(57)【要約】  本発明は、変動する供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）でもってガスを制御しつつ導出するための方法に関するものである。供給バルブ（５）を閉塞しつつ導出バルブ（６）を通してガスが導出され、そして、制御チャンバ内の圧力（ＰＣＶ）の減少度合いが記録される。導出バルブ（６）を閉塞しなおかつ供給バルブ（５）を開放することにより、制御チャンバ内の圧力（ＰＣＶ）を上昇させる。制御チャンバ（４）の既知の容積（ＶＣＶ）に基づいて、および、供給バルブ（５）が閉塞されている期間における制御チャンバ内の圧力（ＰＣＶ）の変化および温度（ＴＣＶ）の変化のうちの少なくとも一方に基づいて、導出されたガスの量を計算する。導出されたガスの量を、目標値すなわちセットポイントと比較し、これにより、その後の導出時間または導出動作を調節すなわち制御する。
2013528734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変動する供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）でもってガスを制御しつつ導出するための方法であって、
前記ガスが、固体貯蔵材料（３；３ａ）からの脱離によって生成され、
前記方法を、
−既知の容積（ＶＣＶ）を有した制御チャンバ（４）と；
−前記ガスの供給源（１４）と前記制御チャンバ（４）との間の流体連通を制御するための供給バルブ（５）と；
−前記制御チャンバ（４）と、前記ガスが導出される対象をなすプロセス（１５）と、の間の流体連通を制御するための導出バルブ（６）と；
−前記制御チャンバ（４）内のガスの圧力（ＰＣＶ）を測定するための圧力センサ（７）、および、前記制御チャンバ（４）内のガスの温度（ＴＣＶ）を測定するための温度センサ（８）、と；
を具備した装置を使用することによって、実施し、
前記方法においては、
ａ．前記供給バルブ（５）を閉塞しつつ前記導出バルブ（６）を通して前記ガスを導出し、そして、前記制御チャンバ内の圧力（ＰＣＶ）の減少度合いを記録し；
ｂ．前記導出バルブ（６）を閉塞しなおかつ前記供給バルブ（５）を開放することにより、前記制御チャンバ内の圧力（ＰＣＶ）を上昇させ；
ｃ．前記制御チャンバ（４）の前記既知の容積（ＶＣＶ）に基づいて、および、前記供給バルブ（５）が閉塞されている期間における前記制御チャンバ内の圧力（ＰＣＶ）の変化および温度（ＴＣＶ）の変化のうちの少なくとも一方に基づいて、導出されたガスの量を計算し；
ｄ．導出されたガスの量を、目標値すなわちセットポイントと比較し、これにより、その後の導出時間または導出動作を調節すなわち制御する；
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記ガスの前記供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）が、前記供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）の動作範囲を制御するためのヒータ（２；２ａ）が設けられた貯蔵ユニット（１；１ａ）内における前記固体貯蔵材料（３；３ａ）からの熱脱離によって生成される、
あるいはこれに代えて、前記ガスの前記供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）が、前記固体貯蔵材料に対して連結された真空吸引ポンプ（１７）によって生成され、この場合には、前記真空吸引ポンプ（１７）によって生成された前記貯蔵ユニット内における気相圧力減少に基づく脱離によってガスが放出される、
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法において、
前記ガスが、アンモニアとされ、
アンモニアの制御された導出を必要とするアンモニア消費プロセス（１５）が、内燃エンジン（１１）に由来する排気（１２）におけるＮＯｘ低減のためのＳＣＲ触媒（１３）とされることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法において、
前記少なくとも１つの貯蔵ユニット（１；１ａ）からの供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）、および、前記制御チャンバ（４）内の圧力が、前記制御チャンバ（４）の前記圧力センサ（７）からなる単一の圧力センサによって交互的に測定され、
前記少なくとも１つの貯蔵ユニット（１；１ａ）からの供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）が、前記導出バルブ（６）が閉塞されなおかつ前記供給バルブ（５）が開放されている期間に、前記圧力センサ（７）によって決定され、なおかつ、前記制御チャンバ（４）内の圧力が、前記供給バルブ（５）が閉塞されなおかつ前記導出バルブ（６）が開放または閉塞されている期間に、前記圧力センサ（７）によって決定されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法において、
前記少なくとも１つの貯蔵ユニット（１；１ａ）からの供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）が、すべての導出動作における各充填動作時には決定されず、充填動作のサブサンプル時にのみ決定され、
前記少なくとも１つの貯蔵ユニット（１；１ａ）からの供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）が決定される充填動作時における前記供給バルブ（５）の開放時間が延長され、これにより、そのようにして延長された開放時間が、供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）が決定されない充填動作時における前記供給バルブ（５）の平均的な開放時間よりも長いものとされていることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、
前記延長された開放時間が、前記圧力センサ（７）からの信号が前記貯蔵ユニット（１，１ａ）からの実際の供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）の５０％以内または２０％以内または１０％以内または５％以内または１％以内であることを確保し得るに十分に長いものとされることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法において、
導出セットポイントがゼロである場合には、前記導出バルブ（６）が閉塞され、なおかつ、前記供給バルブ（５）が開放され、この場合、前記少なくとも１つの貯蔵ユニット（１；１ａ）からの供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）が、前記制御チャンバ（４）の前記圧力センサ（７）によって、常に測定されることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか１項に記載の方法において、
前記単一の圧力センサ（７）によって決定された前記少なくとも１つの貯蔵ユニット（１；１ａ）の供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）の測定結果が、ガスを放出するためのヒータ（２；２ａ）または真空吸引ポンプ（１７）の制御機構に対しての入力とされることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、
導出目標値または導出セットポイントに対しての偏差に応答して、導出されるガスの量が制御され、これにより、集積された導出量が、集積された導出目標値に対応したものとされることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法において、
前記制御チャンバの再充填動作どうしの間における導出期間においては、複数の導出動作が実行されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、
複数の導出動作を有した導出期間に導出されるガス量の決定が、前記導出期間の開始時および終了時における前記制御チャンバ内の圧力（ＰＣＶ）および温度（ＴＣＶ）の少なくとも一方に関する測定に基づいて、行われることを特徴とする方法。
【請求項１２】
選択的触媒還元（１３）によるＮＯｘ除去という目的のために固体アンモニア貯蔵材料（３；３ａ）を使用した車両のためのコントローラ（９）であって、
前記コントローラが、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法を実施し得るように、プログラムされていることを特徴とするコントローラ。
【請求項１３】
プロセス（１５）に対してガスを制御しつつ供給するためのデバイスであって、
−ガスの可逆的な吸収または吸着または脱離を可能とする固体貯蔵材料（３；３ａ）を収容した１つまたは複数の貯蔵ユニット（１；１ａ）であるとともに、脱離によってガスを放出するためのヒータ（２；２ａ）が設けられた、または、気相圧力の減少に基づく脱離によってガスを放出させる真空吸引ポンプ（１７）が設けられた、１つまたは複数の貯蔵ユニット（１；１ａ）と；
−制御チャンバ（４）であるとともに、この制御チャンバ（４）内のガスの圧力（ＰＣＶ）を決定するための圧力センサ（７）、および、この制御チャンバ（４）内のガスの温度（ＴＣＶ）を測定するための温度センサ（８）、が設けられた制御チャンバ（４）と；
−前記制御チャンバの両サイドに配置された供給バルブ（５）および導出バルブ（６）であり、前記導出バルブ（６）が閉塞されなおかつ前記供給バルブ（５）が開放されたときには、前記１つまたは複数の貯蔵ユニット（１；１ａ）から前記制御チャンバ内へのガス流が制御され、さらに、前記供給バルブ（５）が閉塞されたときには、前記導出バルブ（６）を通してのガスの導出が制御されるような、供給バルブ（５）および導出バルブ（６）と；
−前記制御チャンバの上流側において供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）を最小の供給圧力（ＰＭＩＮ ）と最大の供給圧力（ＰＭＡＸ ）との間の所望インターバル内の値とし得るよう、さらに、請求項１〜１１のいずれか１項に記載された方法を実行し得るよう、前記１つまたは複数の貯蔵ユニット（１；１ａ）の前記ヒータ（２）または前記真空吸引ポンプ（１７）を制御するようにプログラムされたコントローラ（９）と；
を具備していることを特徴とするデバイス。
【請求項１４】
請求項１３記載のデバイスにおいて、
ヒータ（２；２ａ）を具備し、
さらに、追加的な貯蔵ユニット（１ａ）と、能動型のまたは受動型の逆止弁とされた追加的な貯蔵ユニットバルブ（１０）と、を具備し、
前記逆止弁は、前記追加的な貯蔵ユニット（１ａ）が、加熱されていないときに、あるいは、加熱された前記貯蔵ユニット（１）よりも低圧とされたときに、加熱された前記貯蔵ユニット（１）からのガスが、前記追加的な貯蔵ユニット（１ａ）内へと吸収されることを防止することを特徴とするデバイス。
【請求項１５】
請求項１３または１４記載のデバイスにおいて、
前記制御チャンバ（４）の前記圧力センサ（７）が、プロセスに対してのガスの供給を制御するために前記デバイスに設けられた単一の圧力センサとされ、
この単一の圧力センサが、前記供給バルブ（５）および前記導出バルブ（６）の開閉状態に応じて、前記少なくとも１つの貯蔵ユニット（１；１ａ）からの供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）の測定と、前記制御チャンバ（４）内の圧力の測定と、を交互的に行うという二重の機能を有していることを特徴とするデバイス。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
前記制御チャンバ（４）を、直立配置または傾斜配置で配置し、
その直立配置または傾斜配置においては、前記導出バルブ（６）からの出口の高さ位置を、前記制御チャンバ（４）の最下点と比較して、より低い位置あるいは同じ高さ位置とするとともに、前記供給バルブ（５）よりも低い位置とすることを特徴とするデバイス。
【請求項１７】
請求項１３〜１６のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
前記供給バルブ（５）および前記導出バルブ（６）が、それぞれオリフィスを備え、
