(57)【要約】【課題】吸着器の反応媒体回収率が０％の状態と１００％の状態のそれぞれにおける吸着器の反応媒体吸着量を正確に認識することができる化学蓄熱装置を提供する。【解決手段】化学蓄熱装置１１は、吸着器１３から反応器１２にＮＨ３が供給されると、吸着器１３内の圧力に基づいて吸着器１３内の圧力変化量を求め、当該圧力変化量が閾値Ｐ以下になった時の吸着器１３内の圧力を用いて推定された吸着器１３のＮＨ３吸着量を、吸着器１３のＮＨ３回収率が０％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量に設定し、反応器１２から吸着器１３にＮＨ３が供給されると、吸着器１３内の圧力に基づいて吸着器１３内の圧力変化量を求め、当該圧力変化量が閾値Ｑ以下になった時の吸着器１３内の圧力を用いて推定された吸着器１３のＮＨ３吸着量を、吸着器１３のＮＨ３回収率が１００％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量に設定するコントローラ２４を備える。【選択図】図３
2016196988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応媒体の吸着及び脱離が可能な吸着材を有する吸着器と、
前記反応媒体が供給されると前記反応媒体との化学反応により発熱し且つ加熱されると吸熱して前記反応媒体を脱離させる反応材を有する反応器と、
前記吸着器と前記反応器との間で前記反応媒体が流通可能となるように前記吸着器と前記反応器とを接続する供給管と、
前記吸着器内の圧力を取得する吸着器圧力取得部と、
前記吸着器から前記反応器に前記反応媒体が供給されると、前記吸着器内の圧力に基づいて前記吸着器内の単位時間当たりの圧力変化量を求め、前記吸着器内の単位時間当たりの圧力変化量が第１所定値以下になった時の前記吸着器内の圧力を用いて推定された前記吸着器の反応媒体吸着量を、前記吸着器の反応媒体回収率が０％の状態における前記吸着器の反応媒体吸着量に設定する第１設定部と、
前記反応器から前記吸着器に前記反応媒体が供給されると、前記吸着器内の圧力に基づいて前記吸着器内の単位時間当たりの圧力変化量を求め、前記吸着器内の単位時間当たりの圧力変化量が第２所定値以下になった時の前記吸着器内の圧力を用いて推定された前記吸着器の反応媒体吸着量を、前記吸着器の反応媒体回収率が１００％の状態における前記吸着器の反応媒体吸着量に設定する第２設定部とを備えることを特徴とする化学蓄熱装置。
【請求項２】
前記第１設定部は、前記吸着器内の単位時間当たりの圧力変化量が前記第１所定値以下になった時の前記吸着器内の圧力を用いて前記吸着器の反応媒体吸着量を第１更新値として推定し、前記吸着器の反応媒体回収率が０％の状態における前記吸着器の反応媒体吸着量を、前記吸着器への前記反応媒体の充填時に設定される第１初期値から前記第１更新値に補正し、
前記第２設定部は、前記吸着器内の単位時間当たりの圧力変化量が前記第２所定値以下になった時の前記吸着器内の圧力を用いて前記吸着器の反応媒体吸着量を第２更新値として推定し、前記吸着器の反応媒体回収率が１００％の状態における前記吸着器の反応媒体吸着量を、前記吸着器への前記反応媒体の充填時に設定される第２初期値から前記第２更新値に補正することを特徴とする請求項１記載の化学蓄熱装置。
【請求項３】
前記吸着器の温度を取得する吸着器温度取得部を更に備え、
前記第１設定部及び前記第２設定部は、前記吸着器内の圧力及び前記吸着器の温度に基づいて、前記吸着器の反応媒体吸着量を推定することを特徴とする請求項１または２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に記載されている装置が知られている。特許文献１に記載の化学蓄熱装置は、ディーゼル酸化触媒の外周部の全面に配置され、アンモニア（ＮＨ３）と化学反応する反応材を有する反応器と、ＮＨ３を物理吸着する吸着材を有する吸着器と、反応器と吸着器との間でＮＨ３を移動させる接続ラインとを備えている。エンジンから排出された排気ガスの温度が所定温度より低いときは、吸着器から反応器にＮＨ３を移動させることで、ＮＨ３と反応材とが化学反応して熱が発生し、その熱がディーゼル酸化触媒に伝わり、ディーゼル酸化触媒が加熱される。