(57)【要約】【課題】反応媒体の移動系の異常を検知できる化学蓄熱装置を提供する。【解決手段】化学蓄熱装置１０は、蓄熱材１１ａを有する反応器１１と、反応媒体を貯蔵する貯蔵器１２と、反応器１１と貯蔵器１２とを接続する接続管１３と、接続管１３に設けられる弁体１４と、弁体１４を開制御及び閉制御する制御部１５と、反応器１１と貯蔵器１２との間で移動した反応媒体の実移動量を取得する実移動量取得部１５，１７，１８と、反応器１１と貯蔵器１２との間で反応媒体を移動させるためのバルブ１４の開制御に基づき、反応器１１と貯蔵器１２との間で移動すると推定される反応媒体の推定移動量を取得する推定移動量取得部１５，１６と、実移動量取得部１５，１７，１８で取得した実移動量と推定移動量取得部１５，１６で取得した推定移動量との差が閾値以上の場合に異常と判定する異常判定部１５と、を備える。【選択図】図１
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【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すると共に加熱されると反応媒体を脱離して蓄熱する蓄熱材を有し、前記加熱対象物を加熱する反応器と、
前記反応器へ供給される反応媒体を貯蔵すると共に前記蓄熱材から脱離した反応媒体を回収する貯蔵器と、
前記反応器と前記貯蔵器とを接続し、反応媒体が流れる流路を構成する接続管と、
前記接続管に設けられ、前記流路の開閉を行う弁体と、
前記弁体を開制御及び閉制御する制御部と、
前記反応器と前記貯蔵器との間で移動した反応媒体の実移動量を取得する実移動量取得部と、
前記制御部による前記反応器と前記貯蔵器との間で反応媒体を移動させるための前記弁体の開制御に基づき、前記反応器と前記貯蔵器との間で移動すると推定される反応媒体の推定移動量を取得する推定移動量取得部と、
前記実移動量取得部で取得した実移動量と前記推定移動量取得部で取得した推定移動量との差が閾値以上の場合に異常と判定する異常判定部と、を備える化学蓄熱装置。
【請求項２】
前記実移動量取得部は、前記反応器と前記貯蔵器との間で移動した反応媒体の実移動量として、前記反応器から前記貯蔵器へ回収された反応媒体の実回収量を取得し、
前記推定移動量取得部は、前記反応器と前記貯蔵器との間で移動する反応媒体の推定移動量として、前記制御部による前記弁体の開制御の開始からの経過時間に基づき、前記反応器から前記貯蔵器へ回収されると推定される反応媒体の推定回収量を取得し、
前記異常判定部は、前記実移動量取得部で取得した実回収量と前記推定移動量取得部で取得した推定回収量との差が閾値以上の場合に異常と判定する、請求項１に記載の化学蓄熱装置。
【請求項３】
前記異常判定部は、前記推定移動量取得部で取得した前記反応器から前記貯蔵器への反応媒体の推定回収量が満回収量である場合に前記判定を行う、請求項２に記載の化学蓄熱装置。
【請求項４】
前記実移動量取得部は、前記反応器と前記貯蔵器との間で移動した反応媒体の実移動量として、前記貯蔵器から前記反応器へ供給された反応媒体の実供給量を取得し、
前記推定移動量取得部は、前記反応器と前記貯蔵器との間で移動する反応媒体の推定移動量として、前記制御部による前記弁体の開制御の開始からの経過時間に基づき、前記貯蔵器から前記反応器へ供給されると推定される反応媒体の推定供給量を取得し、
前記異常判定部は、前記実移動量取得部で取得した実供給量と前記推定移動量取得部で取得した推定供給量との差が閾値以上の場合に異常と判定する、請求項１〜３の何れか一項に記載の化学蓄熱装置。
【請求項５】
前記実移動量取得部は、前記貯蔵器に収容された反応媒体の実収容量を取得し、取得した前記実収容量に基づき、前記実供給量を取得する、請求項４に記載の化学蓄熱装置。
【請求項６】
前記推定移動量取得部は、前記制御部による前記反応媒体を前記貯蔵器から前記反応器に供給するための前記弁体の開制御の開始からの経過時間に基づき、前記貯蔵器に収容されると推定される反応媒体の推定収容量を取得し、取得した前記推定収容量に基づき、前記推定供給量を取得する、請求項４に記載の化学蓄熱装置。
【請求項７】
前記異常判定部は、前記推定移動量取得部で取得した前記推定供給量が最大供給量である場合に前記判定を行う、請求項４〜６の何れか一項に記載の化学蓄熱装置。
【請求項８】
前記実移動量取得部は、前記貯蔵器の温度を検出する温度検出部と、前記貯蔵器の圧力を検出する圧力検出部とを有し、前記温度検出部で検出した温度と前記圧力検出部で検出した圧力とを用いて反応媒体の前記実移動量を取得する、請求項１〜７の何れか一項に記載の化学蓄熱装置。
【請求項９】
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蓄熱材を有し、前記加熱対象物を加熱する加熱器と、
反応媒体を貯蔵する貯蔵器と、
前記加熱器と前記貯蔵器とを接続し、反応媒体が流れる接続管と、
前記接続管に設けられる開閉弁と、
前記開閉弁の開閉を制御する制御部と、
前記貯蔵器に回収された反応媒体の回収量を取得する回収量取得部と、
反応媒体を前記加熱器から前記貯蔵器に回収するための前記開閉弁の開制御の開始からの経過時間を用いて、前記貯蔵器に回収される反応媒体の回収量を推定する回収量推定部と、
を備え、
前記制御部は、反応媒体を前記加熱器から前記貯蔵器に回収するために前記開閉弁の開制御を行った場合に、前記回収量取得部で取得した回収量と前記回収量推定部で推定した回収量との差が閾値以上の場合に異常と判定する、化学蓄熱装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記回収量推定部で前記貯蔵器の反応媒体の回収量を満回収量と推定した場合に前記判定を行う、請求項９に記載の化学蓄熱装置。
【請求項１１】
前記回収量取得部は、前記貯蔵器の温度を検出する温度検出部と、前記貯蔵器の圧力を検出する圧力検出部とを有し、前記温度検出部で検出した温度と前記圧力検出部で検出した圧力を用いて前記反応媒体の回収量を取得する、請求項９又は１０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】
車両等の排気系には、エンジンから排出される排気ガスに含まれる環境汚染物質（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等）を浄化するために、触媒等が設けられている。触媒には、浄化能力を活性化するための最適温度（活性温度）が存在する。エンジン始動時は、排気ガスの温度が低く、触媒の活性温度に達するまでに時間を要する。そこで、エンジン始動時等の排気ガスの温度が低いときに触媒の活性温度まで短時間で温度上昇させるために、触媒を暖機するための加熱装置を設ける場合がある。この加熱装置としては、エネルギロス（燃費ロス）を低減して暖機を行うために、反応媒体と蓄熱材との化学反応の反応熱を利用した化学蓄熱装置がある。化学蓄熱装置としては、例えば、特許文献１に、加熱対象物としての車両排気系の触媒を暖機する蓄熱装置において、触媒の外周部に設けられた反応材料（蓄熱材）を有する反応器（加熱器）と反応媒体としてのアンモニアを貯蔵する貯蔵器とが管路を介して接続され、この管路に開閉弁が設けられることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２４２０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
反応器でアンモニアを蓄熱材と反応させて加熱対象物を加熱する暖機を行う場合又は貯蔵器で蓄熱材から脱離したアンモニアの回収を行う場合、所望の量のアンモニアを反応器と貯蔵器との間で移動させる。このとき、管路に設けられた開閉弁は開制御され、管路を介したアンモニアの移動が可能となっている。しかしながら、開閉弁の故障又は管路の詰まり等、アンモニアの移動経路（移動系）に異常が発生すると、反応器と貯蔵器との間におけるアンモニアの移動が阻害され、意図したとおりの暖機及びアンモニアの回収ができなくなる。
【０００５】
そこで、本技術分野においては、反応媒体の移動系の異常を検知できる化学蓄熱装置が要請されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面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すると共に加熱されると反応媒体を脱離して蓄熱する蓄熱材を有し、前記加熱対象物を加熱する反応器と、反応器へ供給される反応媒体を貯蔵すると共に蓄熱材から脱離した反応媒体を回収する貯蔵器と、反応器と貯蔵器とを接続し、反応媒体が流れる流路を構成する接続管と、接続管に設けられ、流路の開閉を行う弁体と、弁体を開制御及び閉制御する制御部と、反応器と貯蔵器との間で移動した反応媒体の実移動量を取得する実移動量取得部と、制御部による反応器と貯蔵器との間で反応媒体を移動させるための弁体の開制御に基づき、反応器と貯蔵器との間で移動すると推定される反応媒体の推定移動量を取得する推定移動量取得部と、実移動量取得部で取得した実移動量と推定移動量取得部で取得した推定移動量との差が閾値以上の場合に異常と判定する異常判定部と、を備える。
【０００７】
この化学蓄熱装置は、加熱対象物を加熱可能な箇所に配置される反応器と、貯蔵器とを備え、反応器と貯蔵器とが接続管によって接続されている。接続管には流路の開閉を行う弁体が配設されており、貯蔵器から反応器に反応媒体を供給する場合又は反応器から貯蔵器に反応媒体を回収する場合に弁体が開かれる。化学蓄熱装置では、この弁体の開閉制御を制御部で行う。弁体が開かれると、反応器と貯蔵器との間で反応媒体が接続管を介して移動可能となる。しかし、故障で弁体が開かない又は流路の詰まりが発生しているなどの要因で接続管を介して反応媒体が移動できない状態になっていると、弁体の開制御が行われても、反応器と貯蔵器との間で反応媒体が移動できない。このような異常を検知するために、化学蓄熱装置は、実移動量取得部を備えており、反応器と貯蔵器との間で反応媒体を移動させるために弁体の開制御を行った場合に、実移動量取得部によって反応器と貯蔵器との間で実際に移動している反応媒体の実移動量を取得する。また、化学蓄熱装置は、推定移動量取得部を備えており、反応器と貯蔵器との間で反応媒体を移動させるために弁体の開制御を行った場合に、当該弁体の開制御に基づき、反応器と貯蔵器との間で移動すると推定される反応媒体の推定移動量を取得する。接続管を介して反応媒体が正常に移動できる状態の場合、反応器と貯蔵器との間で実際に移動した反応媒体の実移動量と、弁体の開制御に基づき反応器と貯蔵器との間で移動すると推定される反応媒体の推定移動量とが略同じ移動量になっていると考えられる。そこで、異常判定部では、実移動量取得部で取得した実移動量と推定移動量取得部で取得した推定移動量との差が閾値以上か否かを判定する。差が閾値未満の場合、実移動量が推定移動量と略同じ移動量となっている。一方、差が閾値以上の場合、実移動量が推定移動量と略同じ移動量となっていないので、反応媒体の移動系（接続管、弁体）に異常がある。この場合、反応媒体の移動系に異常があるので、異常判定部では異常があると判定できる。以上により、この化学蓄熱装置では、反応媒体の移動系の異常を検知できる。