前記供給バルブ（５）のオリフィスの方が、前記導出バルブ（６）のオリフィスよりも、大きいものとされていることを特徴とするデバイス。
【請求項１８】
請求項１３〜１７のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
前記供給バルブ（５）および前記導出バルブ（６）が、圧力逃がし機能を提供し得るよう、逃がし圧力においては強制的に開放され得るよう構成されていることを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変動する供給圧力でもってガスを制御しつつ導出するための方法およびデバイスに関するものである。例えば、固体アンモニア貯蔵材料を、アンモニア消費プロセスにおいて、アンモニア源として使用することができる。アンモニアは、例えば加熱による固体からの制御された熱脱離によって、固体貯蔵材料から利用することができる。特に、本発明は、固体アンモニア貯蔵材料からの脱離によって生成される比較的小さな変動するゲージ圧力でもって、アンモニアを制御しつつ導出するための方法およびデバイスに関するものである。本発明による方法は、例えば変動する圧力でもってガス源からの熱脱離によってといったようにして生成されるガスを制御しつつ導出することが要望されるような他のシステムや他の概念においても、使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
アンモニアは、多様な用途において幅広く使用されている化学物質である。１つの特定の用途は、燃焼プロセスからの排気ガス中のＮＯｘの選択的触媒還元（selective catalytic reduction,ＳＣＲ）のための還元剤である。
【０００３】
多くの用途において、とりわけ自動車応用において、容器内における加圧液体という形態でのアンモニアの貯蔵は、あまりにも危険である。尿素は、安全な形態である。しかしながら、尿素は、アンモニアの移動可能な搬送のための間接的で非実用的な方法である。なぜなら、尿素は、スプレーや蒸発や熱分解や加水分解（(ＮＨ２)２ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ３＋ＣＯ２） を含む複雑なプロセスによって、アンモニアへと変換されなければならないからである。そのような複雑なプロセスは、小さなエンジン負荷や寒い天気といったような運転条件下では、達成することが困難である。
【０００４】
固体内への分子状アンモニアの吸着または吸収を含む貯蔵方法は、加圧液体アンモニアの危険性を回避することができて、液体還元剤の変換に伴う問題点を除去することができる。
【０００５】
金属アミン塩は、アンモニア吸収脱離材料の一例である。金属アミン塩は、アンモニアのための固体貯蔵媒体として使用することができる（例えば、下記特許文献１を参照されたい）。固体貯蔵媒体は、上述したように、ＮＯｘ排出を低減するための選択的触媒還元における還元剤として、使用することができる。
【０００６】
例えばアンモニアといったようなガスが、加熱された貯蔵ユニットからの熱脱離によって生成されるときには、改良された安全性のためには、貯蔵材料の動作圧力が、例えば１．５〜３ｂａｒ（絶対値）といったように、雰囲気圧力と比較してあまり大きくないことが有利である。しかしながら、これは、ガス注入バルブに関しての低いゲージ圧力という観点からは、最も興味深い動作範囲であり、また、かなりの圧力変動が観測される。なぜなら、要求信号に基づく速い導出（秒という時間スケール）および加熱の関数としての圧力の遅い応答時間（分という時間スケール）といったような、システムの様々な時間スケールが存在するためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００６／０１２９０３Ａ２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、固体アンモニア貯蔵システムからアンモニアを制御しつつ導出するための新規な方法およびデバイスが要望されている。とりわけ、自動車応用のために、新規な方法およびデバイスは、好ましくは、新たなコスト高の設備を導入すべきではなく、既存のタイプの設備を新規な制御思想に基づいて新規な構成内に組み込んで使用すべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、変動する供給圧力でもってガスを制御しつつ導出するための方法に関するものである。ガスは、固体貯蔵材料からの脱離によって生成される。本発明による方法は、
−既知の容積を有した制御チャンバと；
−ガスの供給源と制御チャンバとの間の流体連通を制御するための供給バルブと；
−制御チャンバと、ガスが導出される対象をなすプロセスと、の間の流体連通を制御するための導出バルブと；
−制御チャンバ内のガスの圧力を測定するための圧力センサ、および、制御チャンバ内のガスの温度を測定するための温度センサ、と；
を具備した装置を使用することによって、実施される。
本発明による方法においては、
ａ．供給バルブを閉塞しつつ導出バルブを通してガスを導出し、そして、制御チャンバ内の圧力の減少度合いを記録し；
ｂ．導出バルブを閉塞しなおかつ供給バルブを開放することにより、制御チャンバ内の圧力を上昇させ；
ｃ．制御チャンバの既知の容積に基づいて、および、供給バルブが閉塞されている期間における制御チャンバ内の圧力の変化および温度の変化のうちの少なくとも一方に基づいて、導出されたガスの量を計算し；
ｄ．導出されたガスの量を、目標値すなわちセットポイントと比較し、これにより、その後の導出時間または導出動作を調節すなわち制御する。
【００１０】
本発明の他の見地においては、選択的触媒還元によるＮＯｘ除去という目的のために固体アンモニア貯蔵材料を使用した車両のためのコントローラが提供される。このコントローラは、上述した方法を実施し得るように、プログラムされている。
【００１１】
本発明のさらに他の見地においては、プロセスに対してガスを制御しつつ供給するためのデバイスが提供される。このデバイスは、
−ガスの可逆的な吸収または吸着または脱離を可能とする固体貯蔵材料を収容した１つまたは複数の貯蔵ユニットであるとともに、脱離によってガスを放出するためのヒータが設けられた、または、気相圧力の減少に基づく脱離によってガスを放出させる真空吸引ポンプが設けられた、１つまたは複数の貯蔵ユニットと；
−制御チャンバであるとともに、この制御チャンバ内のガスの圧力を決定するための圧力センサ、および、この制御チャンバ内のガスの温度を測定するための温度センサ、が設けられた制御チャンバと；
−制御チャンバの両サイドに配置された供給バルブおよび導出バルブであり、導出バルブが閉塞されなおかつ供給バルブが開放されたときには、１つまたは複数の貯蔵ユニットから制御チャンバ内へのガス流が制御され、さらに、供給バルブが閉塞されたときには、導出バルブを通してのガスの導出が制御されるような、供給バルブおよび導出バルブと；
−制御チャンバの上流側において供給圧力を最小の供給圧力と最大の供給圧力との間の所望インターバル内の値とし得るよう、さらに、上述した方法を実行し得るよう、１つまたは複数の貯蔵ユニットのヒータまたは真空吸引ポンプを制御するようにプログラムされたコントローラと；
を具備している。
【００１２】
本発明は、変動する供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙでもってガスを制御しつつ導出するための方法およびデバイスに関するものである。例示としての一実施形態においては、ガスは、固体貯蔵材料からの熱脱離によって生成され、この場合、熱脱離は、例えば、固体貯蔵材料を加熱することによって、得られる。例示としての他の実施形態においては、ガスは、固体貯蔵材料に対して連結された真空吸引ポンプによって生成され、この場合には、真空吸引ポンプによって生成された貯蔵ユニット内における気相圧力減少に基づく脱離によってガスが放出される。本発明による方法は、既知の容積ＶＣＶを有した制御チャンバ（control volume、ＣＶ）という概念をベースとしている。制御チャンバの両サイドには、バルブが設けられており、制御チャンバは、さらに、制御チャンバ内のガスの圧力ＰＣＶを測定するための圧力センサ、および、制御チャンバ内のガスの温度ＴＣＶを測定するための温度センサ、を備えている。ガスの導出は、他方のバルブ（供給バルブ）を閉塞しつつ、一方のバルブ（導出バルブ）を通して行われる。導出は、低い臨界圧力（ＰＣＲＩＴ、最小圧力ＰＭＩＮ とも称される）に到達するまで、行うことができる。導出時には、導出バルブは、連続的に開状態とすることができる。あるいはこれに代えて、導出は、一連をなす複数の短いパルスによって行うことができる。後者の場合、複数の短い導出動作は、制御チャンバの再充填が行われる前に、実行することができる。導出バルブが連続的に開状態とされる長い導出動作と、１つの短いパルスと、の双方が、「導出動作」と称される。一連をなす複数の導出動作は、また、「導出期間」と称される。次なる長い導出動作すなわち導出サイクルのための制御チャンバの充填は、導出バルブを閉塞しつつ、固体貯蔵ユニットに対して連結された供給バルブを通して行われる。圧力ＰＣＶの減少度合いを記録することにより、ＶＣＶ、ΔＴＣＶ、および／または、ΔＰＣＶが既知であるために、導出された量を計算または評価することができる。いくつかの実施形態においては、圧力ＰＣＶの減少を記録するために、充填後の初期圧力値と、（長い）導出動作の終了時にあるいは導出期間の終了時に（短いパルス的動作からなるシーケンスの場合）到達することとなる（あるいは、ほぼ到達することとなる）低圧力値ＰＣＲＩＴとが、測定される。例えば、その後の制御チャンバの再充填の間の導出期間時に複数の短い導出動作が行われる実施形態のいくつかにおいては、単一の短いパルスの際に導出される量は、測定されない。それよりもむしろ、例えば、導出パルスの数を制御し、導出期間の開始時および終了時に圧力を測定することによって（付加的には、温度を測定することによって）、さらに、導出目標値と実際の導出量との差が観測されたならば、次なる導出期間における導出パルスの数を制御することによって、導出期間の全体にわたって導出された合計量を決定することにより、制御を行うことができる。
【００１３】
他の実施形態においては、減少度合いは、例えば、長い導出動作時に中間的な圧力値を測定することによっても、また、（複数の短いパルス化動作からなるシーケンスの場合に）各々の短いパルス動作の開始時および／または終了時の圧力を測定することによっても、記録される。いくつかの実施形態においては、中間的な圧力の測定は、中間的な温度の測定によって補助される。これにより、例えば各々の短いパルス化動作の場合に、測定されたΔＰＣＶの中間値に関して、ΔＴＣＶをも記録することができる。
【００１４】
導出期間が複数の短い導出動作を備えた実施形態のいくつかにおいては、単一の導出動作の範囲内において圧力降下を測定する必要はない。なぜなら、導出動作が短いことのために、圧力を、導出動作時には、ほぼ一定と見なし得るからであり、圧力が、導出動作ごとに、ステップ的に下降するからである。したがって、実施形態のいくつかにおいては、導出動作に関して、単一の圧力値が測定される（例えば、導出バルブの開放前における初期圧力値、あるいは、導出バルブの閉塞後における最終的な圧力値、あるいは、導出動作時における平均的圧力値）。そして、導出動作時に導出された量は、測定された単一の圧力値の積（すなわち、積算）に基づいて、および、導出バルブの開放時間に基づいて、および付加的には、対象をなす導出動作に関して制御チャンバ内のガスの温度に基づいて、近似される。
【００１５】
上記の手法によって計算または評価された導出ガス量は、導出の目標値すなわちセットポイントと比較され、その後の（長い）導出動作が、すなわち導出期間が、この比較結果に基づいて、調節すなわち制御される。請求項１においては、各動作ａ〜ｄは、ａ，ｂ，ｃ，ｄという順序で記載されているけれども、再充填（動作ｂ）は、導出量の計算（動作ｃ）およびその後の（長い）導出動作すなわち導出期間の調節へのフィードバック（動作ｄ）とは、切り離すことができる。よって、動作ｂは、動作ｃ，ｄと並行して行うことができる、あるいは、動作ｃ，ｄの後においてさえも行うことができる。
【００１６】
上述したように、その後の制御チャンバの再充填との間の導出動作時に複数の短い導出動作が行われるという実施形態のいくつかにおいては、短い複数の導出動作の各々において導出されたガスの量は、圧力降下の測定に基づいて、あるいは、絶対圧力値の測定に基づいて、あるいは、開放時間の測定に基づいて、あるいは付加的には、導出動作時の温度の測定に基づいて、計算される。