エンジンから排出された排気ガスの温度が所定温度より高くなると、排気ガスの排熱が反応器の反応材に与えられることでＮＨ３と反応材とが分離し、分離したＮＨ３が反応器から吸着器へ回収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−８５０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術のような化学蓄熱装置においては、吸着器へのＮＨ３（反応媒体）の回収量が不十分な状態で、回収制御が終了されてしまうと、その後の発熱制御において吸着器から反応器にＮＨ３が供給されたとしても、ＮＨ３の量が少ないため、反応材から十分な熱量を発生させることができない。このような問題に対しては、例えば吸着器の回収制御における回収完了の判定を吸着器のＮＨ３回収率に基づいて行うことが考えられる。また、ＮＨ３の供給系の故障検知を吸着器のＮＨ３回収率に基づいて行う場合がある。従って、これらの回収完了判定及び故障検知を正確に行うためには、吸着器のＮＨ３回収率を算出する基準となる値、即ち、吸着器のＮＨ３回収率が０％の状態と１００％の状態のそれぞれにおける吸着器のＮＨ３吸着量を正確に認識する必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、吸着器の反応媒体回収率が０％の状態と１００％の状態のそれぞれにおける吸着器の反応媒体吸着量を正確に認識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】
【０００６】
本発明の一側面に係る化学蓄熱装置は、反応媒体の吸着及び脱離が可能な吸着材を有する吸着器と、反応媒体が供給されると反応媒体との化学反応により発熱し且つ加熱されると吸熱して反応媒体を脱離させる反応材を有する反応器と、吸着器と反応器との間で反応媒体が流通可能となるように吸着器と反応器とを接続する供給管と、吸着器内の圧力を取得する吸着器圧力取得部と、吸着器から反応器に反応媒体が供給されると、吸着器内の圧力に基づいて吸着器内の単位時間当たりの圧力変化量を求め、吸着器内の単位時間当たりの圧力変化量が第１所定値以下になった時の吸着器内の圧力を用いて推定された吸着器の反応媒体吸着量を、吸着器の反応媒体回収率が０％の状態における吸着器の反応媒体吸着量に設定する第１設定部と、反応器から吸着器に反応媒体が供給されると、吸着器内の圧力に基づいて吸着器内の単位時間当たりの圧力変化量を求め、吸着器内の単位時間当たりの圧力変化量が第２所定値以下になった時の吸着器内の圧力を用いて推定された吸着器の反応媒体吸着量を、吸着器の反応媒体回収率が１００％の状態における吸着器の反応媒体吸着量に設定する第２設定部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
このような化学蓄熱装置においては、吸着器から反応器に反応媒体が供給されると、時間の経過と共に吸着器内の圧力が徐々に下がり、一定時間経過すると吸着器内の単位時間当たりの圧力変化量が小さくなる。そこで、吸着器内の単位時間当たりの圧力変化量が第１所定値以下になった時の吸着器内の圧力を用いて推定された吸着器の反応媒体吸着量を、吸着器の反応媒体回収率が０％の状態における吸着器の反応媒体吸着量に設定する。これにより、吸着器の反応媒体回収率が０％の状態における吸着器の反応媒体吸着量を正確に認識することができる。一方、反応器から吸着器に反応媒体が供給されると、時間の経過と共に吸着器内の圧力が徐々に上がり、一定時間経過すると吸着器内の単位時間当たりの圧力変化量が小さくなる。そこで、吸着器内の単位時間当たりの圧力変化量が第２所定値以下になった時の吸着器内の圧力を用いて推定された吸着器の反応媒体吸着量を、吸着器の反応媒体回収率が１００％の状態における吸着器の反応媒体吸着量に設定する。これにより、吸着器の反応媒体回収率が１００％の状態における吸着器の反応媒体吸着量を正確に認識することができる。
【０００８】