【０００８】
一実施形態の化学蓄熱装置では、実移動量取得部は、反応器と貯蔵器との間で移動した反応媒体の実移動量として、反応器から貯蔵器へ回収された反応媒体の実回収量を取得し、推定移動量取得部は、反応器と貯蔵器との間で移動する反応媒体の推定移動量として、制御部による弁体の開制御の開始からの経過時間に基づき、反応器から貯蔵器へ回収されると推定される反応媒体の推定回収量を取得し、異常判定部は、実移動量取得部で取得した実回収量と推定移動量取得部で取得した推定回収量との差が閾値以上の場合に異常と判定する。
【０００９】
この化学蓄熱装置によれば、反応媒体を貯蔵器に回収するために弁体の開制御を行った場合に、実移動量取得部によって貯蔵器に実際に回収されている反応媒体の実回収量が取得される。反応媒体を貯蔵器に回収するために弁体の開制御を行った場合に、推定移動量取得部によって弁体の開制御開始からの経過時間に基づき推定回収量が取得される。そして、異常判定部により、実移動量取得部で取得された実回収量と推定移動量取得部で取得された推定回収量との差が閾値以上か否かが判定される。差が閾値未満の場合、実回収量が推定回収量と略同じ回収量となっている。一方、差が閾値以上の場合、実回収量が推定回収量と略同じ回収量となっていないので、反応媒体の移動系に異常がある。この場合、反応媒体の移動系に異常があるので、異常判定部では異常があると判定できる。このように、化学蓄熱装置では、貯蔵器で実際に回収している実回収量と弁体の開制御開始からの経過時間から取得された推定回収量との差が閾値以上の場合に異常と判定することにより、反応媒体の回収時における反応媒体の移動系の異常を検知できる。
【００１０】
一実施形態の化学蓄熱装置では、異常判定部は、推定移動量取得部で取得した反応器から貯蔵器への反応媒体の推定回収量が満回収量である場合に判定を行う。反応媒体を満回収量まで回収していると推定されている場合に、反応媒体の移動系に異常があって実際には貯蔵器に反応媒体が回収されていないと、実移動量取得部で取得された実回収量と推定移動量取得部で取得された推定回収量（満回収量）との差が顕著になる。そのため、推定回収量が満回収量である場合に異常検知の判定を行うと、反応媒体の移動系に異常があるか否かを精度良く判定できる。
【００１１】
一実施形態の化学蓄熱装置では、実移動量取得部は、反応器と貯蔵器との間で移動した反応媒体の実移動量として、貯蔵器から反応器へ供給された反応媒体の実供給量を取得し、推定移動量取得部は、反応器と貯蔵器との間で移動する反応媒体の推定移動量として、制御部による弁体の開制御の開始からの経過時間に基づき、貯蔵器から反応器へ供給されると推定される反応媒体の推定供給量を取得し、異常判定部は、実移動量取得部で取得した実供給量と推定移動量取得部で取得した推定供給量との差が閾値以上の場合に異常と判定する。
【００１２】
この化学蓄熱装置によれば、反応媒体を貯蔵器から反応器に供給するための弁体の開制御を行った場合に、実移動量取得部によって貯蔵器から反応器へ供給された反応媒体の実供給量が取得される。反応媒体を貯蔵器から反応器に供給するための弁体の開制御を行った場合に、推定移動量取得部によって弁体の開制御開始からの経過時間に基づき、貯蔵器から反応器へ供給されると推定される反応媒体の推定供給量が取得される。そして、異常判定部により、実移動量取得部で取得した実供給量と推定移動量取得部で取得した推定供給量との差が閾値以上か否かが判定される。差が閾値未満の場合、貯蔵器から反応器への実供給量は推定供給量と略同じ供給量となっている。一方、差が閾値以上の場合、貯蔵器から反応器への実供給量は推定供給量と略同じ供給量となっていないので、反応媒体の移動系に異常がある。この場合、反応媒体の移動系に異常があるので、異常判定部では異常があると判定できる。このように、化学蓄熱装置では、反応器への実供給量と弁体の開制御開始からの経過時間から取得された推定供給量との差が閾値以上の場合に異常と判定することにより、暖機時における反応媒体の移動系の異常を検知できる。
【００１３】
一実施形態の化学蓄熱装置では、実移動量取得部は、貯蔵器に収容された反応媒体の実収容量を取得し、取得した実収容量に基づき、実供給量を取得する。この場合、実移動量取得部は、貯蔵器から反応器への反応媒体の実供給量を簡単に取得できる。
【００１４】
一実施形態の化学蓄熱装置では、推定移動量取得部は、制御部による反応媒体を貯蔵器から反応器に供給するための弁体の開制御の開始からの経過時間に基づき、貯蔵器に収容されると推定される反応媒体の推定収容量を取得し、取得した推定収容量に基づき、推定供給量を取得する。この場合、推定移動量取得部は、貯蔵器から反応器への反応媒体の推定供給量を簡単に取得できる。
【００１５】
一実施形態の化学蓄熱装置では、異常判定部は、推定移動量取得部で取得した推定供給量が最大供給量である場合に判定を行う。反応媒体が貯蔵器から反応器へ最大供給量まで供給されていると推定されている場合に、反応媒体の移動系に異常があって実際には貯蔵器から反応器へ反応媒体が供給されていないと、実移動量取得部で取得した実供給量と推定移動量取得部で取得した推定供給量との差が顕著になる。そのため、推定移動量が最大供給量である場合に異常検知の判定を行うと、反応媒体の移動系に異常があるか否かを精度良く判定できる。
【００１６】
一実施形態の化学蓄熱装置では、実移動量取得部は、貯蔵器の温度を検出する温度検出部と、貯蔵器の圧力を検出する圧力検出部とを有し、温度検出部で検出した温度と圧力検出部で検出した圧力とを用いて反応媒体の実移動量を取得する。このように、貯蔵器の温度と圧力とから簡単に反応器と貯蔵器との間を移動する反応媒体の実移動量を取得できる。
【００１７】
本発明の一側面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蓄熱材を有し、加熱対象物を加熱する加熱器と、反応媒体を貯蔵する貯蔵器と、加熱器と貯蔵器とを接続し、反応媒体が流れる接続管と、接続管に設けられる開閉弁と、開閉弁の開閉を制御する制御部と、貯蔵器に回収された反応媒体の回収量を取得する回収量取得部と、反応媒体を加熱器から貯蔵器に回収するための開閉弁の開制御の開始からの経過時間を用いて、貯蔵器に回収される反応媒体の回収量を推定する回収量推定部とを備え、制御部は、反応媒体を加熱器から貯蔵器に回収するために開閉弁の開制御を行った場合に、回収量取得部で取得した回収量と回収量推定部で推定した回収量との差が閾値以上の場合に異常と判定する。
【００１８】
この化学蓄熱装置は、加熱対象物を加熱可能な箇所に配置される加熱器とそれ以外の箇所に配置される貯蔵器を備え、加熱器と貯蔵器とが接続管によって接続されている。接続管には開閉弁が配設されており、貯蔵器から加熱器に反応媒体を供給する場合や加熱器から貯蔵器に反応媒体を回収する場合に開閉弁が開かれる。化学蓄熱装置では、この開閉弁の開閉制御を制御部で行う。加熱器から貯蔵器に反応媒体を回収する場合、開閉弁が開かれる前は加熱器内のほうが貯蔵器内よりも圧力が高い。そのため、開閉弁が開かれると、反応媒体が加熱器から貯蔵器へ接続管を介して移動する。しかし、故障で開閉弁が開かないなどの要因で接続管を介して反応媒体が移動できないような状態になっていると、開閉弁の開制御が行われても、加熱器で蓄熱材から脱離した反応媒体が貯蔵器に移動できない。このような異常を検知するために、化学蓄熱装置は、回収量取得部を備えており、反応媒体を貯蔵器に回収するために開閉弁の開制御を行った場合に、回収量取得部によって貯蔵器に実際に回収されている反応媒体の回収量を取得する。接続管を介して反応媒体が移動できない状態の場合、貯蔵器に反応媒体が回収されないので、回収量が増加しない。一方、接続管を介して反応媒体が正常に移動できる状態の場合、貯蔵器に反応媒体が回収されるので、回収量が増加する。この際、開閉弁が開かれている時間が長くなるほど貯蔵器に回収される反応媒体の回収量が増加し、ある程度以上時間が経過すると満回収量となる。また、化学蓄熱装置は、回収量推定部を備えており、反応媒体を貯蔵器に回収するために開閉弁の開制御を行った場合に、回収量推定部によって開閉弁の開制御開始からの経過時間を用いて回収量を推定する。接続管を介して反応媒体が正常に移動できる状態の場合、貯蔵器には開制御開始からの経過時間に従って増加する量の反応媒体が回収されるので、貯蔵器では開制御開始からの経過時間から推定される回収量と略同じ回収量になっていると考えられる。そこで、制御部では、回収量取得部で取得された実際の回収量と回収量推定部で推定された回収量との差が閾値以上か否かを判定する。差が閾値未満の場合、貯蔵器では推定された回収量と略同じ回収量となっている。一方、差が閾値以上の場合、貯蔵器では推定された回収量と略同じ回収量となっていないので、反応媒体の移動系に異常がある。この場合、反応媒体の移動系（接続管、開閉弁）に異常があるので、制御部では異常があると判定できる。このように、化学蓄熱装置では、貯蔵器で実際に回収している回収量と開閉弁の開制御開始からの経過時間から推定された回収量との差が閾値以上の場合に異常と判定することにより、反応媒体の移動系の異常を検知できる。
【００１９】
一実施形態の化学蓄熱装置では、制御部は、回収量推定部で貯蔵器の反応媒体の回収量を満回収量と推定した場合に判定を行う。反応媒体を満回収量まで回収していると推定されている場合に、反応媒体の移動系に異常があって実際には貯蔵器に反応媒体が回収されていないと、回収量取得部で取得された実際の回収量と回収量推定部で推定された回収量（満回収量）との差が顕著になる。そのため、回収量推定部で満回収量と推定した場合に異常検知の判定を行うと、反応媒体の移動系に異常があるか否かを精度良く判定できる。
【００２０】
一実施形態の化学蓄熱装置では、回収量取得部は、貯蔵器の温度を検出する温度検出部と、貯蔵器の圧力を検出する圧力検出部とを有し、温度検出部で検出した温度と圧力検出部で検出した圧力を用いて反応媒体の回収量を取得する。このように、貯蔵器の温度と圧力から簡単に貯蔵器に回収されている反応媒体の回収量を取得できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、反応媒体の移動系の異常を検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係る化学蓄熱装置を備えた排気ガス浄化システムの概略構成図である。
【図２】図１に示すストレージに関する各パラメータの関係を示すグラフであり、（ａ）がストレージ温度−アンモニア飽和蒸気圧の関係を示すグラフであり、（ｂ）が相対圧力（＝ストレージ圧力／アンモニア飽和蒸気圧）−アンモニア吸着量の関係を示すグラフである。