【００１７】
これら実施形態のいくつかにおいては、導出量を比較したフィードバック制御は、導出期間に関して比較されるだけでなく、個々の導出動作に関しても比較される。これらの実施形態においては、短い導出動作に関しての導出目標値との比較が行われ、短い導出動作に関して導出目標値と実際の導出量との間に差が観測された場合には、フィードバックによって、次なる短い導出動作において導出されるべき量へと調節される。
【００１８】
複数の短い導出動作を有した導出期間時に導出された合計量を決定するに際しては、複数の異なる方法が存在する。各々の単一の短い導出動作において導出されたガス量が、圧力減少の測定に基づいて、あるいは、絶対圧力値に基づいて、および付加的には、各導出動作に関する温度に基づいて、計算されるといういくつかの実施形態においては、導出期間の全体にわたって導出されたガスの合計量は、その導出期間のすべての導出動作における個々の導出を加算することによって、計算される。
【００１９】
導出期間の全体にわたって導出された合計量を決定するための他の方法は、導出期間の開始時および終了時において、制御チャンバの圧力と付加的には制御チャンバの温度とを測定し、そのような測定に基づいて導出されたガスの合計量を決定する、という方法である。すべての中間的な圧力（および、付加的には、温度）が既知であったとしても、および、短い導出動作におけるすべての導出量が計算されたにしても、いくつかの実施形態においては、導出期間の全体にわたって導出された合計量が導出期間の開始時および終了時の測定をベースとしたものであれば、より正確な結果を得ることができる。なぜなら、２つの測定における大きい方の１つの大きな相違に起因する誤差が、通常は、測定結果に関しての一連をなす複数のより小さい相違の合計に起因する組合せ誤差よりも、小さいからである。例えば、導出動作と導出期間との双方に関してフィードバックが行われるいくつかの実施形態においては、導出期間におけるフィードバック制御に関して使用された導出期間の全体にわたって導出された合計量の値は、導出期間の開始時および終了時における測定をベースとしている。一方、短い導出動作時に導出された量の値は、短い導出動作に関するフィードバック制御のために使用される。
【００２０】
ガス圧力が、例えば供給圧力を提供するために熱脱離を使用するといった場合のように、固体貯蔵システムからのアンモニアの動的な供給時に、かなり大きく変動することが、判明している。これは、ＷＯ２００８／１１９４９２Ａ２の図７に見ることができる。圧力変動が起こることの主な理由は、導出要求におけるより短い時間スケールでの変動と比較して、貯蔵固体内での熱伝導の比較的長い時間スケールのためであると考えられる。供給圧力を生成するために真空吸引ポンプを使用している実施形態においては、圧力変動の原因は、熱伝導の比較的長い時間スケールではなく、圧力変動は、真空吸引ポンプに起因することができる。例えば、真空吸引ポンプのオンオフ制御に起因することができる。多くの場合、固体材料がガス供給源として使用される場合には、供給側における圧力だけが、変動するわけではない。導出ポイントにおいては、例えば車両の排気ラインにおいては、絶対圧力値は、エンジンの負荷が変化する場合には、また、ガスが様々な触媒ユニットおよびマフラーを通過しなければならない場合には、１．１〜１．３ｂａｒ（しかしながら、この範囲に限定するものではない）の間にわたって変化することができる。したがって、目的は、このような大いに動的に変化する条件下において、正確でなおかつ信頼性の高い導出を行うことである。アンモニアの制御された導出は、あるいは一般的には、任意のガスの制御された導出は、典型的には、以下の３つの方法のいずれかによって行われる。
−ガスインジェクタータイプ：大きな供給圧力を必要とする高速オンオフバルブは、正確な導出を行うことができる。なぜなら、インジェクターのノズル内において、臨界流（ソニック流）が確立されるからであり、導出量が、開放時間に対して直接的に相関するからである。しかしながら、大きくて、好ましくは一定の、供給圧力が必要とされる。すなわち、約１ｂａｒ（絶対値）というガス圧力を有したポイントに対しての導出を仮定した場合、３〜４ｂａｒという絶対圧力が必要とされる。
−マスフローコントローラ：比例バルブとマスフローセンサとを備えることにより、小さな供給圧力であっても、とりわけ供給圧力が変動する場合であっても、対応することができる。マスフローセンサには、ＰＩＤアルゴリズムが搭載され、需要信号とマスフローセンサの読取値とに応じてバルブが調節される。
−圧力によって修正されるパルス化バルブ：パルス化バルブが、バルブにわたっての実際の圧力勾配に対して相関している場合には、オンオフ型のインジェクタータイプのバルブが、小さな供給圧力において、良好に動作することができる。しかしながら、適切な精度は、チャレンジングである。
【００２１】
上記の３つの方法のすべてが、最小の導出要求と最大の導出要求との間において１００倍あるいはそれ以上といったような、大きな範囲をカバーし得ないという欠点を有しており、とりわけ、マスフローコントローラが、高価であって脆弱であるという欠点を有していることが判明している。できるだけ低い圧力で動作し得ることは、安全性を増大させ、電力消費を低減させる。なぜなら、より低圧での動作は、ユニットが低温で動作することを意味するからであり、したがって、周囲環境への熱損失が小さいからである。最後に、一方においては修正されたガスインジェクターと、他方においてはフローセンサ部材と、の双方が、導出されるガスに付随する少量の例えば湿気または不純物／粒子によって劣化し得る敏感な部材である。
【００２２】
本発明は、いわゆる制御チャンバ（ＣＶ）による導出という概念に基づいて、上記様々な課題を解決する。
【００２３】
第１実施形態においては、ガス圧力の供給源１４からプロセス１５に対してのガス導出のための方法は、制御チャンバ４を使用することによって、行われる。制御チャンバ４は、２つのバルブによって挟まれている。一方のバルブは、例えば加熱された固体貯蔵ユニットといったような供給源１４からのガス供給圧力と交差するものであり、他方のバルブは、導出のためのバルブである。ＣＶは、圧力ＰＣＶを測定するためのセンサ（７）と、温度ＴＣＶを測定するためのセンサ（８）と、を備えている。導出が要求されたときには、供給バルブ（５）が閉塞され、導出バルブ（６）が開放および／または制御される。導出は、複数の短い（小さい）ガスパルスによって行うことができる。ガスパルスは、「導出動作」とも称される。そのような導出動作は、ＰＣＶの降下を有している。この降下量は、Ｐｓｕｐｐｌｙ（あるいは、その近傍）からＰＣＲＩＴ（あるいは、その近傍）への降下量と比較して、はるかに小さい。そのような場合、いくつかの小さな導出動作は、導出期間内に行うことができる、すなわち、制御チャンバの再充填が行われる前に行うことができる。ＰＣＶが、ある種の臨界値ＰＣＲＩＴよりも大きい限りにおいては、導出が可能である。ＰＣＲＩＴにおいては、導出ポイントにおける圧力降下および圧力は、要求されたガス流を行うことができない。よって、低い圧力の臨界しきい値（ＰＣＲＩＴ）は、制御チャンバと導出ガスを使用するプロセスとの間の圧力勾配がガスの制御した導出のためには不十分であるような、値とすることができる、あるいは、そのような値よりも大きな値とすることができる。ＣＶ内においてＰＣＲＩＴに到達した際には（あるいは、ＰＣＲＩＴの近傍に到達した際には）、導出バルブ６を閉塞することができ（あるいは、短いパルスを停止することができ）、なおかつ、供給バルブ５を解放することができる。これにより、ＰＣＶをＰｓｕｐｐｌｙへと上昇させて、次なる導出期間を待つことができる。流量の増加は、急速なサイクルによって得ることができる、すなわち、請求項１に規定された動作ａ〜ｄを繰り返し的に行うことにより、得ることができる。
【００２４】
このサイクルの繰り返しは、とりわけ充填時間が高速であることにより、擬似連続的な導出機能をもたらすことができる。各サイクルにおいては、導出される量は、ＣＶの既知容量（ＶＣＶ）から、および、ＰＣＶおよびＴＣＶの変化から、計算することができる。ＰＣＶおよび／またはＴＣＶの変化を知ることにより、ガスの導出質量を計算することができる。そのような計算値は、導出目標値すなわちセットポイントと比較することができ、その後の導出期間または導出動作を調節することができる。例えば、現在の導出期間または導出動作において導出されたとして計算された質量が、導出目標値／セットポイントを下回っているならば、その後の導出期間／導出動作における導出量は、導出質量を増大させるように、調節または制御される（例えば、導出バルブの開放度合いを増大させる、あるいは、短いパルスを使用する場合には負荷時間率を増大させる）。これにより、現在の導出期間／導出動作における導出質量のマイナス分を補償することができる。同様に、現在の導出期間または導出動作において導出されたとして計算された質量が、導出目標値／セットポイントを上回っているならば、その後の導出期間／導出動作における導出量は、導出質量を減少させるように、調節または制御される（例えば、導出バルブの開放度合いを減少させる、あるいは、短いパルスを使用する場合には負荷時間率を減少させる）。これにより、現在の導出期間／導出動作における導出質量の過剰分を補償することができる。これは、フィードバック制御に対応する。導出目標値／セットポイントが劇的に変動し得るものであることにより、それは、動的に変動する導出目標値／セットポイントに対して導出質量を制御し得ることにより、動的なフィードバック制御である。
【００２５】
いくつかの実施形態においては、フィードバック制御は、各々の単一の導出動作あるいは導出期間内において実際に導出されたガス量を（例えば、実際に導出されたガス質量を）その導出動作／導出期間に関する導出目標値に対して等しくなるようにあるいは少なくとも近似するように、あるいは、不連続的な導出の場合には、動的に変動する要求レベルを有した連続的な要求信号に対してできる限り密接に追従するように、調節することを目的としている。よって、ある導出動作／導出期間において実際の導出量がマイナスまたは過剰となった場合には、その後の導出動作／導出期間においては、マイナス分または過剰分が低減される。他の実施形態においては、フィードバック制御は、以前の過剰分またはマイナス分を補償する。導出目標値すなわちセットポイントからの偏差に応答して、導出ガスの量は、集積された（複数の導出動作または導出期間にわたって集積された）導出量が、集積された導出目標値に対応するように、制御される。このことは、導出された量が、１つの導出動作／導出期間における１回あたりの導出目標量を超えている場合には（過剰の場合には）、その後の１回の導出動作／導出期間は、あるいは、その後の数回の導出動作／導出期間は（あるいは、遅延がある場合には、１つまたは複数のその後の導出動作／導出期間は）、マイナスとなるように調節されることを意味する。あるいは逆に、導出された量が、１つの導出動作／導出期間における１回あたりの導出目標量を下回っている場合には（マイナスの場合には）、その後の１回の導出動作／導出期間は、あるいは、その後の数回の導出動作／導出期間は（あるいは、遅延がある場合には、１つまたは複数のその後の導出動作／導出期間は）、過剰となるように調節される。これにより、過剰分またはマイナス分は、補償され、導出量の合計は、集積された導出目標値に対して、あるいは、集積された要求信号に対して、近いものとされるあるいは等しいものとされる。
【００２６】
典型的には、ガスが導出される場合には、圧力ＰＣＶは、常に変化する。いくつかの極端な状況においては、例えば非常に小さな導出速度の場合に導出ハードウェア（制御チャンバを含む）の温度が周囲からの変動を受けるならば、ＴＣＶが増大することのために一定と考えられるＰＣＶでもって少量のガスを導出することができる。しかしながら、大部分の場合には、ＰＣＶが減少して、ＴＣＶがほぼ一定である。それは、ガスの熱容量が小さいためであり、また、導出ハードウェアの熱容量が大きいためであり、制御チャンバの熱容量のためである。
【００２７】
いくつかの実施形態においては、大きな流速は、ガスによってＣＶを急速に充填することにより、そして、供給バルブ５を開閉することによりなおかつ導出バルブ６を完全に開放することにより、得られる。これにより、ＣＶは、できるだけ速く空虚化され、供給バルブ５を通してＣＶが再充填される。
【００２８】