第１設定部は、吸着器内の単位時間当たりの圧力変化量が第１所定値以下になった時の吸着器内の圧力を用いて吸着器の反応媒体吸着量を第１更新値として推定し、吸着器の反応媒体回収率が０％の状態における吸着器の反応媒体吸着量を、吸着器への反応媒体の充填時に設定される第１初期値から第１更新値に補正し、第２設定部は、吸着器内の単位時間当たりの圧力変化量が第２所定値以下になった時の吸着器内の圧力を用いて吸着器の反応媒体吸着量を第２更新値として推定し、吸着器の反応媒体回収率が１００％の状態における吸着器の反応媒体吸着量を、吸着器への反応媒体の充填時に設定される第２初期値から第２更新値に補正してもよい。この場合には、吸着器への反応媒体の充填時に設定される初期値が吸着器内の圧力を用いて推定された更新値からずれていても、吸着器の反応媒体回収率が０％の状態と１００％の状態のそれぞれにおける吸着器の反応媒体吸着量を正確に認識することができる。
【０００９】
また、吸着器の温度を取得する吸着器温度取得部を更に備え、第１設定部及び第２設定部は、吸着器内の圧力及び吸着器の温度に基づいて、吸着器の反応媒体吸着量を推定してもよい。この場合には、吸着器の反応媒体吸着量を簡単に推定することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、吸着器の反応媒体回収率が０％の状態と１００％の状態のそれぞれにおける吸着器の反応媒体吸着量を正確に認識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】
【００１１】
【図１】化学蓄熱装置の一実施形態を備えた排気浄化システムを示す概略構成図である。
【図２】図１に示された熱交換器及び反応器の断面図である。
【図３】図１に示された化学蓄熱装置の制御系を示す概略構成図である。
【図４】図３に示されたコントローラにより実行される処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図５】図３に示された吸着器と反応器との間におけるＮＨ３の流れを示す概念図である。
【図６】ＮＨ３飽和蒸気圧特性及びＮＨ３吸着特性の一例を示すグラフである。
【図７】吸着器と反応器との間でＮＨ３が流れる際に、時間経過に伴うＮＨ３吸着量の変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は、化学蓄熱装置の一実施形態を備えた排気浄化システムを示す概略構成図である。図１において、排気浄化システム１は、車両のディーゼルエンジン２（以下、単にエンジン２という）の排気系に備えられ、エンジン２から排出される排気ガスに含まれる有害物質（環境汚染物質）を浄化する。
【００１４】
排気浄化システム１は、熱交換器３、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ：DieselOxidation Catalyst）４、ディーゼル排気微粒子除去フィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）５、選択還元触媒（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）６及びアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ：Ammonia Slip Catalyst）７を備えている。熱交換器３、ＤＯＣ４、ＤＰＦ５、ＳＣＲ６及びＡＳＣ７は、エンジン２と接続された排気通路８に上流側から下流側に向けて順に配設されている。
【００１５】
熱交換器３は、図２に示されるように、円筒状の外筒９と、この外筒９内に配置されたハニカム構造の熱交換部１０とを有している。外筒９は、排気通路８の一部を形成する排気管としての機能を有している。外筒９は、例えばステンレス鋼により構成されている。熱交換部１０は、排気ガスが流通すると共に、排気ガスと反応材１７（後述）との間で熱交換を行う。熱交換部１０は、熱伝導性が高いＳｉＳｉＣ（非酸化物系セラミック・シリコン・カーバイド）等のセラミック、或いは熱伝導性が高いステンレス鋼等の金属により構成されている。
【００１６】
図１に戻り、ＤＯＣ４は、排気ガス中に含まれるＨＣ及びＣＯ等を酸化して浄化する。ＤＰＦ５は、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集することにより、排気ガスからＰＭを取り除く。ＳＣＲ６は、尿素またはアンモニア（ＮＨ３）によって、排気ガス中に含まれるＮＯｘを還元して浄化する。ＡＳＣ７は、ＳＣＲ６を通過したＮＨ３を酸化する。
