２１…第１の開閉弁、３０…制御部、４０…第２の吸着器、４１…第２の吸着材、４３…圧力センサ（圧力検出器）、５０…第２の流路、５１…第３の流路、５２…第２の開閉弁、５３…第３の開閉弁、６０…加熱源、６５，７０…開閉弁。
【図１】
2018169126.tif 000003
【図２】
2018169126.tif 000004
【図３】
2018169126.tif 000005
【図４】
2018169126.tif 000006
【図５】
2018169126.tif 000007
【図６】
2018169126.tif 000008
【図７】
2018169126.tif 000009