いくつかの実施形態においては、ＣＶの容積は、様々なパラメータのいずれかを解析することに基づいて、設計されるまたは最適化される。それらパラメータには、要求された導出流量範囲［ＦＭＩＮ；ＦＭＡＸ］、供給圧力の要求された動作範囲［ＰＭＩＮ；ＰＭＡＸ］、加熱された貯蔵材料の量またはタイプ、導出のための下限をなす圧力しきい値（ＰＣＲＩＴ）、動作温度範囲［ＴＭＩＮ；ＴＭＡＸ］、がある。小さな供給圧力と高温のガス温度と大きな流量要求との組合せは、典型的には、大きなＣＶを必要とする。それは、ガス密度が小さいからであり、また、マスフロー要求が大きいからである。高圧力、低温、小さな流量要求、に関しては、逆のことが成り立つ。ＣＶに関して選択された容積は、動作条件の境界の間における妥協を反映する。
【００２９】
様々な実施形態のいくつかにおいては、導出されるガスは、アンモニアとされる。
【００３０】
いくつかの実施形態においては、熱脱離によってまたは真空吸引ポンピングによってアンモニアが生成される固体貯蔵材料は、例えば、ゼオライトや、活性炭や、金属アミン錯体、とされる。貯蔵材料は、吸引または吸着によってアンモニアを貯蔵することができる。
【００３１】
熱脱離の実施形態においては、コンテナ内における貯蔵材料の加熱は、例えばＰＭＩＮ 〜ＰＭＡＸ という範囲内のＰｓｕｐｐｌｙを得るために行うことができる。すなわち、加熱によって、供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙの動作範囲を制御することができる。
【００３２】
アンモニアガスの実施形態のいくつかにおいては、導出されるアンモニアは、選択的触媒還元（ＳＣＲ）による燃焼エンジンの排気からのＮＯｘ低減に関して、使用される。アンモニアの制御された導出を必要とするアンモニア消費プロセスは、内燃エンジンに起因する排気からのＮＯｘ低減のためのＳＣＲ触媒に関するプロセスとされる。
【００３３】
さらに他の実施形態においては、フローセンサが設けられている場合に、このフローセンサが、センサの例えばドリフトに基づくような、独立した精度の検証を必要としている場合には、ガス流通を決定するための方法を使用することにより、システム内の例えばバックアップ測定として、マスフローセンサの読取値および／または正確さを検証することができる。
【００３４】
さらに、本発明は、適切な圧力センサおよび適切な温度センサならびに適切なアクチュエータと組み合わされたときに上述した方法の目的を実行するコントローラを備えることができる。
【００３５】
本発明の一実施形態においては、ガスは、ガスを脱離し得る（可逆的な）貯蔵材料（３または３ａ）を収容した１つまたは複数の加熱された貯蔵ユニット（１または１ａ）から利用可能とされる。制御チャンバ４は、制御チャンバ４内のガスの圧力ＰＣＶを決定するための圧力センサ７および制御チャンバ４内のガスの温度ＴＣＶを決定するための温度センサ８を備えている。制御チャンバからの導出のために、あるいは、制御チャンバ内への再充填のために、制御チャンバの両サイドには、バルブ５，６が設けられている。コントローラ（９）は、制御チャンバの上流側において所望範囲ＰＭＩＮ〜ＰＭＡＸにおいて供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙが得られるよう、さらに、上述した導出方法を実行し得るよう、ユニット（１または１ａ）の加熱（２または２ａ）を制御し得るように、プログラムされている。
【００３６】
いくつかの実施形態は、例えばソレノイドタイプのオンオフバルブ（インジェクタータイプ）や比例バルブといったようなものの中から選択された特定の導出バルブを備えている。
【００３７】
いくつかの実施形態は、導出ガスの計算された質量の集積を使用する。これにより、ガス導出の集積された値を提供することができる。これは、特に、例えばパルス化によって引き起こされた繰り返し的な導出動作の場合に関連している。上述したように、いくつかの実施形態においては、フィードバック制御が、それ以前の過剰分またはマイナス分に対しての補償を与える。導出目標値またはセットポイントからの偏差に応じて、導出ガス量が制御され、これにより、集積された導出量（複数の導出動作／導出期間にわたって積算された導出量）を、集積された導出目標量に対応させることができる。このことは、導出された量が、１つの導出動作／導出期間における１回あたりの導出目標量を超えている場合には（過剰の場合には）、その後の１回の導出動作／導出期間は、あるいは、その後の数回の導出動作／導出期間は（あるいは、遅延がある場合には、１つまたは複数のその後の導出動作／導出期間は）、マイナスとなるように調節されることを意味する。あるいは逆に、導出された量が、１つの導出動作／導出期間における１回あたりの導出目標量を下回っている場合には（マイナスの場合には）、その後の１回の導出動作／導出期間は、あるいは、その後の数回の導出動作／導出期間は（あるいは、遅延がある場合には、１つまたは複数のその後の導出動作／導出期間は）、過剰となるように調節される。これにより、過剰分またはマイナス分は、補償され、導出量の合計は、集積された導出目標値に対して、あるいは、集積された要求信号に対して、近いものとされるあるいは等しいものとされる。
【００３８】
いくつかの実施形態は、システムに対して連結された２つ以上の貯蔵ユニットを備えている。したがって、例えば能動型のまたは受動型のバルブとされたバルブ１０が設けられる。これにより、１つのユニット内の脱離によって生成されたガスが、より低温とされしたがってより低圧とされた他のユニット内に吸収されてしまうことを、防止することができる。
【００３９】
１つまたは複数のタンクシステムを備えたいくつかの実施形態においては、供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙを、供給バルブが開放された後に、制御チャンバのセンサによって記録することができる。これにより、システム内に組み込まれたただ１つの圧力センサを使用することができる。
【００４０】
しかしながら、他の実施形態においては、追加的な圧力センサ１６（あるいは、追加的な複数の圧力センサ１６）が設けられる。これにより、制御チャンバの圧力センサ７に加えて、貯蔵ユニットから独立な圧力測定を行うことができる。
【００４１】
実施形態のいくつかにおいては、貯蔵ユニットの供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙおよび制御チャンバ内の圧力は、同一の圧力センサによって、すなわち、制御チャンバ４の圧力センサ７によって、交互的に測定される。貯蔵ユニットの供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙは、導出バルブ６が閉塞されなおかつ供給バルブ５が開放される期間においては、圧力センサ７によって決定される。一方、制御チャンバ４内における圧力は、供給バルブ５が閉塞されなおかつ導出バルブ６が開閉される期間においては、圧力センサ７によって決定される。
【００４２】
いくつかの実施形態においては、制御チャンバの圧力センサは、ガス脱離および導出のためのデバイス全体に関しての単一の圧力センサとされ、貯蔵ユニットの供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙは、その単一の圧力センサによって決定される。
【００４３】
再充填動作が非常に短時間のものとして選択された場合には、制御チャンバ内の圧力上昇は、不十分なものとなり得る。例えば、圧力は、ＰＣＲＩＴから、ＰＣＲＩＴ＋０．１×（Ｐｓｕｐｐｌｙ−ＰＣＲＩＴ）へと、上昇するに過ぎない。しかしながら、他方、再充填時に制御チャンバ４内において厳密に（あるいは、およそ）Ｐｓｕｐｐｌｙを得るためには、時間がかかりすぎる。そのため、いくつかの実施形態においては、延長された開放時間は、圧力センサの信号が貯蔵ユニットからの実際の供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙの５０％以内または２０％以内または１０％以内または５％以内または１％以内であることを確保し得るように、十分に長いものとされる。例えば、供給バルブの平均的な開放時間は、例えば５〜２００ｍｓという供給バルブの開放時間によって、ＰＣＲＩＴとＰｓｕｐｐｌｙとの圧力差の５０％〜８０％だけが得られるように、選択することができる。貯蔵ユニットの供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙは、それでもなお、測定された圧力値を、比較的短い開放時間のためにＰｓｕｐｐｌｙへと到達しないことを補正するための補正係数によって補正することにより、各再充填期間の際に制御チャンバの圧力センサ７によって決定することができる。例えば、開放時間が、Ｐｓｕｐｐｌｙの５０％までしか到達しないことが予想されるようなものである場合には、測定された圧力は、２の程度の補正係数が掛け算される。
【００４４】
他の実施形態においては、貯蔵ユニットの供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙは、すべての導出動作における各充填事象において決定されるのではなく、充填動作のサブサンプル時にのみ決定される。例えば、ｎを１よりも大きな自然数としたときに、ｎ回の充填事象ごとに決定することができる。貯蔵ユニットの供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙが決定されるそれら充填事象における供給バルブの開放時間は、延長される。これにより、そのような開放時間は、供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙが決定されない充填事象における開放バルブ５の平均的な開放時間よりも長い。このことは、通常動作の際に、供給圧力の読取値を補正する必要なく、供給圧力の直接的な読取値を正確なものとする機会を与える。その理由は、通常は短い充填時間のために平衡圧力へと到達しないからである。そのことの利点は、供給圧力を測定するための個別の圧力センサが必要でないことであり、そのようなセンサが設けられないことである。その場合、圧力の測定は、インターバルをもって、制御チャンバの圧力センサ７によって行われる。
【００４５】
延長された充填動作の際のみにおけるこの不連続な測定は、Ｐｓｕｐｐｌｙの連続的な測定が必要とされない用途において、適切なものである。例えば、いくつかの実施形態においては、固体貯蔵材料の加熱は、例えばエンジンのコントローラからのアンモニア要求信号に基づくフィードフォワード制御によって、制御される。延長された充填動作におけるＰｓｕｐｐｌｙの不連続な測定に基づく重ね合わされたフィードバック制御が、行われる。これにより、測定されたＰｓｕｐｐｌｙが上側の圧力しきい値を上回っている場合には、ヒータによる熱供給が低減されまたは終了され、測定されたＰｓｕｐｐｌｙが下側の圧力しきい値を下回っている場合には、ヒータによる熱供給が増加されるまたは開始される。これは、ＷＯ２００８／１１９４９２に記載されている。この文献の記載内容は、参考のためここに組み込まれる（特に、重ね合わされたフィードバック制御に関して、ＷＯ２００８／１１９４９２の第１３頁第２２行目〜第２６行目、第２１頁第１８行目〜第３７行目、図１１）。
【００４６】
真空吸引ポンプを使用した他の実施形態においては、延長された充填動作におけるＰｓｕｐｐｌｙの不連続的な測定を使用することにより、例えば、測定されたＰｓｕｐｐｌｙが目標圧力を下回ったあるいは上回ったときには、Ｐｓｕｐｐｌｙを目標供給圧力の近くに維持するために真空吸引ポンプをオンオフさせるフィードバックコントローラによって、真空吸引ポンプの動作を制御することができる。例えば、真空吸引ポンプを有した適切なガス脱離システムは、ＷＯ２００７／０００１７０に記載されている。この文献の記載内容は、参考のためここに組み込まれる（ＷＯ２００７／０００１７０の第２０頁第１６行目〜第２１頁第４行目）。
【００４７】
ガス消費プロセス（例えば、アンモニア消費プロセス）のある種の動作状態においては、導出セットポイントは、延長された時間にわたってゼロとされる。これは、例えば、システムが起動フェーズである場合とすることができる。起動フェーズにおいては、圧力は、初期加熱によって蓄積されるのみであり、および／または、自動車のＳＣＲ応用においては、燃料が注入されないことのために、アンモニアの導出が必要とされない。いくつかの実施形態においては、導出セットポイントがゼロである場合には、すなわち、導出バルブが閉塞されている場合には、供給バルブは、例えば延長された時間期間にわたって、開放状態に維持される。その場合、貯蔵ユニットの供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙは、制御チャンバの圧力センサによって、連続的に測定される。この態様の利点は、例えばシステムが起動フェーズである場合には、あるいは、導出を必要としない他の状況においては、制御チャンバの上級側における貯蔵システムの追加的な圧力センサを必要とすることなく、連続的にカートリッジ圧力を測定し得ることである。