【００１７】
また、排気浄化システム１は、電力等の外部エネルギーを必要とすること無く、可逆的な化学反応を利用して、加熱対象である排気ガスを加熱（暖機）する化学蓄熱装置１１を備えている。具体的には、化学蓄熱装置１１は、反応材１７（後述）と反応媒体とを分離状態にすることで、排気ガスの熱（排熱）を蓄えておき、必要なときに反応媒体と反応材１７とを化学反応させて反応熱を発生させることで、排気ガスを加熱する。なお、本実施形態では、反応媒体としてアンモニア（ＮＨ３）が用いられる。
【００１８】
化学蓄熱装置１１は、図２及び図３にも示されるように、反応器１２と、吸着器１３と、反応器１２と吸着器１３との間でＮＨ３が流通可能となるように反応器１２と吸着器１３とを接続するＮＨ３供給管１４とを備えている。ＮＨ３供給管１４には、反応器１２と吸着器１３との間でＮＨ３の流路を開閉させるバルブ１５が配設されている。
【００１９】
反応器１２は、熱交換器３の周囲に配置されている。反応器１２は、上記の外筒９と、外筒１６と、外筒９と外筒１６との間に配置された反応材１７とを有している。反応材１７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、外部から加熱されるとその熱を吸熱して、化学吸着しているＮＨ３を脱離させる材料である。熱交換器３の外筒９は、反応器１２の一部を兼ねている。外筒１６は、ステンレス鋼等の金属により構成されている。外筒９及び外筒１６は、これら同士を連結する前後２つの連結板（図示せず）と共に、反応材１７を収容する容器１８を構成している。
【００２０】
反応材１７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。
【００２１】
反応材１７は、粉末状であってもよいし、プレス成型体であってもよい。また、反応材１７には、熱伝導性を向上させる添加物が混合されていてもよい。添加物としては、カーボンファイバ、カーボンビーズ、ＳｉＣビーズ、金属ビーズ、高分子ビーズまたは高分子ファイバ等が用いられる。金属ビーズの金属材料としては、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｉ−Ｃｒ、Ａｌ、Ｆｅまたはステンレス鋼等が挙げられる。
【００２２】
外筒１６と反応材１７との間には、断熱材１９が配置されている。断熱材１９としては、例えばグラスウールが用いられる。また、断熱材１９をケイ酸カルシウム等の硬質断熱材で構成してもよい。ＮＨ３供給管１４の一端部は、外筒１６及び断熱材１９を貫通して反応材１７の収容領域に開口している。反応材１７と断熱材１９との間には、ＮＨ３の流路を形成する多孔体（図示せず）が介在されていてもよい。
【００２３】
図１に戻り、吸着器１３は、ＮＨ３の物理吸着及び脱離が可能な吸着材２０を有している。吸着材２０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が用いられる。
【００２４】
以上のような化学蓄熱装置１１を備えた排気浄化システム１において、エンジン２から排出される排気ガスの温度が所定温度よりも低いときは、バルブ１５が開弁されることで、吸着器１３の吸着材２０から脱離したＮＨ３がＮＨ３供給管１４を通って反応器１２に供給される。すると、反応器１２の反応材１７（例えばＭｇＣｌ２）とＮＨ３とが化学反応して、ＮＨ３が反応材１７に化学吸着される。そして、その化学反応に伴って反応材１７から熱が発生する。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、反応材１７から発生した熱が熱交換器３に伝えられ、その熱により熱交換器３を流れる排気ガスが加熱（暖機）される。そして、暖められた排気ガスによって、ＤＯＣ４が汚染物質の浄化に適した活性温度まで上昇する。
ＭｇＣｌ２＋ｘＮＨ３  ⇔  Ｍｇ（ＮＨ３）ｘＣｌ２      …（Ａ）
【００２５】
一方、エンジン２から排出される排気ガスの温度が所定温度以上になると、排気ガスの熱（排熱）が熱交換器３から反応器１２の反応材１７に与えられることで、反応材１７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。そして、バルブ１５が開弁されることで、反応材１７から脱離したＮＨ３がＮＨ３供給管１４を通って吸着器１３に戻り、吸着器１３の吸着材２０にＮＨ３が物理吸着される。これにより、ＮＨ３が吸着器１３に回収される。