【図３】図１に示す化学蓄熱装置のアンモニア回収時にバルブを開いた後の動作を示す概念図であり、（ａ）が回収中であり、（ｂ）が満回収状態である。
【図４】図１のストレージでの時間−アンモニア回収量の関係を示すグラフである。
【図５】図１に示す化学蓄熱装置におけるアンモニア回収時の異常検知の動作を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態に係る化学蓄熱装置を備えた排気ガス浄化システムの概略構成図である。
【図７】図６に示す化学蓄熱装置のアンモニア供給時にバルブを開いた後の動作を示す概念図であり、（ａ）が供給中であり、（ｂ）が最大供給状態である。
【図８】図６のストレージでの時間−アンモニア収容量の関係を示すグラフである。
【図９】図６の化学蓄熱装置におけるアンモニア供給時の異常検知の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る化学蓄熱装置を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２４】
（第１実施形態）
一実施形態に係る化学蓄熱装置は、車両のエンジンの排気系に設けられる排気ガス浄化システムに備えられる化学蓄熱装置に適用する。一実施形態に係る排気ガス浄化システムは、エンジン（特に、ディーゼルエンジン）から排出される排気ガス中に含まれる有害物質（環境汚染物質）を浄化するシステムであり、触媒のＤＯＣ[Diesel Oxidation Catalyst]、ＳＣＲ[SelectiveCatalyticReduction]とＡＳＣ[Ammonia Slip Catalyst]及びフィルタのＤＰＦ[Diesel Particulate Filter]を備えている。また、一実施形態に係る排気ガス浄化システムは、暖機用の化学蓄熱装置も備えており、化学蓄熱装置がエンジンとＤＯＣとの間に配置される熱交換器に設けられる。
【００２５】
図１を参照して、一実施形態に係る排気ガス浄化システム１の全体構成について説明する。図１は、一実施形態に係る排気ガス浄化システム１の概略構成図である。
【００２６】
排気ガス浄化システム１は、エンジン２の排気側に接続された排気管３の上流側から下流側に向けて、熱交換器４、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）５、ディーゼル排気微粒子除去フィルタ（ＤＰＦ）６、選択還元触媒（ＳＣＲ）７、アンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）８を備えている。これら熱交換器４、ＤＯＣ５、ＤＰＦ６、ＳＣＲ７、ＡＳＣ８が配設される各部分は、配設されない部分の排気管３の径よりも大きくなっている。排気管３及び熱交換器４、ＤＯＣ５、ＤＰＦ６、ＳＣＲ７、ＡＳＣ８の各内部にはエンジン２から排出される排気ガスが流れ、排気ガスの流れる方向によって上流側や下流側が規定される。
【００２７】
熱交換器４は、エンジン２から排出された排気ガスと後述するヒータ１１との間で熱の交換（伝達）を行う機器である。熱交換器４は、高熱伝導性を有する金属材料で形成され、外筒の内部がハニカム構造となっている。なお、熱交換器４はハニカム構造に限らず、周知の熱交換構造を適用可能である。
【００２８】
ＤＯＣ５は、排気ガス中に含まれるＨＣ及びＣＯ等を酸化する触媒である。ＤＰＦ６は、排気ガス中に含まれるＰＭを捕集して取り除くフィルタである。ＳＣＲ７は、インジェクタ７ａによって排気管３内の上流側にアンモニア（ＮＨ３）あるいは尿素水（加水分解してアンモニアになる）が供給されると、アンモニアと排気ガス中に含まれるＮＯｘとを化学反応させることによって、ＮＯｘを還元して浄化する触媒である。ＡＳＣ８は、ＳＣＲ７をすり抜けて下流側に流れたアンモニアを酸化する触媒である。
【００２９】
各触媒５，７，８には、環境汚染物質に対する浄化能力を発揮できる温度領域（すなわち、活性温度）が存在する。しかし、エンジン２の始動直後などは、エンジン２から排出された直後の排気ガスの温度は比較的低温であり、その活性温度より低い場合がある。そこで、エンジン２の始動直後などでも、各触媒５，７，８で浄化能力を発揮させるために、各触媒５，７，８での温度を迅速に活性温度にする必要がある。そのために、排気ガス浄化システム１は、最上流の熱交換器４の内部を流れる排気ガスを加熱し、触媒の暖機を行う化学蓄熱装置１０を備えている。
【００３０】
化学蓄熱装置１０は、外部エネルギレスで触媒などの加熱対象物を暖機する化学蓄熱装置である。具体的には、化学蓄熱装置１０は、加熱対象物からの熱を蓄熱して蓄熱材から脱離する反応媒体を蓄えておき、その蓄えられた反応媒体を必要なときに蓄熱材に供給することで蓄熱材と反応媒体とを化学反応させ、化学反応時の反応熱（放熱）を利用して加熱対象物を暖める装置である。即ち、化学蓄熱装置１０は、可逆的な化学反応を利用して、加熱対象物からの熱を蓄えるとともに、加熱対象物に熱を供給する装置である。この実施形態では、化学蓄熱装置１０は、最も上流に位置する触媒であるＤＯＣ５より上流側に配置された熱交換器４を加熱する。すなわち、熱交換器４は加熱対象物である。熱交換器４の内部には排気ガスが流れており、熱交換器４は後述するヒータ１１と排気ガスとの間で熱交換をする構成となっている。したがって、排気ガスの流れる配管の最も上流側（エンジン２に近い側）に化学蓄熱装置１０を配置することによって、エンジン２の始動時等における温度がさほど高くない状態の排気ガスを、熱交換器４の下流に配置された触媒（ＤＯＣ５，ＳＣＲ７、ＡＳＣ８）へ到達する前に迅速に昇温できる。
【００３１】
化学蓄熱装置１０は、ヒータ１１、ストレージ１２、接続管１３、バルブ１４、及びコントローラ１５を備えている。
【００３２】
ヒータ１１は、熱交換器４の外周部の全周に設けられ、断面形状が熱交換器４を囲む環状の反応器（加熱器）である。ヒータ１１は、反応媒体との化学反応により発熱すると共に加熱されると反応媒体を脱離して蓄熱する蓄熱材１１ａを有しており、この蓄熱材１１ａがケーシングに収納されている。ここでは、反応媒体としてアンモニアを用いている。ヒータ１１では、アンモニアが供給されるとアンモニアと蓄熱材１１ａとが化学反応（化学吸着または配位結合）し、熱を発生させる。これにより、ヒータ１１は、加熱対象物である熱交換器４を加熱する。また、ヒータ１１では、排気ガスの排熱を受けて蓄熱材１１ａが所定温度以上になると蓄熱材１１ａとアンモニアとが分離（脱離）して、アンモニアを放出し、アンモニアの回収が可能となる。この所定温度は、ヒータ１１で用いられる蓄熱材１１ａと反応媒体との組み合わせなどによって決まる。
【００３３】
蓄熱材１１ａは、熱交換器４の外筒の外周面の全周に接するように配設される。蓄熱材１１ａとしては、反応媒体であるアンモニアと化学反応して発熱し、熱交換器４を通過する排気ガスを触媒（ＤＯＣ５等）の活性温度以上に昇温できる材料を用いる。アンモニアと反応した後の蓄熱材１１ａは、熱交換器４を流れる高温の排気ガスからの熱を蓄熱すると、アンモニアを脱離する。この蓄熱材１１ａの材料としては、ハロゲン化合物のＭＸａの組成を持つ材料であり、Ｍ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒなどのアルカリ土類金属、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎなどの遷移金属であり、ＸがＣｌ、Ｂｒ、Ｉなどであり、ａ＝２、３である。なお、蓄熱材１１ａには、熱伝導性を向上させる添加物を混合してもよい。添加物としては、例えば、カーボンファイバ、カーボンビーズ、ＳｉＣビーズ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｉ−Ｃｒ、Ａｌ、Ｆｅ、ステンレス鋼などの金属ビーズ、高分子ビーズ、高分子ファイバである。ケーシングは、ヒータ１１の外周側の全面及びヒータ１１の上流端部と下流端部の全面を覆うように配設され、熱交換器４の外筒の外周面との間で密閉された空間を形成し、その中に蓄熱材１１ａを封入している。このように、蓄熱材１１ａは密閉空間内に封入されているので、アンモニアと繰り返し化学反応できる。なお、蓄熱材１１ａとケーシングとの間に断熱材を設けてもよいし、グラファイトシート、アルミニウムなどの金属シートなどで形成された熱伝導シートを設けてもよい。
【００３４】
ストレージ１２は、ヒータ１１へ供給するアンモニアを貯蔵すると共に、蓄熱材１１ａから脱離したアンモニアを回収する貯蔵器である。ストレージ１２には、反応媒体であるアンモニアの保持（吸着）及び分離（放出）が可能な吸着材１２ａが内蔵されている。吸着材１２ａとしては、例えば、物理吸着によるアンモニアの貯蔵が可能な活性炭が用いられる。ストレージ１２では、アンモニアを吸着材１２ａから分離させてヒータ１１に供給するとともに、暖機終了後には排気ガスの排熱を受けて蓄熱材１１ａより脱離したアンモニアを吸着材１２ａに物理吸着させることで再び回収する。なお、吸着材１２ａとしては、活性炭に限られず、例えば、メソポーラスシリカ、メソポーラスカーボンやメソポーラスアルミナ等のメソ孔を有するメソポーラス材、または、ゼオライト、シリカゲルを用いてもよい。
【００３５】
図２を参照して、ストレージ１２における温度、圧力、アンモニア吸着量（ストレージ１２で貯蔵されているアンモニア貯蔵量）及びアンモニア回収量の関係について説明する。図２（ａ）は、ストレージ１２内の温度−アンモニア飽和蒸気圧の関係を示すグラフであり、横軸が温度（℃）であり、縦軸がアンモニア飽和蒸気圧（ｋＰａ）である。図２（ｂ）は、ストレージ１２内の相対圧力（＝ストレージ１２内の圧力／アンモニア飽和蒸気圧）−アンモニア吸着量の関係を示すグラフであり、横軸が相対圧力であり、縦軸がアンモニア吸着量（ｇ）である。
【００３６】
ストレージ１２内の温度とアンモニア飽和蒸気圧とは、図２（ａ）に示すように、温度が高くなるとアンモニア飽和蒸気圧が高くなるアンモニア飽和蒸気圧曲線Ｃ１で示す関係がある。したがって、このアンモニア飽和蒸気圧曲線Ｃ１を参照して、ストレージ１２内の温度からストレージ１２内のアンモニア飽和蒸気圧を求めることができる。また、ストレージ１２内の相対圧力とアンモニア吸着量とは、図２（ｂ）に示すように、相対圧力が高くなるとアンモニア吸着量（アンモニア貯蔵量）が増加するアンモニア吸着量曲線Ｃ２で示す関係がある。したがって、このアンモニア吸着量曲線Ｃ２を参照して、相対圧力からストレージ１２内のアンモニア吸着量を求めることができる。この２つの関係から、ストレージ１２内の温度と圧力を取得できると、ストレージ１２内の温度からアンモニア飽和蒸気圧を求め、このアンモニア飽和蒸気圧とストレージ１２内の圧力から相対圧力を算出し、この相対圧力からアンモニア吸着量を求めることができる。
【００３７】