【００４８】
本発明の様々な実施形態に関する説明は、選択的触媒還元によるＮＯｘ除去の目的での固体アンモニア貯蔵材料を使用する車両のためのコントローラに関する実施形態の説明も含んでいる。そのようなコントローラは、本発明による方法を実施し得るようにプログラムされている。
【００４９】
いくつかの実施形態においては、コントローラは、プロセスに対してガスを制御しつつ導出するためのデバイスの一部である。コントローラは、本発明による方法に基づいて、制御チャンバの上流側において最小の供給圧力ＰＭＩＮと最大の供給圧力ＰＭＡＸとの間内の供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙが得られるよう、１つまたは複数の貯蔵ユニットの加熱または真空吸引ポンピングを制御し得るように、プログラムされている。デバイスは、ガスの可逆的な吸収または吸着または脱離を行い得る固体貯蔵材料を収容した１つまたは複数の貯蔵ユニットを備えている。ユニットには、脱離によってガスを放出するヒータが付設される、あるいは、低減された気相圧力のために脱離によってガスを放出する真空吸引ポンプが連結される。デバイスは、さらに、制御チャンバを備えている。制御チャンバには、制御チャンバ内のガスの圧力（ＰＣＶ）を測定するための圧力センサと、制御チャンバ内のガスの温度（ＴＣＶ）を測定するための温度センサと、が設けられている。デバイスは、さらに、制御チャンバの両サイドに配置された供給バルブおよび導出バルブを備えている。導出バルブを閉塞しなおかつ供給バルブを開放することにより、１つまたは複数の貯蔵ユニットから制御チャンバ内へのガス流通が制御され、供給バルブを閉塞して導出バルブを通してのガス導出が制御される。
【００５０】
いくつかの実施形態においては、デバイスは、制御チャンバを使用した態様に基づいてアンモニアを導出することにより、内燃エンジンからの排気に起因するＮＯｘ除去またはＮＯｘ低減のためのデバイスである。デバイスは、１つまたは複数の貯蔵ユニット内にアンモニアを貯蔵し、貯蔵材料は、アミン錯体とされ、例えば、Ｓｒ（ＮＨ３）８Ｃｌ２、Ｃａ（ＮＨ３）８Ｃｌ２、Ｍｎ（ＮＨ３）６Ｃｌ２、Ｍｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２、あるいは、これらの混合物、とされる。貯蔵材料は、電気抵抗式ヒータを介した加熱によって、あるいは、エンジンの廃熱を使用した加熱によって、あるいは、貯蔵ユニット内の気相圧力を低減することによってアンモニアを脱離するための真空吸引ポンプを使用して、アンモニア供給圧力を生成する。
【００５１】
いくつかの実施形態においては、導出バルブは、オンオフパルス化をもたらし得るよう構成されたソレノイドバルブ、あるいは、比例バルブ、とされる。
【００５２】
いくつかの熱脱離実施形態においては、追加的な貯蔵ユニット（１ａ）が設けられ、さらに、追加的な貯蔵ユニットバルブが設けられる。追加的な貯蔵ユニットバルブは、能動的なまたは受動的な逆止弁とされ、追加的な貯蔵ユニット（１ａ）が加熱されていないときにあるいは加熱された貯蔵ユニットよりも低圧であるときに、加熱された貯蔵ユニット（１）から追加的な貯蔵ユニット（１ａ）内へとガスが吸収されてしまうことを、防止する。例えば、追加的な貯蔵ユニット（１ａ）は、貯蔵ユニット（１）と比較して、サイズ的により大きいものとすることができ、貯蔵ユニット（１）が枯渇したときには、貯蔵ユニット（１）を再充填するために加熱することができる。アンモニアは、小さい方の貯蔵ユニット（１）から放出される。これにより、大きい方の貯蔵ユニット（１ａ）からアンモニアを放出する場合と比較して、より動的に制御することができる。それは、小さい方の貯蔵ユニット（１）の熱容量が小さいからである。このために、変動するアンモニア要求に対してより良好に対処し得るよう、通常の駆動時には、小さい方の貯蔵ユニット（１）が使用される（すなわち、加熱される）。一方、大きい方の貯蔵ユニット（１ａ）は、小さい方の貯蔵ユニット（１）を再充填するためだけに使用される（すなわち、加熱される）。
【００５３】
上述したように、いくつかの実施形態においては、制御チャンバ４の圧力センサ７は、プロセスに対して制御しつつガス流を導出するためのデバイスの単一の圧力センサとされ、供給バルブ（５）および導出バルブ（６）の開閉状態に応じて、少なくとも１つの貯蔵ユニットからの供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙの測定と、制御チャンバ（４）内の圧力の測定と、を交互的に行うという二重の機能を有している。
【００５４】
いくつかの実施形態においては、制御チャンバ（４）は、直立配置または傾斜配置で配置され、その直立配置または傾斜配置においては、導出バルブ（６）からの出口の高さ位置を、制御チャンバ（４）の最下点と比較して、より低い位置あるいは同じ高さ位置とされるとともに、供給バルブ（５）よりも低い位置とされる。この構成は、制御チャンバの内部における凝集物または不純物の蓄積を防止する。不純物（小さな粒子、あるいは、小さな液滴／凝集物）が流体の流れによっておよび重力によって運ばれるならば、制御チャンバ内に蓄積することがない。よって、不純物は、導出バルブ（６）が位置しているユニット底部から「吹き飛ばされる」こととなる。制御チャンバ内における不純物の蓄積は、制御チャンバの低減をもたらし、その結果、流量の測定誤差を引き起こす。
【００５５】
供給バルブおよび導出バルブは、典型的には、オリフィスを有している。いくつかの実施形態においては、供給バルブのオリフィスは、導出バルブのオリフィスよりも、大きいものとされている。これにより、制御チャンバの充填時間を短くすることができ、これにより、導出サイクルを改良することができ、供給圧力の測定をより直接的なものとすることができ、供給バルブの開放時に、測定された圧力に対して適用すべき補正量を低減することができる。
【００５６】
いくつかの実施形態においては、異なるサイズのオリフィスを有した態様と同じ効果は、導出バルブの急速な開閉パルス化によって、また、制御した態様で導出流をスローダウンし得るように負荷時間率を調節可能とすることによって、得ることができる。一方、供給バルブは、急速にオンオフパルス化されることはなく、充填動作時には連続的に開状態に維持される。請求項１のポイントａにおける『前記供給バルブ（５）を閉塞しつつ前記導出バルブ（６）を通して前記ガスを導出し』というフレーズは、急速なオンオフパルス化という態様と、連続的な開状態による導出という態様と、の双方を含んでいる。
【００５７】
いくつかの実施形態においては、供給バルブおよび導出バルブは、バルブにおいて特定のスプリング力を使用することによって、圧力逃がし機能を提供し得るよう、逃がし圧力においては強制的に開放され得るよう構成されることができる。これにより、個別の安全バルブ（圧力逃がしバルブ）を設ける必要性を除去することができ、これにより、システムのコストおよび構成部材の数を低減することができる。
【００５８】
いくつかの実施形態において、供給バルブの開放時間を見出すために、参照表が準備される。参照表は、制御チャンバの圧力に関連づけて、導出の要求量に対しての開放時間を提供する。表中の値どうしの間においては、補間法を適用することができる。いくつかの実施形態においては、参照表を、経時的に動的に更新される。バルブの摩耗のために、また、湿気のために、導出バルブを通しての流通条件は、変更することができる。これと協働するために、参照表の中の値は、評価され、実際に導出されたアンモニアと参照表の値との間の差が特定の値を超えた場合には、表中の値が変更される。
【００５９】
制御チャンバの圧力と（付加的には、完全には到達していない）供給圧力との双方を測定する単一の圧力センサだけを備えた実施形態についてのある種の利点を説明したけれども、他の実施形態においては、１つまたは複数の加熱された貯蔵ユニットからの供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙは、少なくとも１つの追加的な圧力センサ１６によって測定され、これにより、制御チャンバのために使用される圧力センサ７とは独立的に供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙを測定することができる。
【００６０】
本発明による方法の、あるいは、固体貯蔵媒体から利用可能とされたガスの制御された導出を必要とする同様の応用における様々な実施形態の、他の特徴点や使用態様は、本発明による方法において特有のものである、あるいは、実施形態に関する以下の詳細な説明によりおよび添付図面により当業者には明らかなものである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１ａ】本発明の一実施形態を示す図である。
【図１ｂ】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図２】本発明による方法を使用したシステムにおける、例えば圧力インターバルおよび導出インターバルといったようなキーパラメータを概略的に示す図である。
【図３】燃焼エンジンからのＮＯｘ排出を制御するための本発明の一実施形態を示す図であって、この実施形態は、熱脱離に基づくものであり、この実施形態においては、単一の圧力センサを使用している。
【図４】図３と同様の他の実施形態を示す図であって、この実施形態においては、追加的な単一圧力センサを使用している。
【図５】図３，４と同様の他の実施形態を示す図であって、この実施形態においては、脱離が真空ポンプによって行われており、貯蔵チャンバ内において付加的な加熱が使用されているのみである。
【図６】単一の圧力センサを使用したある種の実施形態における、バルブの位置および供給圧力の測定を示すタイミング図である。
【図７】導出デバイス（プロセスに対してガスを制御しつつ流通させるためのデバイス）の一実施形態を概略的に示す図であって、制御チャンバが鉛直方向に取り付けられている。
【図８ａ】偏差を低減または除去するための、すなわち、導出の目標値と導出の実際値との間の差を低減または除去するための、導出のフィードバック制御に関する一つの実施形態を示す図である。
【図８ｂ】偏差を低減または除去するための、すなわち、導出の目標値と導出の実際値との間の差を低減または除去するための、導出のフィードバック制御に関する他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
表１は、本発明による導出システムの動作特性の例を示すものであって、本発明による方法が、例えば高圧力かつ低温度と低圧力かつ高温度との比較といったような、パラメータの限界値の様々な組合せにおいて動作する様子が、ハイライトされている。
【００６３】
図１ａおよび図１ｂは、本発明の実施形態を示している。制御チャンバ（ＣＶ）４が、ガス供給側１４に連通するバルブ５と、導出ガスを必要とするプロセス側１５に連通する導出バルブ６と、の間に配置されている。ＴＣＶおよびＰＣＶを測定するために、温度センサ８および圧力センサ７が、制御チャンバ４に対して、取り付けられている（図１ｂ）、あるいは、連通されている（図１ａ）。ＣＶは、導出バルブ６の閉塞によって、および、供給バルブ５の開放によって、充填される。導出量は、導出後における、または、比例バルブを使用している場合には導出時における、ＰＣＶおよびＴＣＶの変化に基づいて、計算されるまたは評価される。導出期間は、２つの充填動作の間において導出バルブを連続的に開放する期間とすることができる、あるいは、ある種の低圧力ＰＣＲＩＴに対して到達するまでのガスの多数のパルスを備えることができる。流れは、導出ポイントのところにおいて、その低圧力に打ち勝つことができない。その場合、ＣＶは、供給バルブ５を開放しさらに導出バルブ６を閉塞することにより、再充填されるべきである。連続的な開放の期間は、あるいは、ガスの単一の短いパルスは、『導出動作』をなす。
【００６４】
制御チャンバ４のサイズは、要求される導出流の流量範囲［ＦＭＩＮ；ＦＭＡＸ］や；ガス供給側１４からの公称動作供給圧力範囲［ＰＭＩＮ；ＰＭＡＸ］や；導出のための下限圧力しきい値（ＰＣＲＩＴ）や；および／または、動作温度範囲［ＴＭＩＮ；ＴＭＡＸ］；といったような１つまたは複数のパラメータを考慮しつつ、導出精度のための要求に基づいた寸法とされる。