【００２６】
また、化学蓄熱装置１１は、図３に示されるように、温度センサ２１と、温度センサ２２（吸着器温度取得部）と、圧力センサ２３（吸着器圧力取得部）と、コントローラ２４とを備えている。温度センサ２１は、排気通路８における熱交換器３よりも上流側に接続され、排気通路８における熱交換器３よりも上流側の部分を流れる排気ガスの温度を検出して取得する。温度センサ２２は、吸着器１３に接続され、吸着器１３の温度を検出して取得する。圧力センサ２３は、吸着器１３に接続され、吸着器１３内の圧力を検出して取得する。
【００２７】
コントローラ２４は、温度センサ２１，２２及び圧力センサ２３の検出値を入力し、所定の処理を行い、バルブ１５を制御すると共に、吸着器１３のＮＨ３回収率が０％の状態と１００％の状態のそれぞれにおける吸着器１３のＮＨ３吸着量を設定する。
【００２８】
ここで、吸着器１３の初期状態においては、吸着器１３には、バルブ１５を開弁した際に反応器１２と吸着器１３とＮＨ３供給管１４とからなる反応系内を所定の圧力に保持するための圧力保持用ＮＨ３と、所望の発熱温度を得るために行われる反応材１７との化学反応に使用する移動用ＮＨ３とが吸着保持されている。従って、吸着器１３のＮＨ３回収率とは、発熱反応時に所望の温度を得るために吸着器１３から反応器１２へ移動させる移動用ＮＨ３の総量に対する吸着器１３内に存在する（回収される）ＮＨ３の割合を示す。即ち、吸着器１３のＮＨ３回収率が０％の状態とは、吸着器１３内には圧力保持用ＮＨ３のみが吸着材２０に吸着保持されており、吸着器１３内における移動用ＮＨ３の量が０となっていることを示す。また、吸着器１３のＮＨ３回収率が１００％の状態とは、反応器１２での発熱に使用される移動用ＮＨ３が全て吸着器１３に回収されて、吸着器１３内には圧力保持用ＮＨ３と移動用ＮＨ３とが存在することを示す。なお、吸着器１３のＮＨ３吸着量とは、吸着器１３の吸着材２０に吸着されるＮＨ３量のことである。
【００２９】
コントローラ２４には、吸着器１３のＮＨ３回収率が０％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量の第１初期値Ａ（図７（ａ）参照）と、吸着器１３のＮＨ３回収率が１００％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量の第２初期値Ｂ（図７（ｂ）参照）とが記憶されている。これらのＮＨ３吸着量の初期値Ａ，Ｂは、吸着器１３にＮＨ３を充填する際に設定される。具体的には、ＮＨ３吸着量の初期値Ａ，Ｂは、反応器１２及び吸着器１３の容積、反応器１２で発生させたい熱量、ＮＨ３充填圧力、充填時間等、種々の条件に基づいて設定される。吸着器１３のＮＨ３回収率が０％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量は、吸着器１３内の圧力を所定圧に保つために必要とされる。
【００３０】
ただし、ＮＨ３のように気体状の反応媒体を高い圧力で吸着器１３に充填する場合には、水等のような液体状の反応媒体とは異なり、吸着器１３内に封入されるＮＨ３量が製品毎にばらつく場合がある。このため、吸着器１３のＮＨ３回収率が０％の状態と１００％の状態のそれぞれにおける吸着器１３の実際のＮＨ３吸着量は、吸着器１３のＮＨ３回収率が０％の状態と１００％の状態のそれぞれにおける吸着器１３のＮＨ３吸着量の初期値からずれる。そこで、コントローラ２４は、吸着器１３のＮＨ３回収率が０％の状態と１００％の状態のそれぞれにおける吸着器１３のＮＨ３吸着量を補正する。
【００３１】
図４は、コントローラ２４により実行される処理手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、例えばエンジン２の起動時のように排気ガス温度が低温である場合に触媒暖機を行う際に実行される。なお、本処理の実行開始時には、バルブ１５は閉じている。また、吸着器１３のＮＨ３回収率は１００％となっている。
【００３２】
図４において、コントローラ２４は、まずエンジン２が始動されたかどうかを判断する（手順Ｓ１０１）。エンジン２が始動されたかどうかの判断は、例えばイグニッションスイッチがＯＮされたか否かにより行われる。