このように、ストレージ１２内の温度と圧力から、ストレージ１２に貯蔵されているアンモニア吸着量を推定できる。このストレージ１２のアンモニアの吸着量から、暖機時においてストレージ１２及びヒータ１１の圧力を所定圧に保つためにストレージ１２に残存している残存量を減算することによって、ストレージ１２に回収されているアンモニア回収量を得ることができる。
【００３８】
接続管１３は、ヒータ１１とストレージ１２とを接続する管であり、ヒータ１１とストレージ１２との間で反応媒体（アンモニア）が流れる流路となる。バルブ１４は、接続管１３の途中に配設され、ヒータ１１とストレージ１２との間のアンモニアの流路を開閉する弁体である。バルブ１４が開かれると、接続管１３を介してヒータ１１とストレージ１２との間でアンモニアの移動が可能となる。バルブ１４の開閉制御は、コントローラ１５で行われる。なお、コントローラ１５は、制御部を構成している。バルブ１４は、電磁式のノーマリクローズのバルブであり、電流を流したときに開く。なお、バルブ１４は、電磁式以外のバルブでもよい。また、バルブ１４は、二値制御の開閉弁に限られず、比例弁であってもよく、又は、開閉弁と比例弁とを組み合わせて構成される弁体であってもよい。
【００３９】
図３を参照して、この接続管１３及びバルブ１４によるヒータ１１とストレージ１２との間のアンモニアの移動（ここでは、アンモニア回収時の移動）について説明する。図３は、化学蓄熱装置１０のアンモニア回収時にバルブ１４を開いた後の動作を示す概念図であり、（ａ）が回収中であり、（ｂ）が満回収状態である。なお、図３において、ヒータ１１の蓄熱材１１ａ内に存在するＮＨ３は蓄熱材１１ａに化学吸着されたアンモニアを示しており、ストレージ１２の吸着材１２ａ内に存在するＮＨ３は吸着材１２ａに物理吸着されたアンモニアを示している。
【００４０】
図３に示すヒータ１１内のアンモニアＡ１１は、蓄熱材１１ａに化学吸着されていない気相のアンモニアを示す。これは、例えば、蓄熱材１１ａの昇温にともなって蓄熱材１１ａから脱離したアンモニア、又はストレージ１２に回収されずに残留した残留アンモニアなどである。このアンモニアＡ１１の量に応じて、ヒータ１１内の圧力が変わる。また、ストレージ１２内には、吸着材１２ａに物理吸着されたアンモニア以外にも、吸着材１２ａに吸着されていないアンモニアＡ１２（気体）が存在する。これら吸着材１２ａに吸着されたアンモニア及び吸着されていないアンモニアＡ１２の量に応じて、ストレージ１２内の圧力が変わる。
【００４１】
暖機終了後のアンモニアの回収前は、ヒータ１１が高温の排気ガスからの排熱を受けてヒータ１１内の温度が所定温度以上になると、ヒータ１１内部の蓄熱材１１ａよりアンモニアが脱離するので、ヒータ１１内の圧力がストレージ１２内の圧力よりも高くなる。このとき、バルブ１４を開制御すると、移動系が正常状態にある時には、接続管１３に設けられたバルブ１４が開かれて、ヒータ１１とストレージ１２の圧力差により、図３（ａ）に示すように、アンモニア（気体）がヒータ１１からストレージ１２へ接続管１３を介して移動する。そして、移動したアンモニアがストレージ１２に回収され、ストレージ１２でのアンモニア回収量が増加する。
【００４２】
バルブ１４が開かれると、短時間後に接続管１３で接続されたヒータ１１とストレージ１２との間で圧力が平衡状態になり、ヒータ１１内の圧力とストレージ１２内の圧力とが同じ圧力（平衡吸着圧）になる。この平衡状態になるまでの時間は、アンモニアの拡散速度及び接続管１３の長さや管径等により異なる。この平衡状態になってからも、アンモニアがヒータ１１からストレージ１２へ接続管１３を介して移動し、平衡吸着圧が徐々に高くなり、ストレージ１２でのアンモニア回収量も増加する。やがて、図３（ｂ）に示すように、ストレージ１２での回収量が満回収量になると、アンモニアが移動しなくなる。したがって、暖機終了後にバルブ１４が開かれている時間が長くなるほどストレージ１２でのアンモニア回収量が増加し、ある程度以上時間が経過すると満回収量となる。
【００４３】
しかし、接続管１３とバルブ１４からなるアンモニアの移動系に異常が発生すると、接続管１３を介したヒータ１１とストレージ１２との間でのアンモニアの移動が、正常状態と同じように行われない場合がある。この場合、暖機終了後にアンモニア回収のためにバルブ１４の開制御が行われても、ヒータ１１内の圧力とストレージ１２内の圧力とが同じ圧力になることはなく（平衡状態にならない）、ストレージ１２でのアンモニア回収量が増加しない。アンモニアの移動系の異常としては、例えば、経年劣化等による機械的故障又は電気的故障でバルブ１４が開かない場合、蓄熱材１１ａの一部が欠落したものが接続管１３内に詰まった場合、接続管１３の一部が破損した場合などがある。
【００４４】
図４を参照して、アンモニア回収のためにバルブ１４が開かれている時間とアンモニア回収量との関係について説明する。図４は、推定されるストレージ１２での時間−アンモニア回収量の関係を示すグラフであり、横軸が時間であり、縦軸がアンモニア回収量（ｇ）である。化学蓄熱装置１０は、一般的に、バルブ１４が開かれている時間が長くなるほど、ストレージ１２でのアンモニア回収量が増加する。また、ヒータ１１で蓄熱材１１ａからアンモニアが脱離する速度は、一般的に、ヒータ１１内の温度によって変わり、温度が高くなるほど速度が高くなる。そのため、ヒータ１１内の温度が高くなるほど、ストレージ１２でのアンモニアの回収速度も高くなる。したがって、ヒータ１１内の温度が高くなるほど、バルブ１４が開かれている時間が同じでも、ストレージ１２での回収量が増加する。
【００４５】
本発明者らは、複数の実験データから、バルブ１４が開かれている時間（アンモニア回収の時間）とアンモニア回収量との間に、図４の各グラフＴ１，Ｔ２，Ｔ３に示すような関係性があることを見出している。各グラフＴ１，Ｔ２，Ｔ３は、ヒータ１１内の温度が異なる各グラフであり、グラフＴ１、グラフＴ２、グラフＴ３の順で温度が高くなる。例えば、ヒータ１１内の温度がグラフＴ２の温度の場合、このグラフＴ２を参照して、バルブ１４が開かれている時間からストレージ１２でのアンモニア回収量を求めることができる。なお、暖機終了後にアンモニアを回収するためにバルブ１４の開閉が複数回行われた場合、各回のアンモニア回収でのバルブ１４が開かれている時間を積算し、その積算時間から複数回分のアンモニア回収によるアンモニア回収量を求めることもできる。
【００４６】
なお、この図４に示す例では３段階の温度のグラフＴ１，Ｔ２，Ｔ３を示しているが、２段階の温度の各グラフを用いてもよいしあるいは４段階以上の温度の各グラフを用いてもよい。ヒータ１１内の温度が各段階のグラフの間の温度である場合（ヒータ内の温度に該当するグラフがない場合）には、その温度に近い２つのグラフを用いて補間し、アンモニア回収量を求めればよい。また、図４の例で示すような各段階の温度のグラフ（マップ）Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３については、化学蓄熱装置１０を用いて予め実験を行い、アンモニア回収時にヒータ１１内の温度毎にバルブ１４が開かれている時間とアンモニア回収量とのデータを多数収集し、この収集したデータを用いて作成するとよい。さらに、車両の走行中にアンモニア回収時にヒータ１１内の温度毎にバルブ１４が開かれている時間とアンモニア回収量とのデータを収集し、この収集したデータを用いて時間とアンモニア回収量との関係を学習し、その学習結果からグラフＴ１，Ｔ２，Ｔ３を補正してもよい。
【００４７】
コントローラ１５は、ＣＰＵ[CentralProcessing Unit]、ＲＯＭ[ReadOnly Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]などからなり、化学蓄熱装置１０を制御する制御部である。コントローラ１５には、温度センサ１６，１７、圧力センサ１８などの各種センサが接続されており、これら複数のセンサより、適宜、制御に必要な情報を取得する。また、コントローラ１５は、バルブ１４が接続されており、取得した情報に基づいて化学蓄熱装置１０を制御するための各処理を行い、必要に応じてバルブ１４の開閉制御を行う。コントローラ１５での具体的な処理について説明する前に、温度センサ１６，１７、圧力センサ１８について説明しておく。コントローラ１５は化学蓄熱装置１０専用でもよいし、エンジンＥＣＵ[Electronic Control Unit]等のＥＣＵの一機能として組み込まれていてもよい。
【００４８】
温度センサ１６は、エンジン２と熱交換器４との間の排気管３内を流れる排気ガスの温度を検出するセンサである。温度センサ１６では、一定時間毎に、排気ガスの温度を検出し、その検出した温度情報をコントローラ１５に送信する。この温度センサ１６で検出される排気ガスの温度は、ヒータ１１（ひいては、蓄熱材１１ａ）の温度としても代用され、以下のコントローラ１５の処理で用いられる。この温度センサ１６で検出される排気ガスの温度を所定の換算式で換算してヒータ１１の温度を推定し、その推定温度を以下のコントローラ１５の処理で用いてもよい。
【００４９】
なお、ヒータ１１内に設けられる蓄熱材１１ａは、アンモニアとの化学反応によりその体積が膨張する。そのため、例えば、ヒータ１１の内部に温度センサを設けた場合には、温度センサが蓄熱材１１ａの膨張による圧力を受けて壊れることを防止する必要がある。また、ヒータ１１では、ケーシング内に封入された蓄熱材１１ａがアンモニアと繰り返し化学反応できるように、密閉空間を形成している。そのため、ヒータ１１の内部に温度センサを設けた場合には、密閉空間の気密性を十分に確保する必要がある。このようにヒータ１１に温度センサを設けることがコスト又は部品点数の増加などの面から困難となる場合には、ヒータ１１の温度を取得するために、ヒータ１１に温度センサを設ける代わりに、熱交換器４（ヒータ１１）の上流部の排気ガスの温度を検出する温度センサ１６で代用している。
【００５０】
また、エンジン２では、燃焼制御のために必要な排気ガスの温度を温度センサ１６により取得している。つまり、排気ガスの温度を検出する温度センサ１６は必須のセンサである。したがって、この温度センサ１６を化学蓄熱装置１０の制御にも利用することで、ヒータ１１の温度を取得するための温度センサを別途設ける必要がなくなり、コストや部品点数の増加を抑制することができる。
【００５１】
温度センサ１７は、ストレージ１２内の温度を検出するセンサ（温度検出部）である。温度センサ１７では、一定時間毎に、ストレージ１２内の温度を検出し、その検出した温度情報をコントローラ１５に送信する。圧力センサ１８は、ストレージ１２内の圧力を検出するセンサ（圧力検出部）である。圧力センサ１８では、一定時間毎に、ストレージ１２内の圧力を検出し、その検出した圧力情報をコントローラ１５に送信する。
【００５２】