【００６５】
図２は、供給圧力が一定でない場合の動作原理を示している。太い曲線は、加熱された貯蔵ユニットからの脱離圧力を示している。圧力が変動していることすなわち圧力が振動していることが、典型的である。それは、例えば、加熱と、材料の温度上昇による応答と、それに対応する圧力上昇と、の間の遅延のためである。あるいは、真空吸引を原理として脱離を行う実施形態においては、真空吸引ポンプのオンオフ制御に基づく遅延のためである。
【００６６】
時間軸は、複数の導出期間へと分離される。すなわち、各動作は、鉛直方向の点線によって区分される。圧力を示しているＹ軸は、貯蔵ユニットの最大動作圧力（ＰＭＡＸ ）および最小動作圧力（ＰＭＩＮ ）を示す横方向の点線を有しており、さらに、ＣＶが再充填されなければならない小さな臨界値ＰＣＲＩＴを示す横方向の点線を有している。Ｐｓｕｐｐｌｙ（太い実線の曲線）が、最初に上昇し、その後、降下することが示されている。各充填動作は、典型的には、非常に短い（例えば、５〜５００ｍｌという制御チャンバに対して、１〜２０ｍｓ）ものであって、各充填動作時には、ＰＣＶ（太い屈曲した破線）が増大し、Ｐｓｕｐｐｌｙへと到達する、あるいは、Ｐｓｕｐｐｌｙの近くにまで上昇する。図２においては、充填動作時の圧力上昇が、鉛直方向の破線によって示されている。それは、導出期間が、充填期間よりも長いからである。そのため、時間に対しての、制御チャンバ圧力の傾斜の絶対値は、充填期間の方が、導出期間と比較して、より大きい。充填期間の際の圧力曲線は、傾斜におけるこの相違を図示するために、鉛直方向の直線によって示されている。しかしながら、実際には、充填時の圧力は、瞬時的に上昇するものではなく、有限の傾斜値を有している。さらに、図２においては、制御チャンバの圧力は、各充填期間の終了時点では値Ｐｓｕｐｐｌｙへと到達するものとして、図示されている。いくつかの実施形態においては、充填時間は、少なくともいくつかの充填動作においてあるいは大部分の充填動作において、値Ｐｓｕｐｐｌｙへと到達することがなく、値Ｐｓｕｐｐｌｙの例えば８０％といったような一部へと到達するように、非常に短いものとして選択されている。
【００６７】
導出が動的である場合には、ＰＣＶは、ＰＣＲＩＴに向けて降下し、対応する量のアンモニアが、ＣＶから導出されて、導出ポイントへと到達する。いくつかの動作特性を、観測することができる。
−導出期間が長い場合には（例えば、Ｉ２ ）、小さな平均流速が得られ、導出期間が短い場合には（例えば、Ｉ１ ）、大きな平均流速が得られる。
−導出を、比例バルブによって行うことができ、これにより、円滑なＰＣＶ曲線をもたらすことができる。あるいは、導出を、複数のパルス動作によって行うこともでき、これにより、１つの導出期間によって示されるように、よりステップ的な圧力減少をもたらすことができる。
−ＰｓｕｐｐｌｙがＰＭＩＮ に近い場合には、制御チャンバは、より少量のガスによって充填され、再充填は、好ましくは、同じ平均的導出流量に関して、より頻繁に行われる。
−再充填後には、ＰＣＶは、Ｐｓｕｐｐｌｙに等しく、これを使用することにより、追加的な圧力センサを設けることなく、供給ユニットからの圧力を決定することができる。
しかしながら、これは、再充填時にだけ使用し得るものであり、導出時には使用することができない。導出／再充填サイクルが、むしろ短い場合には（例えば、０．１〜１０秒）、Ｐｓｕｐｐｌｙを測定するためのこの方法は、例えば大部分の固体貯蔵システムのヒータまたは真空吸引ポンプを、制御チャンバに関連した単一の圧力センサによってＰｓｕｐｐｌｙのそのような「寄生的」測定に基づいて制御するに際して、十分なものである。
【００６８】
表１は、導出のための要求が、１つの提案する構成となった特定の例を示している。この例においては、導出要求は、１秒あたりにつき０．１〜２５ｍｇのＮＨ３ であり、２５０倍の範囲にわたっている。貯蔵ユニットは、１．８〜５ｂａｒｓという範囲内の動作圧力を目標としている。２〜３ｂａｒｓは、公称動作圧力範囲の例である。しかしながら、システムは、１．８ｂａｒｓや５ｂａｒｓといったようなより両極端の値に到達することができる。動作温度は、２３３Ｋ〜３５３Ｋと考えることができる。導出のための下限臨界圧力は、ＰＣＲＩＴ＝１．３ｂａｒと見なすことができる。
【００６９】
導出されるガスの質量を決定するために、以下の情報を利用することができる。理想的なガスの法則が仮定されている。すなわち、
Ｐ＝ρＲＴ，  ρ＝Ｐ／(ＲＴ)，  Ｍ／Ｖ＝Ｐ／(ＲＴ)，  Ｍ＝ＶＰ／(ＲＴ)，
ここで、Ｍ：ガスの質量、Ｖ：容積、Ｒ：ガス定数（アンモニアの場合には、Ｒ＝４８８．２Ｊ／(ｋｇＫ)）、Ｔ：温度
ＭＣＶ−１＝ＭＣＶ−２＋Ｍｄｏｓｅｄ、ここで、ＭＣＶ−２は、導出期間の後において、制御チャンバ内に残されたガスの質量である。添字「ＣＶ−１」は、導出期間の前の状況を示している。条件「ＣＶ−１」は、単に、貯蔵ユニットからの供給条件とすることができる。すなわち、Ｐｓｕｐｐｌｙと見なすことができる。
よって、
Ｍｄｏｓｅｄ＝ＭＣＶ−１−ＭＣＶ−２＝ＶＣＶＰＣＶ−１／(ＲＴＣＶ−１)−ＶＣＶＰＣＶ−２／(ＲＴＣＶ−２)
容積ＶＣＶは、定数である。よって、
（式１）  Ｍｄｏｓｅｄ＝ＶＣＶ／Ｒ(ＰＣＶ−１／ＴＣＶ−１−ＰＣＶ−２／ＴＣＶ−２)
あるいは、導出後の圧力は、以下のように表される。
（式２）  ＰＣＶ−２＝ＴＣＶ−２[ＰＣＶ−１／ＴＣＶ−１−ＭｄｏｐｅｄＲ／ＶＣＶ]，Ｒ＝４８８．２１７５Ｊ／(ｋｇＫ)
式２は、ＶＣＶのある種の選択によって実現し得る導出範囲を示すために使用することができる。
【００７０】
式１，２は、ＴＣＶおよびＴｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｓの関数によって、および／または、導出ハードウェアの物理的パラメータ（熱容量、断熱度合い、例えば電気コイルといったようなものによって引き起こされる加熱）の関数によって、および／または、例えば起動フェーズにおけるような、時間に対してのＴＣＶの変化を表す制御チャンバの容量によって、補完することができる。これを使用して、温度変化が、導出質量に関して、ＴＣＶの実際の測定が示すのと同じ影響を有していないように、計算することができる。一例として、周囲からの受動的な加熱によってＴＣＶが増大を受ける移行期間においては、システムが一定の温度レベルに曝されているのと同じ導出質量となるべきではない。このタイプの機能は、本発明による方法の精度を改良するために実施することができる。
【００７１】
表１においては、ＶＣＶは、０．２ｄｌ（２０ｍｌ）であるように選択され、第１行は、供給圧力（ＰｓｕｐｐｌｙあるいはＰＣＶ−２）と温度と流量との様々な組合せの関数として、導出後の圧力ＰＣＶ−２を示している。３つのタイプの組合せが与えられている。すなわち、各パラメータに関して、高、中、低、が与えられている。
【００７２】
いくつかを例示するならば、表１に示されているように、最小圧力かつ最大温度において（ＣＶ内におけるガスの最小密度）、サイクルごとに５ｍｇを導出しサイクル周波数を５Ｈｚとすることにより、最大流量を導出することができる。５ｍｇを導出するためには、５ｍｇが導出されるたびごとに、１．８から１．３７へと圧力値が降下する。この圧力レベルは、１．３ｂａｒｓという仮定されたＰＣＲＩＴと比較して、なおも大きいものである。
【００７３】
他の例は、最大圧力かつ最小温度において（ＣＶ内においては、ガスの最大密度）、最小の導出流速を得る方法である。ここでは、これは、サイクルごとに１ｍｇを導出しサイクル周波数を０．１Ｈｚとすることにより、得られる。
【００７４】
このパルス化は、導出バルブ（６）のところにおいて比例バルブを使用することにより、除去することができる。その場合、制御チャンバがアンモニアによって再充填されるおよそ１０〜２０ｍｓという短時間を除いては、連続的な流通とすることができる。
【００７５】
全体的な手順は、次のように要約することができる。
１）例えば２０秒間にわたって、導出バルブ（６）を閉塞するとともに、供給バルブ（５）を開放する。
２）圧力値（Ｐ、その後には、Ｐｓｕｐｐｌｙに近づくあるいは等しくなる）を記録する。ＰＣＶ−１の値は、また、ｄＰＣＶ／ｄｔ〜０である場合には、供給バルブ（５）の開放時に決定することもできる。
３）供給バルブ（５）を閉塞する。
４）圧力値ＰＣＶを連続的に測定し、付加的には、温度ＴＣＶを連続的に測定する。
５）圧力値ＰＣＶと付加的には温度ＴＣＶとを連続的に測定しつつ、式１に基づいて、導出バルブ（６）を制御する。
６）ＰＣＲＩＴ＝１．３ｂａｒ（ａ）に到達したならば、１）を実行する。付加的には、再充填は、ＰＣＲＩＴへと実際に到達する前に行うこともできる。
【００７６】
ＶＣＶの選択は、導出時にどれくらい圧力が変化するかによって影響され、また、ＣＶの再充填どうしの間において比較的大きな圧力変化がある場合には、最大の精度が得られるかどうかによって、影響される。これは、ＣＶのサイズの最適化において使用することができ、（例えば圧力センサといったようなものの精度に関する要求によって促進される）構成部材のコストの最適化において使用することができる。
【００７７】
図３は、本発明の一実施形態を示している。この実施形態においては、システムは、制御チャンバ４を備えている。制御チャンバ４には、供給バルブ５と、導出バルブ６と、圧力センサ７と、温度センサ８と、が設けられている。システムは、さらに、少なくとも２つの貯蔵ユニット（１または１ａ）を備えている。貯蔵ユニットには、貯蔵材料（３または３ａ）と、ヒータ（２または２ａ）と、が設けられている。システムは、さらに、小さい方のユニット１から（１つまたは複数の）大きい方のユニット１ａへのアンモニアの逆流を防止するためのバルブ１０（能動的なまたは受動的な逆止弁）と、エンジン１１と、を備えている。エンジン１１には、排気系１２と、固体材料（３または３ａ）から脱離されて導出されたアンモニアを使用してＮＯｘを低減するためのＳＣＲ触媒１３と、が付設されている。コントローラ９は、貯蔵ユニットが所望の動作圧力範囲を与えることを確保するとともに、関連するセンサの値を読み取り、さらに、供給バルブ５および導出バルブ６を制御して本発明による制御チャンバ方法による導出を行う。
【００７８】
図４は、同様の実施形態を示している。この実施形態においては、追加的な圧力センサ１６が設けられている。追加的な圧力センサ１６は、１つまたは複数の貯蔵ユニット（１または１ａ）からの供給圧力を、独立的に測定する。
【００７９】
図５は、他の実施形態を示している。この実施形態においては、アンモニアの脱離は、加熱だけによってではなく、真空吸引ポンプ１７によって可能とされている。それでもなお、ヒータ２ａを、真空吸引ポンプ１７に加えて設けることができる。これにより、必要に応じて、真空吸引ポンプ１７による脱離を補助することができる。真空吸引ポンプは、コントローラ９によってオンオフ制御される。これにより、真空吸引によって所望の動作圧力範囲をもたらすことが、確保される。図５は、ただ１つの貯蔵デバイス（「貯蔵デバイス」は、「貯蔵ユニット」と同義）１ａだけを備えた例を示している。しかしながら、真空吸引ポンプは、例えば図３，４に示すような複数の貯蔵デバイスを備えた実施形態においても、使用することができる。図５の例においては、追加的な圧力センサ１６を備えた実施形態が図示されており、これにより、図４の場合と同様に、貯蔵ユニット１ａからの供給圧力の測定を、独立的に行うことができる。真空吸引ポンプを使用した他の実施形態においては、ただ１つの圧力センサが設けられる。言い換えれば、図３に示すような、制御チャンバの圧力センサ７だけが設けられる。そして、供給圧力は、供給バルブ５が開放されなおかつ導出バルブ６が閉塞されたときの充填動作時には、制御チャンバの圧力センサ７によって測定される。
【００８０】
図６においては、ある種の実施形態に関して、導出セットポイントの概略的なタイミング図と、供給バルブ５のオンオフ状態と、導出バルブ６のオンオフ状態と、供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙと、制御チャンバの圧力ＰＣＶ（このＰＣＶは、単一の圧力センサ７によって測定された圧力値に対応する）と、が示されている。
【００８１】
この例においては、導出セットポイントは、初期的にはゼロと考えられ、その後、時刻ｔ１ においては、Ｄ１ と称されるようなある種の値へと上昇する。
【００８２】