【００３３】
続いて、コントローラ２４は、エンジン２が始動された際に排気ガス温度が低温であると判断した場合には、排気ガスを暖めるためにバルブ１５を開くように制御する（手順Ｓ１０２）。バルブ１５が開弁されると、図５（ａ）に示されるように、吸着器１３と反応器１２との圧力差によって吸着器１３から反応器１２にＮＨ３が供給され、上述したように反応器１２の反応材１７とＮＨ３とが化学反応して熱が発生する。このとき、時間の経過と共に吸着器１３から反応器１２にＮＨ３が移動して吸着器１３のＮＨ３吸着量が徐々に少なくなるため、吸着器１３内の圧力が徐々に低下する。そして、所定時間が経過すると、吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変動が小さくなり、吸着器１３内の圧力がほぼ一定値になる。
【００３４】
このとき、コントローラ２４は、圧力センサ２３の検出値に基づいて吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変化量を求め、吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変化量が予め決められた閾値Ｐ（第１所定値）以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。コントローラ２４は、吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変化量が閾値Ｐ以下となったと判断した場合には、温度センサ２２及び圧力センサ２３の検出値に基づいて吸着器１３のＮＨ３吸着量を第１更新値として推定する（手順Ｓ１０４）。
【００３５】
ＮＨ３吸着量の実測値の推定は、図６（ａ）に示されるＮＨ３飽和蒸気圧特性及び図６（ｂ）に示されるＮＨ３吸着特性を用いて行われる。図６（ａ）に示されるＮＨ３飽和蒸気圧特性は、吸着器１３の温度とＮＨ３飽和蒸気圧との関係を表すグラフであり、吸着器１３の温度が高くなるに従ってＮＨ３飽和蒸気圧が高くなるような特性を有している。図６（ｂ）に示されるＮＨ３吸着特性は、相対圧力と吸着器１３のＮＨ３吸着量との関係を表すグラフであり、相対圧力が高くなるに従って吸着器１３のＮＨ３吸着量が多くなるような特性を有している。相対圧力は、ＮＨ３飽和蒸気圧Ｐsatと吸着器１３内の圧力Ｐとの比（Ｐ／Ｐsat）である。
【００３６】
コントローラ２４は、まずＮＨ３飽和蒸気圧特性から、温度センサ２２により検出された吸着器１３の温度Ｔに対応するＮＨ３飽和蒸気圧Ｐsatを求める。そして、コントローラ２４は、ＮＨ３飽和蒸気圧Ｐsatと圧力センサ２３により検出された吸着器１３の圧力Ｐとの比である相対圧力を算出する。そして、コントローラ２４は、ＮＨ３吸着特性から、相対圧力に対応するＮＨ３吸着量Ｓnh3を求める。これにより、ＮＨ３吸着量を簡単に推定することができる。
【００３７】
続いて、コントローラ２４は、吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変化量が閾値Ｐ以下になった時に推定された吸着器１３のＮＨ３吸着量を、吸着器１３のＮＨ３回収率が０％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量に設定する（手順Ｓ１０５）。
【００３８】
具体的には、図７（ａ）に示されるように、吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変化量が閾値Ｐ以下になった時に推定された吸着器１３のＮＨ３吸着量（第１更新値）がＡ＋αである場合、吸着器１３のＮＨ３回収率が０％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量を、吸着器１３へのＮＨ３の充填時に設定される上記の第１初期値Ａから第１更新値Ａ＋αに補正する。従って、吸着器１３のＮＨ３回収率が０％の状態では、吸着器１３のＮＨ３吸着量はＡ＋αとなる。
【００３９】
発熱反応が終了すると、コントローラ２４は、バルブ１５を閉じるように制御する（手順Ｓ１０６）。その後、コントローラ２４は、温度センサ２１の検出値に基づいて反応器１２の温度を推定し、反応器１２の温度が再生可能温度以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０７）。