それでは、コントローラ１５での具体的な処理について説明する。コントローラ１５では、エンジン２の稼働中、温度センサ１６で検出された熱交換器４の上流側での排気ガスの温度が暖機開始温度以下か否かを判定する。コントローラ１５では、排気ガスの温度が暖機開始温度以下と判定すると、バルブ１４を開くためにバルブ１４に電流を供給する。暖機開始温度は、排気ガス浄化システム１において暖機が必要な温度である。暖機開始温度は、触媒（ＤＯＣ５等）の活性温度等に基づいて設定される。
【００５３】
エンジン２の稼働中の暖機終了後、コントローラ１５では、温度センサ１６で検出された排気ガスの温度（ヒータ１１（蓄熱材１１ａ）の温度に相当）がアンモニア回収可能温度より高いか否かを判定する。コントローラ１５では、排気ガスの温度がアンモニア回収可能温度より高いと判定すると、バルブ１４を開くためにバルブ１４に電流を供給する。また、コントローラ１５では、排気ガスの温度がアンモニア回収可能温度以下と判定すると、バルブ１４を閉じるためにバルブ１４への電流の供給を停止する。アンモニア回収可能温度は、暖機後にヒータ１１からアンモニアを回収可能な温度である。アンモニア回収可能温度は、ヒータ１１で用いられる蓄熱材１１ａとアンモニアの組み合わせによって決まる蓄熱材１１ａからアンモニアが脱離する温度等に基づいて設定される。また、アンモニア回収可能温度は、外気温も考慮して設定されてもよく、例えば、外気温が高いほど高い温度が設定される。
【００５４】
特に、アンモニア回収時には、コントローラ１５では、バルブ１４への電流の供給（バルブ１４の開制御）開始からの経過時間を計測する。この計測では、バルブ１４の開制御開始から開制御終了までの時間を計測してもよいし、あるいは、バルブ１４の開制御開始から一定時間経過するまでの時間を計測してもよい。この一定時間は、アンモニア回収量を用いて異常検知するために十分な量のアンモニアを回収できる時間である。
【００５５】
バルブ１４の開制御開始から開制御終了までの時間あるいは開制御開始から一定時間を計測すると、コントローラ１５では、温度センサ１７で検出されたストレージ１２内の温度を用いて、図２（ａ）に示すアンモニア飽和蒸気圧曲線Ｃ１を参照してアンモニア飽和蒸気圧を取得する。コントローラ１５では、圧力センサ１８で検出されたストレージ１２内の圧力をこのアンモニア飽和蒸気圧で除算して相対圧力を算出する。コントローラ１５では、この相対圧力を用いて、図２（ｂ）に示すアンモニア吸着量曲線Ｃ２を参照してストレージ１２でのアンモニア吸着量を取得する。コントローラ１５では、このアンモニア吸着量から、ストレージ１２及びヒータ１１の圧力を所定圧に保つために残存している残存量を減算してアンモニア回収量を取得する。このようにして、コントローラ１５は、アンモニアの実回収量を取得する。アンモニアの実回収量とは、ヒータ１１とストレージ１２との間で実際に移動したアンモニアの量（すなわち、実移動量）であって、特に、ヒータ１１からストレージ１２へ実際に回収されたアンモニアの量である。
【００５６】
また、コントローラ１５では、図４に示す各温度のグラフＴ１，Ｔ２，Ｔ３から、温度センサ１６で検出された排気ガスの温度（ヒータ１１内の温度に相当）に対応するグラフを選択する。この際、排気ガスの温度に該当する１つのグラフを選択する場合あるいは排気ガスの温度に近い２つのグラフを選択する場合がある。そして、コントローラ１５では、計測したバルブ１４の開制御開始からの経過時間を用いて、選択したグラフを参照してこの経過時間に応じたストレージ１２でのアンモニア回収量を推定する。このようにして、コントローラ１５は、アンモニアの推定回収量を取得する。アンモニアの推定回収量とは、ヒータ１１とストレージ１２との間で移動すると推定されるアンモニアの量（すなわち、推定移動量）であって、特に、ヒータ１１からストレージ１２へ回収されると推定されるアンモニアの量である。
【００５７】
そして、コントローラ１５では、バルブ１４の開制御後に実測したストレージ１２でのアンモニア回収量とバルブ１４の開制御開始からの経過時間から推定したストレージ１２でのアンモニア回収量との差（絶対値）を算出する。すなわち、コントローラ１５は、アンモニアの実回収量（実移動量）と、アンモニアの推定回収量（推定移動量）との差（絶対値）を算出する。コントローラ１５では、この差（絶対値）が閾値未満か否かを判定する。この閾値は、ストレージ１２でのアンモニア回収量の実測値と推定値とが略同じ値か否かを判定するための閾値である。閾値は、温度センサ１６，１７又は圧力センサ１８の各検出誤差等に基づいて設定するとよい。また、ヒータ１１の温度の代用として温度センサ１６によって排気ガスの温度を検出しているので、この温度センサ１６が設けられる箇所での排気ガスの温度とこの箇所から離れた箇所にあるヒータ１１の温度との温度差も考慮して閾値を設定するとよい。また、バルブ１４の開制御開始からの経過時間からアンモニア回収量を推定しているので、その推定誤差も考慮して閾値を設定するとよい。
【００５８】
その差（絶対値）が閾値未満の場合、コントローラ１５では、接続管１３とバルブ１４とを含むアンモニアの移動系は正常と判定する。一方、差（絶対値）が閾値以上の場合、コントローラ１５では、アンモニアの移動系に何らかの異常があると判定し、車両の運転者に対して異常通知を行う。この異常通知としては、例えば、化学蓄熱装置１０の警告灯の点灯、化学蓄熱装置１０（特に、接続管１３やバルブ１４）の異常を知らせる情報のディスプレイの表示又は音声の出力がある。
【００５９】
なお、暖機終了後に、排気ガスの温度がアンモニア回収可能温度より高くなるとアンモニアを回収するためにバルブ１４の開制御が行われ、その後に排気ガスの温度がアンモニア回収可能温度以下になるとバルブ１４の閉制御が行われ、この開制御から閉制御までのバルブ１４が開いている間にアンモニア回収が行われる。このアンモニア回収は、アンモニア回収可能温度による条件が満たされる毎に繰り返し行われる。したがって、暖機終了後にアンモニア回収が複数回繰り返し行われる場合がある。
【００６０】
そこで、この暖機終了後の複数回分のアンモニア回収で回収されたアンモニア回収量を用いて異常検知の判定を行ってもよい。そのために、１回のアンモニア回収毎にバルブ１４の開制御から閉制御までのバルブ１４が開いている間の経過時間を計測し、その経過時間を保持しておく。そして、複数回分のアンモニア回収の経過時間を積算し、その積算した経過時間を用いてアンモニア回収量を推定する。このアンモニア回収量の推定値と複数回分のアンモニア回収終了後の実測値とを用いて判定を行う。
【００６１】
１回分のアンモニア回収での経過時間あるいは複数回分のアンモニア回収の経過時間（積算値）から推定されたアンモニア回収量がストレージ１２で回収可能な満回収量の場合、異常検知の判定を精度良くできる。つまり、アンモニアの移動系に異常があって実際にはストレージ１２にアンモニアが回収されていないと、アンモニア回収量の実測値と推定値（満回収量）との差が顕著になる。そのため、満回収量と推定した場合に異常検知の判定を行うと、アンモニアの移動系に異常があるか否かを精度良く判定できる。
【００６２】
なお、温度センサ１７、圧力センサ１８及びコントローラ１５は実移動量取得部（回収量取得部）を構成し、温度センサ１６及びコントローラ１５は推定移動量取得部（回収量推定部）を構成し、コントローラ１５は異常判定部を構成する。
【００６３】
以上のように構成した化学蓄熱装置１０の動作を図５のフローチャートに沿って説明する。図５は、化学蓄熱装置１０におけるアンモニア回収時の異常検知の動作を示すフローチャートである。この動作説明では、１回のアンモニアの回収毎に異常検知を行う場合について説明する。
【００６４】
エンジン２の稼働中、コントローラ１５では、温度センサ１６で検出された排気ガスの温度が暖機開始温度以下の場合、バルブ１４に電流を供給する。バルブ１４は、電流が流れると、開く。これによって、接続管１３を介したアンモニアの移動が可能となる。このとき、ストレージ１２内の圧力がヒータ１１内の圧力よりも高く、アンモニアがヒータ１１側に移動し、接続管１３内を流れる。そして、接続管１３内を流れるアンモニアが、ヒータ１１に供給される。この際、バルブ１４を開いてから短時間で、ヒータ１１内の圧力とストレージ１２内の圧力とが同じ圧力になる（圧力の平衡状態）。ヒータ１１では、この供給された量のアンモニアと蓄熱材１１ａとが化学反応して熱を発生し、発生した熱量に応じて温度が上昇する。この熱は、熱交換器４の外筒に伝わり、伝熱効果によって熱交換器４の内部にまで伝わる。すると、熱交換器４全体が加熱され、熱交換器４の内部を流れる排気ガスが迅速に昇温する。さらに、この昇温された排気ガスが下流側に流れ、ＤＯＣ５、ＳＣＲ７、ＡＳＣ８の各触媒が昇温する。そして、この各触媒の温度が活性温度以上になると、排気ガスを浄化できる。
【００６５】
暖機が終了すると、コントローラ１５では、温度センサ１６で検出された排気ガスの温度（ヒータ１１（蓄熱材１１ａ）の温度に相当）がアンモニア回収可能温度より高いか否かを判定する（Ｓ１）。Ｓ１にて排気ガスの温度がアンモニア回収可能温度以下と判定した場合、コントローラ１５では、バルブ１４への電流の供給を停止する（Ｓ２）。バルブ１４は、電流の供給が停止されると、閉じる。この場合、接続管１３を介したアンモニアの移動は不能となる。Ｓ１の判定は、温度センサ１６で検出される排気ガスの温度がアンモニア回収可能温度より高くなるまで繰り返し行われる。
【００６６】
暖機終了後、エンジン２の稼働がある程度継続し、エンジン２から排出された排気ガスの温度が高くなると、ヒータ１１では、アンモニアと蓄熱材１１ａとが脱離し、アンモニアが発生する。Ｓ１にて排気ガスの温度がアンモニア回収可能温度より高いと判定した場合、コントローラ１５では、バルブ１４に電流を供給する（Ｓ３）。接続管１３又はバルブ１４に異常がない場合、バルブ１４は、電流が流れると開く。これによって、接続管１３を介したアンモニアの移動が可能となる。このとき、ヒータ１１内の圧力がストレージ１２内の圧力よりも高く、アンモニアがストレージ１２側に移動し、接続管１３内を流れる。この際、バルブ１４を開いてから短時間でヒータ１１内の圧力とストレージ１２内の圧力が同じ圧力になる平衡状態になり、この平衡状態になった後もアンモニアがストレージ１２側に移動する。そして、接続管１３内を流れるアンモニアがストレージ１２で回収され、ストレージ１２では吸着材１２ａでアンモニアを吸着して貯蔵する。これにより、満回収状態になるまでは、バルブ１４が開かれてからの時間が経過するほど、ストレージ１２でのアンモニア回収量が増加する。
【００６７】