供給バルブ５および導出バルブ６は、相補的な態様で開閉される。すなわち、導出バルブが閉塞されたときには、供給バルブが開放され、これとは逆に、導出バルブが開放されたときには、供給バルブが閉塞される。両バルブ５，６は、繰り返し的に開閉される。この場合、導出バルブの開放時間インターバルは、通常は、供給バルブの開放時間インターバルと比較して、より長いものとされる。なぜなら、例えば、供給バルブのオリフィスが、導出バルブのオリフィスと比較して、より大きいからである。あるいは、負荷時間率が小さいことのために、導出バルブのオンオフパルス化が高速であるからである。図示の例においては、ｔ２とｔ３との間、および、ｔ４とｔ５との間、および、ｔ６とｔ７との間、および、ｔ１０とｔ１１との間、および、ｔ１２とｔ１３との間、および、ｔ１４とｔ１５との間、および、ｔ１６とｔ１７との間、においては、短い（通常の）充填動作がが行われており、ｔ８とｔ９との間、および、ｔ１８とｔ１９との間、においては、延長された充填動作が行われている（図示の例においては、４回につき１回の充填動作が延長化されている）。しかしながら、導出インターバル（導出期間）は、図示のように、互いにほぼ等しいものとされている。初期的なステージにおいては、導出セットポイントがゼロとされているときに、導出バルブ６を閉塞したまま、供給バルブ５が、開放状態に維持される。
【００８３】
図示のように、供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙは、セットポイントがゼロとされたステージにおいては、上昇し（例えば、起動後の加熱の遅延により）、その後、一定値Ｐ１ となる（これは単純化のためである。図２に示すように、供給圧力は、実際に変動することができる。）。制御チャンバ内の圧力ＰＣＶは、単一の圧力センサ７によって「見られる」圧力値ともし得るものであり、供給バルブ５が開放状態に維持されるセットポイントがゼロというステージにおいては、供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙに等しく、さらに、延長化された充填動作時には、供給圧力Ｐｓｕｐｐｌｙに到達する。しかしながら、短い充填動作時には、ＰＣＶは、完全にはＰｓｕｐｐｌｙへと到達することがなく、低減された圧力ｋＰ１ へと到達するのみである。ここで、ｋは、１よりも小さい定数とすることができ、例えば、０．５〜０．９９という範囲とすることができる。ｔ１ 〜ｔ１７における導出期間は、連続的な導出を行う実施形態を示している。これに対し、ｔ１７〜ｔ２０における導出期間は、不連続的な導出（短いパルス化）を示している。図６の不連続な導出において一例として示されている負荷時間率は、約５０％である。全体的な導出速度が、図６に示された連続的な導出期間と同様であることにより、不連続的な導出の例における導出バルブの開放断面積は、連続的な導出の例における導出バルブの開放断面積と比較して、約２倍大きいものと考えることができる。
【００８４】
よって、図６は、以下のようないくつかの見地を示している。
【００８５】
（ｉ）延長された充填動作が行われることなくなおかつ比較的短い充填時間が使用される実施形態においては、制御チャンバの圧力ＰＣＶは、完全にはＰｓｕｐｐｌｙへと到達しない。それよりもむしろ、ｋが前もっておおよそ既知とされている場合には（例えば、ｋは、充填時間およびＰＣＶの測定値の関数として経験的に決定することができる）ＰＣＶの測定値をｋで割算することにより、Ｐｓｕｐｐｌｙを、短い充填動作時に単一の圧力センサでもってＰＣＶを測定することによって、おおよそ決定することができる。そのような実施形態においては、図６に示された延長された充填動作を省略することができる。
【００８６】
（ｉｉ）延長された充填が行われる実施形態は、図６において直接的に示されている。そのような実施形態においては、Ｐｓｕｐｐｌｙは、延長された充填動作時における単一の圧力センサによるＰＣＶの測定によって、直接的に測定することができる。上記（ｉ）において上述した定数ｋによる相関は、必要ではなく、省略することができる。なぜなら、延長された充填時間に基づいて、定数ｋが、１に等しいからである（あるいは、１に対して非常に近いからである）。
【００８７】
（ｉｉｉ）図６は、さらに、導出セットポイントがゼロとされているときに供給バルブが開放状態に維持される実施形態を示している。セットポイントがゼロというステージにおいては、Ｐｓｕｐｐｌｙは、単一の圧力センサによるＰＣＶの測定によって、修正を必要とすることなく、直接的に測定することができる。このようなセットポイントがゼロという機能は、延長された充填動作の有無とは無関係に、充填動作時における単一センサによる圧力測定と組み合わせることができる。
【００８８】
（ｉｖ）不連続的な導出（ｔ１７とｔ１８との間、および、ｔ１９とｔ２０との間、において示されている）においては、導出バルブ６の急速な繰り返し的な開閉動作が行われる。導出流は、導出バルブ６の開閉の負荷時間率を変更することにより、制御される。不連続的な導出機能は、図６における他の機能（ｉ）〜（ｉｉｉ）と併用してあるいは併用することなく、使用することができる。
【００８９】
図７においては、制御チャンバ４は、鉛直方向に取り付けられている。（これは、また、制御チャンバが、鉛直方向に対して９０°未満という角度で傾斜して取り付けられた実施形態を示している。供給バルブ５が、制御チャンバ４の上方に取り付けられており、導出バルブ６が、制御チャンバの最下点よりも下方に配置されている。「鉛直方向」や「下方」といったような用語は、公称動作位置を意味している。例えば、車両（図７においては、符号１８によって示されている）においては、公称動作位置とは、水平方向表面上において車両１８がホイール１９上に載置されている際の位置を意味している。鉛直方向は、図７においては、矢印によって示されている。）この構成は、制御チャンバ４の内部における凝集物または不純物の蓄積を防止する。
【００９０】
図７に図示されているものは、ｄｓｕｐｐｌｙによって示されているような、供給バルブ５のオリフィスの開放度合いが、ｄｄｏｓｉｎｇによって示されているような、導出バルブ６の開放度合いよりも大きいことである。
【００９１】
図７に図示された２つの見地は、すなわち、制御チャンバ４の鉛直方向構成または傾斜構成と、供給バルブのより大きな開放度合いとは、互いに独立に具現することができる、あるいは、互いに組み合わせて具現することができる。
【００９２】
図８ａおよび図８ｂは、コントローラ９内において実施される、偏差を低減または除去するための、すなわち、導出の目標値と導出の実際値との間の差を低減または除去するための、導出のフィードバック制御に関する２つの異なる実施形態を示している。図８ａおよび図８ｂに関連して説明されるフィードバック機能が、導出期間において適用し得るだけではなく、いくつかの実施形態においては、短い導出動作においても適用し得ることにより、「サイクル」という用語が、以下においては使用される。
【００９３】
「サイクル」とは、主に、「導出期間」を意味している。しかしながら、「サイクル」とは、また、いくつかの実施形態においては、「導出動作」を意味することができる。双方の図において、中央の線は、サイクルごとの導出目標値（図示の時間インターバルにおいては、導出目標値は、一定と考えられる）を示している。実際に導出された量（実線で示されている）と、集積された導出誤差（破線によって示されている）、すなわち、導出誤差をすべてのサイクルにわたって加算したもの、とが示されている。サイクルにおける「導出誤差」は、そのサイクルにおける、導出の実際値と、導出の目標値と、の間の差と考えることができる。双方の実施形態において、図示は、第１サイクルにおけるある種の過剰導出量（すなわち、プラスの導出誤差）から開始されている。
【００９４】
第１実施形態（図８ａ）においては、過剰の、すなわち、プラスの、導出誤差は、導出を低減することによって、対抗されている。例えば、通常の積分型のコントローラ（Ｉ型のコントローラ）においては、導出の実際値を導出の目標値に近づける速度は、図８ａにおいて実線によって示されているように、逆転した誤差信号に比例する。最終的には、誤差信号は、完全に除去される。すなわち、導出誤差が発生した場合には、フィードバック制御動作により、サイクルごとに実際に導出される量が、サイクルごとの導出目標値へと合わせることが確保される。誤差が存在する限りにおいて、集積された誤差は、増大する。誤差が完全に除去された後には、集積された誤差の増加は、停止する。そして、それまでに集積された導出誤差は、その後は変化することなく、存続する（次なる誤差が発生するまでは）。
【００９５】
しかしながら、第２実施形態（図８ｂ）においては、集積された導出誤差の補償をも行う。この目的のために、図８ａの実施形態の場合のようにサイクルごとの導出誤差を単にゼロとするのではなく、誤差の反対符号の領域にまで（図８ｂにおいては、「マイナス」へと）導出目標値をオーバーシュートさせる。コントローラは、すべてのサイクルにわたっての誤差を集積し、反対符号の誤差を有した動作を行うように調節する。これにより、すべての初期誤差を補償し、それにより、集積された導出誤差をゼロとする。この集積プロセスは、例えば車両またはトラックにおけるＳＣＲによるＮＯｘ低減の典型的な時定数と比較して、比較的高速なものとすることができる。第１実施形態は、ＮＯｘ低減を制御するための良好な解決手法を提供するけれども、第２実施形態は、例えば変動する動作条件下といったような場合に、逃避するＮＯｘの速度をさらに低減させることさえ可能である。
【００９６】
本発明の好ましい実施形態においては、貯蔵材料（３，３ａ）は、アミン錯体である。とりわけ、Ｓｒ（ＮＨ３）８Ｃｌ２、Ｃａ（ＮＨ３）８Ｃｌ２、Ｍｎ（ＮＨ３）６Ｃｌ２、Ｍｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２、あるいは、これらの混合物、である。例えばゼオライトや活性炭といったような他の材料を適用することもできる。
【００９７】
本発明は、方法またはデバイスとして具現されるものであって、燃焼エンジンによって駆動される車両またはトラック（あるいは、アンモニア貯蔵を必要とする同様の応用）におけるＳＣＲによるＮＯｘの低減のために使用される固体アンモニア貯蔵システムにおいて、特に有利である。ここで、貯蔵システムは、導出ハードウェアとは別に、１つまたは複数の以下の特徴点を備えている。
−電気または他の手段によって加熱される、より小さな貯蔵ユニット（限定するものではないけれども、例示するならば、サイズが５０ｍｌ〜３ｌとされ、２５ｇ〜１．５ｋｇのＮＨ３ を貯蔵する）。他の容量も可能である。
−加熱手段を備えた、１つまたは複数のより大きな固体貯蔵ユニット（限定するものではないけれども、例示するならば、サイズが５００ｍｌ〜２０ｌとされ、４００ｇ〜２０ｋｇのＮＨ３ を貯蔵する）。車両の要望されたサービス動作インターバル（例えば、２５０００ｋｍ）に関して十分な量のアンモニアを貯蔵することができる。
−本発明によるモデルまたはアルゴリズムを備えたコントローラ。導出流を評価し得るとともに、貯蔵ユニットの加熱を制御することができる。
−より小さなユニットの充填レベルが導出前に既知である場合には、本発明による導出制御を使用することにより、より小さな貯蔵ユニットのリアルタイムでの飽和度合いを計算することができ、その飽和度合いをパラメータとして使用することによって、より大きなユニットからより小さなユニットへとアンモニアを移送するために、より大きなユニットを加熱するタイミングを決定することができる。
【００９８】
【表１】
2013528734.tif 000003
【符号の説明】
【００９９】
１    貯蔵ユニット
１ａ  貯蔵ユニット
２    ヒータ
２ａ  ヒータ
３    固体貯蔵材料
３ａ  固体貯蔵材料
４    制御チャンバ
５    供給バルブ
６    導出バルブ
７    圧力センサ
８    温度センサ
９    コントローラ
１１    内燃エンジン
１３    ＳＣＲ触媒
１４    ガス供給源
１５    プロセス、アンモニア消費プロセス
１７    真空吸引ポンプ
【図３】
2013528734.tif 000004
【図４】
2013528734.tif 000005
【図５】
2013528734.tif 000006
【図７】
2013528734.tif 000007
【図１ａ】
2013528734.tif 000008
【図１ｂ】
2013528734.tif 000009
【図２】
2013528734.tif 000010
【図６】
2013528734.tif 000011
【図８ａ】
2013528734.tif 000012
【図８ｂ】
2013528734.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月15日(2012.11.15)