【００４０】
コントローラ２４は、反応器１２の温度が再生可能温度以上であると判断した場合には、ＮＨ３を回収するためにバルブ１５を開くように制御する（手順Ｓ１０８）。バルブ１５が開弁されると、図５（ｂ）に示されるように、反応器１２から吸着器１３にＮＨ３が供給され、上述したようにＮＨ３が吸着器１３に回収される。このとき、時間の経過と共に反応器１２から吸着器１３にＮＨ３が移動して吸着器１３のＮＨ３吸着量が徐々に増加するため、吸着器１３内の圧力が徐々に上昇する。そして、所定時間が経過すると、吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変動が小さくなり、吸着器１３内の圧力がほぼ一定値になる。
【００４１】
このとき、コントローラ２４は、圧力センサ２３の検出値に基づいて吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変化量を求め、吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変化量が予め決められた閾値Ｑ（第２所定値）以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０９）。なお、ここで使用される閾値Ｑは、上記の手順Ｓ１０３で使用される閾値Ｐと同じ値でもよいし異なる値でもよい。
【００４２】
コントローラ２４は、吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変化量が閾値Ｑ以下となったと判断した場合には、温度センサ２２及び圧力センサ２３の検出値に基づいて、吸着器１３のＮＨ３吸着量を第２更新値として推定する（手順Ｓ１１０）。ＮＨ３吸着量の推定は、上記の手順Ｓ１０４と同様の方法により行われる。
【００４３】
そして、コントローラ２４は、吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変化量が閾値Ｑ以下になった時に推定された吸着器１３のＮＨ３吸着量を、吸着器１３のＮＨ３回収率が１００％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量に設定する（手順Ｓ１１１）。
【００４４】
具体的には、図７（ｂ）に示されるように、吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変化量が閾値Ｑ以下になった時に推定された吸着器１３のＮＨ３吸着量（第２更新値）がＢ＋βである場合、吸着器１３のＮＨ３回収率が１００％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量を、吸着器１３へのＮＨ３の充填時に設定される上記の第２初期値Ｂから第２更新値Ｂ＋βに補正する。従って、吸着器１３のＮＨ３回収率が１００％の状態では、吸着器１３のＮＨ３吸着量はＢ＋βとなる。
【００４５】
以上において、コントローラ２４は、吸着器１３から反応器１２にＮＨ３が供給されると、吸着器１３内の圧力に基づいて吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変化量を求め、吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変化量が第１所定値以下になった時の吸着器１３内の圧力を用いて推定された吸着器１３のＮＨ３吸着量を、吸着器１３のＮＨ３回収率が０％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量に設定する第１設定部と、反応器１２から吸着器１３にＮＨ３が供給されると、吸着器１３内の圧力に基づいて吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変化量を求め、吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変化量が第２所定値以下になった時の吸着器１３内の圧力を用いて推定された吸着器１３のＮＨ３吸着量を、吸着器１３のＮＨ３回収率が１００％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量に設定する第２設定部とを有する。