コントローラ１５では、バルブ１４への電流の供給（開制御）の開始からの経過時間を計測する（Ｓ４）。ここでは、バルブ１４への電流の供給の開始から供給が終了までの経過時間あるいはバルブ１４への電流の供給の開始から一定時間経過するまでを計測する。そこで、コントローラ１５では、温度センサ１７で検出されたストレージ１２内の温度と圧力センサ１８で検出されたストレージ１２内の圧力とからストレージ１２でのアンモニア吸着量を取得し、このアンモニア吸着量からストレージ１２及びヒータ１１の圧力を所定圧に保つために残存している残存量を減算してアンモニア回収量（実測値）を取得する（Ｓ５）。また、コントローラ１５では、図２に示す各温度のグラフ（マップ）Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３から温度センサ１６で検出された排気ガスの温度（ヒータ１１（蓄熱材１１ａ）の温度に相当）に対応するグラフを選択し、そのグラフを参照してバルブ１４の開制御開始からの経過時間に応じたストレージ１２でのアンモニア回収量（推定値）を推定する（Ｓ６）。バルブ１４の開制御開始からの経過時間が長いと、推定されたアンモニア回収量が満回収量の場合もある。
【００６８】
そして、コントローラ１５では、ストレージ１２でのアンモニア回収量の実測値（すなわち、実回収量）と推定値（すなわち、推定回収量）との差（絶対値）を算出し、その差が閾値未満か否かを判定する（Ｓ７）。Ｓ７にて差が閾値未満と判定した場合、つまりストレージ１２での実際のアンモニア回収量（実回収量）とバルブ１４の開制御開始からの経過時間から推定されたアンモニアの回収量（推定回収量）とが略同じである場合、コントローラ１５では、アンモニアの移動系に異常がないと判定する。一方、Ｓ７にて差が閾値以上と判定した場合、つまりストレージ１２での実際のアンモニア回収量とバルブ１４の開制御開始からの経過時間から推定されたアンモニアの回収量とが異なる場合、コントローラ１５では、アンモニアの移動系に異常があることを検知し（Ｓ８）、異常があることを車両の運転者に対して通知する（Ｓ９）。この場合、ヒータ１１内の蓄熱材１１ａから脱離したアンモニアがストレージ１２に正常に移動しておらず、接続管１３とバルブ１４のうちのいずれかに異常がある。
【００６９】
以上の化学蓄熱装置１０によれば、実移動量と推定移動量との差が閾値以上の場合に異常と判定することにより、アンモニアの移動系の異常を検知できる。特に本実施形態では、ストレージ１２で実際に回収しているアンモニア回収量とバルブ１４の開制御開始からの経過時間から推定されたアンモニア回収量との差が閾値以上の場合に異常と判定することにより、アンモニアの移動系の異常を検知できる。特に、アンモニア回収量が満回収量と推定される場合にこの異常検知の判定を行うと、精度良く判定できる。
【００７０】
以上の化学蓄熱装置１０によれば、ストレージ１２の温度と圧力から簡単にストレージ１２に回収されている実際のアンモニア回収量を取得できる。また、ヒータ１１の温度毎の時間−アンモニア回収量のグラフ（マップ）Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を用いることにより、ヒータ１１内の温度（排気ガスの温度で代用）とバルブ１４の開制御開始からの経過時間とからアンモニア回収量を簡単に推定できる。
【００７１】
（第２実施形態）
次に、図６を参照して、第２実施形態に係る化学蓄熱装置を備えた排気ガス浄化システムの構成について説明する。図６は、第２実施形態に係る化学蓄熱装置を備えた排気ガス浄化システムの概略構成図である。図６に示すように、第２実施形態に係る化学蓄熱装置１０を備えた排気ガス浄化システム１Ａは、第１実施形態と同様、熱交換器４、ＤＯＣ５、ＤＰＦ６、ＳＣＲ７、ＡＳＣ８、化学蓄熱装置１０、及びコントローラ１５を備えている。第２実施形態に係る排気ガス浄化システム１Ａが第１実施形態に係る排気ガス浄化システムと異なる点は、コントローラ１５に、温度センサ１６，１７、圧力センサ１８に加えて温度センサ１９が接続されている点である。なお、本実施形態では、温度センサ１６、温度センサ１９及びコントローラ１５が推定移動量取得部を構成する。
【００７２】
温度センサ１９は、熱交換器４とＤＯＣ５との間の排気管３内を流れる排気ガスの温度を検出するセンサである。温度センサ１９では、一定時間毎に、排気ガスの温度を検出し、その検出した温度情報をコントローラ１５に送信する。本実施形態では、温度センサ１９で検出される排気ガスの温度と、上述の温度センサ１６で検出される排気ガスの温度とに基づき、ヒータ１１内の温度を推定し、その推定温度を後述するコントローラ１５の処理で用いる。また、本実施形態では、燃焼制御のために必要な排気ガスの温度を、温度センサ１９で検出される排気ガスの温度と、上述の温度センサ１６で検出される排気ガスの温度とに基づき推定する。
【００７３】
本実施形態では、図７を参照して、アンモニアの移動のうち、暖機時における接続管１３及びバルブ１４によるヒータ１１とストレージ１２との間のアンモニアの移動、すなわち、ストレージ１２からヒータ１１へのアンモニアの供給によるアンモニアの移動について説明する。図７は、化学蓄熱装置１０の暖機時におけるバルブ１４を開いた後の動作を示す概念図であり、（ａ）が供給中であり、（ｂ）が最大供給状態である。なお、図７において、ヒータ１１の蓄熱材１１ａ内に存在するＮＨ３は蓄熱材１１ａに化学吸着されたアンモニアを示しており、ストレージ１２の吸着材１２ａ内に存在するＮＨ３は吸着材１２ａに物理吸着されたアンモニアを示している。
【００７４】
図７に示すヒータ１１内のアンモニアＡ１１は、蓄熱材１１ａに化学吸着されていない気相のアンモニアを示す。これは、例えば、ストレージ１２から供給されたアンモニアが蓄熱材１１ａに化学吸着されずに残留した残留アンモニア、又は蓄熱材１１ａの昇温にともなって蓄熱材１１ａから脱離したアンモニア等である。このアンモニアＡ１１の量に応じて、ヒータ１１内の圧力が変わる。また、ストレージ１２内には、吸着材１２ａに物理吸着されたアンモニア以外にも、吸着材１２ａに吸着されていないアンモニアＡ１２（気体）が存在する。これら吸着材１２ａに吸着されたアンモニア及び吸着されていないアンモニアＡ１２の量に応じて、ストレージ１２内の圧力が変わる。
【００７５】
アンモニア供給前は、バルブ１４が閉じられており、ヒータ１１内にはアンモニアが存在せず、ストレージ１２内には吸着材１２ａに吸着されたアンモニア及び吸着されていないアンモニアＡ１２が存在する。よって、アンモニア供給前は、ストレージ１２内の圧力がヒータ１１の圧力よりも高い状態である。このとき、バルブ１４を開制御すると、移動系が正常状態にある時には、接続管１３に設けられたバルブ１４が開かれて、ヒータ１１とストレージ１２の圧力差により、図７（ａ）に示すように、アンモニア（気体）がストレージ１２からヒータ１１へ接続管１３を介して移動する。そして、移動したアンモニアがヒータ１１に供給され、ヒータ１１へのアンモニア供給量が増加すると共にストレージ１２でのアンモニア収容量が減少する。
【００７６】
バルブ１４が開かれると、短時間後に接続管１３で接続されたヒータ１１とストレージ１２との間で圧力が平衡状態になり、ヒータ１１内の圧力とストレージ１２内の圧力とが同じ圧力（平衡吸着圧）になる。この平衡状態になるまでの時間は、アンモニアの拡散速度及び接続管１３の長さ又は管径等により異なる。この平衡状態になってからも、アンモニアがストレージ１２からヒータ１１へ接続管１３を介して移動し、平衡吸着圧が徐々に高くなり、ヒータ１１へのアンモニア供給量が徐々に増加すると共にストレージ１２でのアンモニア収容量も徐々に減少する。やがて、図７（ｂ）に示すように、ヒータ１１へのアンモニア供給量が最大供給量になると、アンモニアが移動しなくなる。したがって、アンモニア供給時にバルブ１４が開かれている時間が長くなるほどヒータ１１へのアンモニア供給量が増加し、ある程度以上時間が経過すると最大供給量となる。
【００７７】
しかし、アンモニア供給時においても、上記第１実施形態に係るアンモニア回収時と同様、接続管１３とバルブ１４からなるアンモニアの移動系に異常が発生すると、接続管１３を介したヒータ１１とストレージ１２との間でのアンモニアの移動が、正常状態と同じように行われない場合がある。この場合、アンモニア供給のためにバルブ１４の開制御が行われても、ヒータ１１内の圧力とストレージ１２内の圧力とが同じ圧力になることはなく（平衡状態にならない）、ヒータ１１へのアンモニア供給量が増加しない。アンモニアの移動系の異常としては、例えば、経年劣化等による機械的故障又は電気的故障でバルブ１４が開かない場合、蓄熱材１１ａの一部が欠落したものが接続管１３内に詰まった場合、接続管１３の一部が破損した場合などがある。
【００７８】
図８を参照して、ストレージ１２からヒータ１１へのアンモニア供給のためにバルブ１４が開かれている時間と、ストレージ１２におけるアンモニア収容量との関係について説明する。図８は、推定されるストレージ１２での時間−アンモニア収容量の関係を示すグラフであり、横軸が時間であり、縦軸がアンモニア収容量（ｇ）である。化学蓄熱装置１０は、一般的に、バルブ１４が開かれている時間が長くなるほど、ストレージ１２からヒータ１１へのアンモニア供給量が増加すると共に、ストレージ１２でのアンモニア収容量が減少する。また、ストレージ１２からヒータ１１へ供給されるアンモニアの供給速度は、環境温度によって異なる。
【００７９】
本発明者らは、複数の実験データから、暖機開始後におけるストレージ１２からヒータ１１へのアンモニア供給のためにバルブ１４が開かれている時間と、ストレージ１２におけるアンモニア収容量との間に、図８の各グラフＴ４，Ｔ５，Ｔ６に示すような関係性があることを見出している。各グラフＴ４，Ｔ５，Ｔ６は、ヒータ１１内の温度が異なる各グラフである。これらの温度に依存して、アンモニアの供給速度は変化する。例えば、ヒータ１１内の温度がグラフＴ４の温度の場合、このグラフＴ４を参照して、バルブ１４が開かれている時間からストレージ１２におけるアンモニア収容量を求めることができる。なお、暖機開始後にストレージ１２からヒータ１１へアンモニアを供給するためにバルブ１４の開閉が複数回行われた場合、各回のバルブ１４が開かれている時間を積算し、その積算時間から複数回分のバルブ１４の開閉によってアンモニアがストレージ１２からヒータ１１へ供給された後のアンモニア収容量を求めることもできる。
【００８０】
なお、この図８に示す例では３段階の温度のグラフＴ４，Ｔ５，Ｔ６を示しているが、２段階の温度の各グラフを用いてもよいしあるいは４段階以上の温度の各グラフを用いてもよい。ヒータ１１内の温度が各段階のグラフの間の温度の場合（ヒータ内の温度に該当するグラフがない場合）には、その温度に近い２つのグラフを用いて補間し、アンモニア収容量を求めればよい。また、図８の例で示すような各段階の温度のグラフ（マップ）Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６については、化学蓄熱装置１０を用いて予め実験を行い、アンモニア供給時にヒータ１１内の温度毎にバルブ１４が開かれている時間とアンモニア収容量とのデータを多数収集し、この収集したデータを用いて作成するとよい。さらに、車両の走行中にアンモニア供給時にヒータ１１内の温度毎にバルブ１４が開かれている時間とアンモニア収容量とのデータを収集し、この収集したデータを用いて時間とアンモニア収容量との関係を学習し、その学習結果からグラフＴ４，Ｔ５，Ｔ６を補正してもよい。