【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】
アンモニア消費プロセスに対してアンモニアを制御しつつ導出するための方法であって、
前記アンモニア消費プロセス（１５）が、内燃エンジン(１１)に起因する排気（１２）からのＮＯｘ除去のためのＳＣＲ触媒（１３）によって実行されるプロセスである場合に、
前記方法を、
−既知の容積（ＶＣＶ）を有した制御チャンバ（４）と；
−アンモニアの供給源（１４）と前記制御チャンバ（４）との間の流体連通を制御するための供給バルブ（５）と；
−前記制御チャンバ（４）と、前記ガスが導出される対象をなすプロセス（１５）と、の間の流体連通を制御するための導出バルブ（６）と；
−前記制御チャンバ（４）内のガスの圧力（ＰＣＶ）を測定するための圧力センサ（７）、および、前記制御チャンバ（４）内のガスの温度（ＴＣＶ）を測定するための温度センサ（８）、と；
を具備した装置を使用することによって、実施し、
前記アンモニアの供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）が、貯蔵ユニット（１；１ａ）内の固体貯蔵材料（３；３ａ）からのアンモニアの脱離によって生成された、変動する供給圧力とされ、
前記方法においては、
−前記導出バルブ（６）を閉塞しつつ前記供給バルブ（５）を開放することによって、前記制御チャンバ（４）内へとアンモニアを導入することにより、前記制御チャンバ内の圧力（ＰＣＶ）を上昇させ；
−前記供給バルブ（５）を閉塞しつつ前記導出バルブ（６）を通してアンモニアを導出し；
−前記制御チャンバ内の圧力（ＰＣＶ）の減少度合いを記録し；
−前記制御チャンバ（４）の前記既知の容積（ＶＣＶ）に基づいて、および、前記供給バルブ（５）が閉塞されている期間における前記制御チャンバ内の圧力（ＰＣＶ）の変化および温度（ＴＣＶ）の変化のうちの少なくとも一方に基づいて、導出されたガスの量を計算し；
−導出されたアンモニアの量を、目標値すなわちセットポイントと比較し、これにより、その後の導出時間または導出動作を調節すなわち制御する；
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
アンモニアの前記供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）が、前記供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）の動作範囲を制御するためのヒータ（２；２ａ）が設けられた貯蔵ユニット（１；１ａ）内における前記固体貯蔵材料（３；３ａ）からの熱脱離によって生成される、
あるいはこれに代えて、アンモニアの前記供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）が、前記固体貯蔵材料に対して連結された真空吸引ポンプ（１７）によって生成され、この場合には、前記真空吸引ポンプ（１７）によって生成された前記貯蔵ユニット内における気相圧力減少に基づく脱離によってアンモニアが放出される、
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法において、
前記少なくとも１つの貯蔵ユニット（１；１ａ）からの供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）、および、前記制御チャンバ（４）内の圧力が、前記制御チャンバ（４）の前記圧力センサ（７）からなる単一の圧力センサによって交互的に測定され、
前記少なくとも１つの貯蔵ユニット（１；１ａ）からの供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）が、前記導出バルブ（６）が閉塞されなおかつ前記供給バルブ（５）が開放されている期間に、前記圧力センサ（７）によって決定され、なおかつ、前記制御チャンバ（４）内の圧力が、前記供給バルブ（５）が閉塞されなおかつ前記導出バルブ（６）が開放または閉塞されている期間に、前記圧力センサ（７）によって決定されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、
前記少なくとも１つの貯蔵ユニット（１；１ａ）からの供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）が、すべての導出動作における各充填動作時には決定されず、充填動作のサブサンプル時にのみ決定され、
前記少なくとも１つの貯蔵ユニット（１；１ａ）からの供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）が決定される充填動作時における前記供給バルブ（５）の開放時間が延長され、これにより、そのようにして延長された開放時間が、供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）が決定されない充填動作時における前記供給バルブ（５）の平均的な開放時間よりも長いものとされていることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法において、
前記延長された開放時間が、前記圧力センサ（７）からの信号が前記貯蔵ユニット（１，１ａ）からの実際の供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）の５０％以内または２０％以内または１０％以内または５％以内または１％以内であることを確保し得るに十分に長いものとされることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法において、
導出セットポイントがゼロである場合には、前記導出バルブ（６）が閉塞され、なおかつ、前記供給バルブ（５）が開放され、この場合、前記少なくとも１つの貯蔵ユニット（１；１ａ）からの供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）が、前記制御チャンバ（４）の前記圧力センサ（７）によって、常に測定されることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか１項に記載の方法において、
前記単一の圧力センサ（７）によって決定された前記少なくとも１つの貯蔵ユニット（１；１ａ）の供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）の測定結果が、アンモニアを放出するためのヒータ（２；２ａ）または真空吸引ポンプ（１７）の制御機構に対しての入力とされることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法において、
導出目標値または導出セットポイントに対しての偏差に応答して、導出されるアンモニアの量が制御され、これにより、集積された導出量が、集積された導出目標値に対応したものとされることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、
前記制御チャンバの再充填動作どうしの間における導出期間においては、複数の導出動作が実行されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法において、
複数の導出動作を有した導出期間に導出されるアンモニア量の決定が、前記導出期間の開始時および終了時における前記制御チャンバ内の圧力（ＰＣＶ）に関する測定に基づいて、行われることを特徴とする方法。
【請求項１１】
選択的触媒還元（１３）によるＮＯｘ除去という目的のために固体アンモニア貯蔵材料（３；３ａ）を使用した車両のためのコントローラ（９）であって、
前記コントローラが、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法を実施し得るように、プログラムされていることを特徴とするコントローラ。
【請求項１２】
アンモニア消費プロセス（１５）に対してアンモニアを制御しつつ供給するためのデバイスであって、
前記アンモニア消費プロセス（１５）が、内燃エンジン(１１)に起因する排気（１２）からのＮＯｘ除去のためのＳＣＲ触媒（１３）によって実行されるプロセスである場合に、
前記デバイスが、
−アンモニアの可逆的な吸収または吸着または脱着を可能とする固体貯蔵材料（３；３ａ）を収容した１つまたは複数の貯蔵ユニット（１；１ａ）であるとともに、脱着によってアンモニアを放出するためのヒータ（２；２ａ）が設けられた、または、気相圧力の減少に基づく脱着によってアンモニアを放出させる真空吸引ポンプ（１７）が設けられた、１つまたは複数の貯蔵ユニット（１；１ａ）と；
−制御チャンバ（４）であるとともに、この制御チャンバ（４）内のアンモニアの圧力（ＰＣＶ）を決定するための圧力センサ（７）、および、この制御チャンバ（４）内のアンモニアの温度（ＴＣＶ）を測定するための温度センサ（８）、が設けられた制御チャンバ（４）と；
−前記制御チャンバの両サイドに配置された供給バルブ（５）および導出バルブ（６）であり、前記導出バルブ（６）が閉塞されなおかつ前記供給バルブ（５）が開放されたときには、前記１つまたは複数の貯蔵ユニット（１；１ａ）から前記制御チャンバ内へのアンモニア流が制御され、さらに、前記供給バルブ（５）が閉塞されたときには、前記導出バルブ（６）を通してのアンモニアの導出が制御されるような、供給バルブ（５）および導出バルブ（６）と；
−前記制御チャンバの上流側において供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）を最小の供給圧力（ＰＭＩＮ ）と最大の供給圧力（ＰＭＡＸ ）との間の所望インターバル内の値とし得るよう、さらに、請求項１〜１０のいずれか１項に記載された方法を実行し得るよう、前記１つまたは複数の貯蔵ユニット（１；１ａ）の前記ヒータ（２）または前記真空吸引ポンプ（１７）を制御するようにプログラムされたコントローラ（９）と；
を具備していることを特徴とするデバイス。
【請求項１３】
請求項１２記載のデバイスにおいて、
ヒータ（２；２ａ）を具備し、
さらに、追加的な貯蔵ユニット（１ａ）と、能動型のまたは受動型の逆止弁とされた追加的な貯蔵ユニットバルブ（１０）と、を具備し、
前記逆止弁は、前記追加的な貯蔵ユニット（１ａ）が、加熱されていないときに、あるいは、加熱された前記貯蔵ユニット（１）よりも低圧とされたときに、加熱された前記貯蔵ユニット（１）からのガスが、前記追加的な貯蔵ユニット（１ａ）内へと吸収されることを防止することを特徴とするデバイス。
【請求項１４】
請求項１２または１３記載のデバイスにおいて、
前記制御チャンバ（４）の前記圧力センサ（７）が、前記アンモニア消費プロセスに対してのアンモニアの供給を制御するために前記デバイスに設けられた単一の圧力センサとされ、
この単一の圧力センサが、前記供給バルブ（５）および前記導出バルブ（６）の開閉状態に応じて、前記少なくとも１つの貯蔵ユニット（１；１ａ）からの供給圧力（Ｐｓｕｐｐｌｙ）の測定と、前記制御チャンバ（４）内の圧力の測定と、を交互的に行うという二重の機能を有していることを特徴とするデバイス。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
前記制御チャンバ（４）を、直立配置または傾斜配置で配置し、
その直立配置または傾斜配置においては、前記導出バルブ（６）からの出口の高さ位置を、前記制御チャンバ（４）の最下点と比較して、より低い位置あるいは同じ高さ位置とするとともに、前記供給バルブ（５）よりも低い位置とすることを特徴とするデバイス。
【請求項１６】
請求項１２〜１５のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
前記供給バルブ（５）および前記導出バルブ（６）が、それぞれオリフィスを備え、
前記供給バルブ（５）のオリフィスの方が、前記導出バルブ（６）のオリフィスよりも、大きいものとされていることを特徴とするデバイス。
【請求項１７】
請求項１２〜１６のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
前記供給バルブ（５）および前記導出バルブ（６）が、圧力逃がし機能を提供し得るよう、逃がし圧力においては強制的に開放され得るよう構成されていることを特徴とするデバイス。
【国際調査報告】
2013528734.tif 000014
2013528734.tif 000015
2013528734.tif 000016