【００８１】
続いて、本実施形態におけるコントローラ１５での具体的な処理について説明する。コントローラ１５は、エンジン２の稼働中、燃焼制御のために必要な排気ガスの温度が暖機開始温度以下か否かを判定する。なお、燃焼制御のために必要な排気ガスの温度は、温度センサ１６，１９で検出された排気ガスの温度に基づき推定される。コントローラ１５は、排気ガスの温度が暖機開始温度以下と判定すると、バルブ１４を開くためにバルブ１４に電流を供給する。暖機開始温度は、排気ガス浄化システム１において暖機が必要な温度である。暖機開始温度は、触媒（ＤＯＣ５等）の活性温度等に基づいて設定される。
【００８２】
エンジン２の稼働中の暖機終了後、コントローラ１５は、ヒータ１１内（蓄熱材１１ａ）の温度がアンモニア回収可能温度より高いか否かを判定する。なお、ヒータ１１内の温度は、温度センサ１６，１９で検出された排気ガスの温度に基づき推定される。コントローラ１５は、ヒータ１１の温度がアンモニア回収可能温度より高いと判定すると、バルブ１４を開くためにバルブ１４に電流を供給する。また、コントローラ１５は、ヒータ１１の温度がアンモニア回収可能温度以下と判定すると、バルブ１４を閉じるためにバルブ１４への電流の供給を停止する。アンモニア回収可能温度は、暖機後にヒータ１１からアンモニアを回収可能な温度である。アンモニア回収可能温度は、ヒータ１１で用いられる蓄熱材１１ａとアンモニアの組み合わせによって決まる蓄熱材１１ａからアンモニアが脱離する温度等に基づいて設定される。アンモニア回収温度は外気温も考慮して設定されてもよく、例えば外気温が高いほど高い温度が設定される。
【００８３】
本実施形態では、暖機時におけるコントローラ１５の具体的な処理について説明する。暖機時において、コントローラ１５は、バルブ１４への電流の供給（バルブ１４の開制御）開始からの経過時間を計測する。この計測では、バルブ１４の開制御開始から開制御終了までの時間を計測してもよいし、あるいは、バルブ１４の開制御開始から一定時間経過するまでの時間を計測してもよい。この一定時間は、ヒータ１１へのアンモニア供給量を用いて異常検知するために十分な量のアンモニアがストレージ１２からヒータ１１へ供給される時間である。
【００８４】
コントローラ１５は、バルブ１４の開制御開始前においてストレージ１２内に収容されているアンモニアの量である初期アンモニア収容量を取得する。初期アンモニア収容量は、例えば予め設定されている。コントローラ１５は、バルブ１４の開制御開始から開制御終了までの時間あるいは開制御開始から一定時間を計測すると、温度センサ１７で検出されたストレージ１２内の温度を用いて、図２（ａ）に示すアンモニア飽和蒸気圧曲線Ｃ１を参照してアンモニア飽和蒸気圧を取得する。コントローラ１５は、圧力センサ１８で検出されたストレージ１２内の圧力をこのアンモニア飽和蒸気圧で除算して相対圧力を算出する。コントローラ１５は、この相対圧力を用いて、図２（ｂ）に示すアンモニア吸着量曲線Ｃ２を参照してストレージ１２でのアンモニア吸着量を取得する。コントローラ１５は、このアンモニア吸着量から、ストレージ１２及びヒータ１１の圧力を所定圧に保つために残存している残存量を減算してストレージ１２内に収容されたアンモニア収容量を取得する。コントローラ１５は、このアンモニア収容量を初期アンモニア収容量から減算することにより、ストレージ１２からヒータ１１へ移動したアンモニア量、すなわちヒータ１１へのアンモニア供給量を取得する。このようにして、コントローラ１５は、ストレージ１２内に収容された実際のアンモニア収容量（すなわち、実収容量）を取得し、取得した実収容量に基づきアンモニアの実供給量を取得する。アンモニアの実供給量とは、ヒータ１１とストレージ１２との間で実際に移動したアンモニアの量（すなわち、実移動量）であって、特に、ストレージ１２からヒータ１１へ実際に供給されたアンモニアの量である。
【００８５】
コントローラ１５は、図８に示す各温度のグラフＴ４，Ｔ５，Ｔ６から、温度センサ１６，１９で検出された排気ガスの温度から推定されたヒータ１１内の温度に対応するグラフを選択する。この際、ヒータ１１内の温度に該当する１つのグラフを選択する場合あるいはヒータ１１内の温度に近い２つのグラフを選択する場合がある。そして、コントローラ１５は、計測したバルブ１４の開制御開始からの経過時間を用いて、選択したグラフを参照してこの経過時間に応じたストレージ１２でのアンモニア収容量を推定する。コントローラ１５は、推定されたアンモニア収容量を初期アンモニア収容量から減算することにより、ストレージ１２からヒータ１１へ移動したアンモニア量、すなわちヒータ１１へのアンモニア供給量を推定する。このようにして、コントローラ１５は、ストレージ１２内に収容されていると推定されるアンモニア収容量（すなわち、推定収容量）を取得し、取得した推定収容量に基づきアンモニアの推定供給量を取得する。アンモニアの推定供給量とは、ヒータ１１とストレージ１２との間で移動すると推定されるアンモニアの量（すなわち、推定移動量）であって、特に、ストレージ１２からヒータ１１へ供給されると推定されるアンモニアの量である。
【００８６】
コントローラ１５は、バルブ１４の開制御後に実測したヒータ１１へのアンモニア供給量と、バルブ１４の開制御開始からの経過時間から推定したヒータ１１へのアンモニア供給量との差（絶対値）を算出する。すなわち、コントローラ１５は、アンモニアの実供給量（実移動量）と、アンモニアの推定供給量（推定移動量）との差（絶対値）を算出する。コントローラ１５は、この差（絶対値）が閾値未満か否かを判定する。この閾値は、ストレージ１２からヒータ１１へのアンモニア供給量の実測値と推定値とが略同じ値か否かを判定するための閾値である。閾値は、温度センサ１６，１７，１９及び圧力センサ１８の各検出誤差等に基づいて設定してもよい。また、温度センサ１６により検出される排気ガスの温度と温度センサ１９により検出される排気ガスの温度との温度差を考慮して閾値を設定してもよい。また、バルブ１４の開制御開始からの経過時間からアンモニア供給量を推定しているので、その推定誤差を考慮して閾値を設定してもよい。
【００８７】
その差（絶対値）が閾値未満の場合、コントローラ１５は、接続管１３とバルブ１４とを含むアンモニアの移動系は正常と判定する。一方、差（絶対値）が閾値以上の場合、コントローラ１５は、アンモニアの移動系に何らかの異常があると判定し、車両の運転者に対して異常通知を行う。この異常通知としては、例えば、化学蓄熱装置１０の警告灯の点灯、化学蓄熱装置１０（特に、接続管１３やバルブ１４）の異常を知らせる情報のディスプレイの表示又は音声の出力がある。
【００８８】
なお、暖機時に、排気ガスの温度が暖機開始温度以下になるとストレージ１２からヒータ１１へアンモニアを供給するためにバルブ１４の開制御が行われ、その後に排気ガスの温度が暖機開始温度より高くなるとバルブ１４の閉制御が行われ、この開制御から閉制御までのバルブ１４が開いている間にストレージ１２からヒータ１１へアンモニアが供給される。このアンモニアの供給は、暖機開始温度による条件が満たされる毎に繰り返し行われる。したがって、暖機時にはストレージ１２からヒータ１１へのアンモニアの供給が複数回繰り返し行われる場合がある。
【００８９】
そこで、コントローラ１５は、暖機時における複数回分のアンモニア供給量を用いて異常検知の判定を行ってもよい。そのために、コントローラ１５は、１回のアンモニア供給毎にバルブ１４の開制御から閉制御までのバルブ１４が開いている間の経過時間を計測し、その経過時間を保持しておく。そして、コントローラ１５は、複数回分のアンモニア供給の経過時間を積算し、その積算した経過時間を用いてアンモニア収容量を推定する。コントローラ１５は、このアンモニア収容量を初期アンモニア収容量から減算することにより、アンモニア供給量を推定する。コントローラ１５は、このアンモニア供給量の推定値と複数回分のアンモニア供給後の実測値とを用いて判定を行う。
【００９０】
１回分のアンモニア供給での経過時間あるいは複数回分のアンモニア供給の経過時間（積算値）から推定されたアンモニア供給量がヒータ１１へ供給可能な最大供給量の場合、異常検知の判定を精度良くできる。つまり、アンモニア移動系に異常があって実際にはヒータ１１にアンモニアが供給されていないと、アンモニア供給量の実測値と推定値（最大供給量）との差が顕著になる。そのため、最大供給量と推定した場合に異常検知の判定を行うと、アンモニアの移動系に異常があるか否かを精度良く判定できる。
【００９１】
以上のように構成した化学蓄熱装置１０の動作を図９のフローチャートに沿って説明する。図９は、化学蓄熱装置１０におけるアンモニア供給時の異常検知の動作を示すフローチャートである。この動作の説明では、１回のアンモニア供給毎に異常検知を行う場合について説明する。
【００９２】
エンジン２の稼働中、コントローラ１５は、温度センサ１６，１９で検出された温度に基づき推定された排気ガスの温度が暖機開始温度以下か否かを判定する（Ｓ１１）。Ｓ１にて排気ガスの温度が暖機開始温度よりも高いと判定した場合、コントローラ１５は、バルブ１４への電流の供給を行わない（Ｓ１２）。バルブ１４は、電流の供給が行われないと、閉じた状態である。すなわち、コントローラ１５は、バルブ１４の閉制御を行う。この場合、接続管１３を介したアンモニアの移動は不能となる。Ｓ１の判定は、温度センサ１６，１９で検出された温度に基づき推定された排気ガスの温度が暖機開始温度以下になるまで繰り返し行われる。
【００９３】
Ｓ１１にて排気ガスの温度が暖機開始温度以下と判定した場合、コントローラ１５は、バルブ１４に電流を供給する（Ｓ１３）。バルブ１４は、電流が流れると開く。すなわち、コントローラ１５は、バルブ１４の開制御を行う。これによって、接続管１３を介したアンモニアの移動が可能となる。このとき、ストレージ１２内の圧力がヒータ１１内の圧力よりも高く、アンモニアがヒータ１１側に移動し、接続管１３内を流れる。そして、接続管１３内を流れるアンモニアが、ヒータ１１に供給される。この際、バルブ１４を開いてから短時間でヒータ１１内の圧力とストレージ１２内の圧力とが同じ圧力になる（圧力の平衡状態）。ヒータ１１では、この供給された量のアンモニアと蓄熱材１１ａとが化学反応して熱を発生し、発生した熱量に応じて温度が上昇する。この熱は、熱交換器４の外筒に伝わり、伝熱効果によって熱交換器４の内部にまで伝わる。すると、熱交換器４全体が加熱され、熱交換器４の内部を流れる排気ガスは迅速に昇温する。さらに、この昇温された排気ガスが下流側に流れ、ＤＯＣ５、ＳＣＲ７、ＡＳＣ８の各触媒が昇温する。そして、この各触媒の温度が活性温度以上になると、排気ガスを浄化できる。
【００９４】
ヒータ１１内の圧力とストレージ１２内の圧力とが平衡状態となった後もアンモニアはヒータ１１側に移動する。ヒータ１１へのアンモニアが最大供給量となるまでは、バルブ１４が開かれてからの時間が経過するほど、ヒータ１１へのアンモニア供給量が増加する。コントローラ１５は、Ｓ１３にてバルブ１４の開制御が行われると、バルブ１４の開制御の開始からの経過時間を計測する（Ｓ１４）。ここでは、バルブ１４への電流の供給の開始から供給が終了までの経過時間あるいはバルブ１４への電流の供給の開始から一定時間経過するまでを計測する。続いて、コントローラ１５は、温度センサ１７で検出されたストレージ１２内の温度と圧力センサ１８で検出されたストレージ１２内の圧力とからストレージ１２でのアンモニア吸着量を取得し、このアンモニア吸着量からストレージ１２及びヒータ１１の圧力を所定圧に保つために残存している残存量を減算してアンモニア収容量（実測値）を取得する（Ｓ１５）。続いて、コントローラ１５は、取得したアンモニア収容量を予め設定された初期アンモニア収容量から減算することにより、ストレージ１２からヒータ１１へ供給されたアンモニア供給量（実測値）を取得する（Ｓ１６）。
【００９５】
また、コントローラ１５は、図８に示す各温度のグラフ（マップ）Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６から、温度センサ１６，１９で検出された温度に基づき推定されたヒータ１１の温度に対応するグラフを選択し、そのグラフを参照してバルブ１４の開制御開始からの経過時間に応じたストレージ１２でのアンモニア収容量（推定値）を推定する（Ｓ１７）。続いて、コントローラ１５は、推定したアンモニア収容量を予め設定された初期アンモニア収容量から減算することにより、ストレージ１２からヒータ１１へ供給されたアンモニア供給量（推定値）を取得する（Ｓ１８）。バルブ１４の開制御開始からの経過時間が長いと、推定されたアンモニア供給量が最大供給量となる場合もある。
【００９６】
そして、コントローラ１５は、ヒータ１１へのアンモニア供給量の実測値（すなわち、実供給量）と推定値（すなわち、推定回収量）との差（絶対値）を算出し、その差が閾値未満か否かを判定する（Ｓ１９）。Ｓ１９にて差が閾未満と判定された場合、つまりヒータ１１への実際のアンモニア供給量（実供給量）とバルブ１４の開制御開始からの経過時間から推定されたアンモニア供給量（推定供給量）とが略同じである場合、コントローラ１５は、アンモニアの移動系に異常がないと判定する。一方、Ｓ１９にて差が閾値以上と判定された場合、つまりヒータ１１への実際のアンモニア供給量とバルブ１４の開制御開始からの経過時間から推定されたアンモニア供給量とが異なる場合、コントローラ１５は、アンモニアの移動系に異常があることを検知し（Ｓ２０）、異常があることを車両の運転者に対して通知する（Ｓ２１）。この場合、ストレージ１２内のアンモニアがヒータ１１に正常に移動しておらず、接続管１３とバルブ１４のうち少なくともいずれかに異常がある。
【００９７】
以上、本実施形態に係る化学蓄熱装置１０によれば、実移動量と推定移動量との差が閾値以上の場合に異常と判定することにより、アンモニアの移動系の異常を検知できる。特に本実施形態では、ヒータ１１へ実際に供給されているアンモニア供給量とバルブ１４の開制御開始からの経過時間から推定されたアンモニア供給量との差が閾値以上の場合に異常と判定することにより、アンモニアの移動系の異常を検知できる。特に、アンモニア供給量が最大供給量と推定される場合にこの異常検知の判定を行うと、精度良く判定できる。
【００９８】
本実施形態に係る化学蓄熱装置１０によれば、ストレージ１２の温度及び圧力から簡単にストレージ１２に収容されている実際のアンモニア収容量を取得できる。よって、当該アンモニア収容量を初期アンモニア収容量から減算することにより、簡単にヒータ１１へのアンモニア供給量を取得できる。また、ヒータ１１の温度毎の時間−アンモニア収容量のグラフ（マップ）Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６を用いることにより、温度センサ１６，１９により検出された温度から推定されたヒータ１１内の温度とバルブ１４の開制御開始からの経過時間とに基づきアンモニア収容量を簡単に推定できる。よって、当該アンモニア収容量を初期アンモニア収容量から減算することにより、簡単にヒータ１１へのアンモニア供給量を推定して推定供給量を取得することができる。
【００９９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【０１００】
例えば、上記実施形態では触媒としてＤＯＣ、ＳＣＲ及びＡＳＣ、フィルタとしてＤＰＦを備える排気ガス浄化システムに適用したが、他の構成の排気ガス浄化システムに適用してもよく、例えば、ＤＯＣ、ＳＣＲ、ＡＳＣのうちのいずれか１つ又は２つの触媒を備えない排気ガス浄化システム、あるいはＤＯＣ、ＳＣＲ、ＡＳＣ以外の触媒を備える排気ガス浄化システムに適用してもよい。また、車両もディーゼルエンジン車としたが、ガソリンエンジン車等にも適用できる。また、エンジンを駆動源とする船、発電機等の他の搭載対象物にも適用できる。
【０１０１】
また、上記実施形態では加熱対象物としてＤＯＣの上流側の熱交換器としたが、加熱対象物としては他のものでよく、例えば、ＤＯＣ、ＳＣＲ、ＡＳＣのうちのいずれかの触媒を加熱対象物としてもよい。また、化学蓄熱装置は、エンジンの排気系以外に設けられた加熱対象物を加熱する装置であってもよい。そのような加熱対象物としては、排気ガス、エンジンオイル、冷却水、又は空気等の種々の熱媒体等であってもよい。さらに、化学蓄熱装置はエンジン以外に適用するとしてもよい。
【０１０２】
また、上記実施形態ではヒータを熱交換器の外周部の全周に設ける構成としたが、加熱対象物の外周部の一部分にだけヒータを設けてもよいし、また、加熱対象物の外周部以外の箇所に設けてもよく、例えば、排気ガスを加熱するために、排気ガス配管の内部にヒータを設けてもよい。排気ガス配管の内部にヒータを設ける場合には、例えば複数の反応器（加熱器）と熱交換部とを交互に積層した構成として、反応器に熱交換部を一体化し、熱交換部を介して加熱された反応器により加熱対象物としての種々の熱媒体等を加熱してもよい。
【０１０３】
また、上記実施形態で反応媒体をアンモニアとしたが、アルコール、水等の他の反応媒体でもよい。また、上記実施形態では反応媒体がアンモニアの場合の蓄熱材、吸着材の各材料をそれぞれ例示したが、化学蓄熱装置で用いられる反応媒体に応じて、蓄熱材、吸着材は適宜他の材料が用いられる。
【０１０４】
また、上記第１実施形態ではヒータの温度を取得するために、排気ガスの温度を検出する温度センサを熱交換器とエンジンとの間に設けたが、排気ガスの温度を検出する温度センサを排気ガス浄化システムの他の箇所に設けてもよく、例えば、熱交換器とＤＯＣとの間に温度センサを設けてもよいし、上記第２実施形態に示すように熱交換器とエンジンとの間及び熱交換器とＤＯＣとの間に温度センサをそれぞれ設け、その２箇所で検出した各温度からヒータの温度を取得してもよい。また、ヒータに温度センサを設けることが可能であれば、ヒータに温度センサを設けて、ヒータ内（特に、蓄熱材）の温度を直接検出してもよい。
【０１０５】
上記第２実施形態では、熱交換器とエンジンとの間及び熱交換器とＤＯＣとの間に温度センサをそれぞれ設け、その２箇所で検出した各温度からヒータの温度を取得したが、これに限られない。例えば、上記第１実施形態に示すように排気ガスの温度を検出する温度センサを熱交換器とエンジンとの間に１ヶ所設けてもよい。また、ヒータの温度を検出する温度センサの設置箇所は、上記実施形態に示す箇所に限られず、例えば、排気ガス浄化システムの他の箇所に設けてもよく、又は、ヒータに温度センサを設けることが可能であれば、ヒータに温度センサを設けて、ヒータ内（特に、蓄熱材）の温度を直接検出してもよい。
【０１０６】
また、上記実施形態ではアンモニア回収量の実測値と推定値との差の絶対値を算出し、その差の絶対値が閾値以上（未満）か否かを判定する構成としたが、絶対値を用いずに判定してもよい。例えば、アンモニア回収の場合、アンモニアの移動系に異常があるとストレージでのアンモニア回収量が増加しないので、アンモニア回収量の推定値から実測値を減算して差を取得し、その差が閾値以上か否かを判定する。
【０１０７】
また、コントローラにおいて推定したアンモニア回収量が満回収量の場合にのみ異常検知の判定をするようにしてもよい。また、コントローラにおいて推定したアンモニア回収量が所定量（例えば、満回収量の９０％の量）以上の場合に異常検知の判定をするようにしてもよい。また、１回のアンモニア回収を行うためのバルブの開制御開始からの経過時間あるいは複数回分の経過時間の積算時間が所定時間以上の場合に異常検知の判定をするようにしてもよい。この所定時間は、例えば、満回収量のアンモニアを回収するために必要な十分な時間あるいは満回収量の９０％の量のアンモニアを回収するために必要な十分な時間とする。このように、アンモニアの回収量が多いと推定されるときにのみ異常検知の判定を行うことにより、精度良く判定できるとともに、判定処理に要する処理負荷を軽減できる。
【０１０８】
上記実施形態では、バルブ１４の開制御開始前においてストレージ１２内に収容されているアンモニアの量である初期アンモニア収容量は予め設定されているとしたが、これに限られない。例えば、初期アンモニア収容量は、バルブ１４の開制御開始前の時点において温度センサ１７で検出されたストレージ１２内の温度及び圧力を用いて、図２（ａ）及び（ｂ）のグラフを参照してストレージ１２でのアンモニア吸着量を取得し、このアンモニア吸着量から、ストレージ１２及びヒータ１１の圧力を所定圧に保つために残存している残存量を減算してストレージ１２内に収容された初期アンモニア収容量を取得してもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１…排気ガス浄化システム、２…エンジン、３…排気管、４…熱交換器、５…ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、６…ディーゼル排気微粒子除去フィルタ（ＤＰＦ）、７…選択還元触媒（ＳＣＲ）、７ａ…インジェクタ、８…アンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）、１０…化学蓄熱装置、１１…ヒータ、１１ａ…蓄熱材、１２…ストレージ、１２ａ…吸着材、１３…接続管、１４…バルブ、１５…コントローラ、１６，１７…温度センサ、１８…圧力センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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