【００４６】
ところで、ＮＨ３の回収動作を、吸着器１３のＮＨ３回収率が所定値以上（例えば８０％以上）になると終了させて、次回の発熱動作に備えるように制御する場合がある。そして、吸着器１３のＮＨ３回収率が１００％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量を、図７（ｂ）に示されるように、実際にＮＨ３回収率が１００％となった時の吸着量よりも低い量（第２初期値Ｂ）として設定した場合には、ＮＨ３回収率が８０％以上になったとしても、実際には十分な量のＮＨ３が吸着器１３に回収されていないことになる。従って、その後に吸着器１３から反応器１２にＮＨ３を供給して、反応材１７とＮＨ３とを化学反応させたときに、反応材１７から十分な熱量が発生せず、結果的に排気ガスの加熱が不十分になってしまう。また、吸着器１３のＮＨ３回収率が０％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量を、図７（ａ）に示されるように、実際にＮＨ３回収率が０％となった時の吸着量よりも低い量（第１初期値Ａ）として設定した場合、吸着器１３のＮＨ３回収率が１００％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量を、図７（ｂ）に示されるように、実際にＮＨ３回収率が１００％となった時の吸着量よりも低い量（第２初期値Ｂ）として設定した場合には、実際のＮＨ３吸着量とのずれがあるため、反応器１２、吸着器１３、ＮＨ３供給管１４及びバルブ１５から構成されるＮＨ３供給系の故障検知を行う際に、誤検知の原因となる。
【００４７】
これに対し本実施形態では、吸着器１３から反応器１２にＮＨ３が供給されると、吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変化量が閾値Ｐ以下になった時に吸着器１３内の圧力を用いて推定された吸着器１３のＮＨ３吸着量を、吸着器１３のＮＨ３回収率が０％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量に設定する。これにより、吸着器１３のＮＨ３回収率が０％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量を正確に認識することができる。一方、反応器１２から吸着器１３にＮＨ３が供給されると、吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変化量が閾値Ｑ以下になった時に吸着器１３内の圧力を用いて推定された吸着器１３のＮＨ３吸着量を、吸着器１３のＮＨ３回収率が１００％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量に設定する。これにより、吸着器１３のＮＨ３回収率が１００％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量を正確に認識することができる。
【００４８】
また、吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変化量が閾値Ｐ以下になると、吸着器１３のＮＨ３回収率が０％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量を、吸着器１３へのＮＨ３の充填時に設定される第１初期値Ａから、吸着器１３内の圧力を用いて推定された吸着器１３のＮＨ３吸着量（第１更新値Ａ＋α）に補正し、吸着器１３内の単位時間当たりの圧力変化量が閾値Ｑ以下になると、吸着器１３のＮＨ３回収率が１００％の状態における吸着器１３のＮＨ３吸着量を、吸着器１３へのＮＨ３の充填時に設定される第２初期値Ｂから、吸着器１３内の圧力を用いて推定された吸着器１３のＮＨ３吸着量（第２更新値Ｂ＋β）に補正する。このため、吸着器１３へのＮＨ３の充填時に設定される初期値Ａ，Ｂが吸着器１３内の圧力を用いて推定された更新値Ａ＋α，Ｂ＋βからずれていても、吸着器１３のＮＨ３回収率が０％の状態と１００％の状態のそれぞれにおける吸着器１３のＮＨ３吸着量を正確に認識することができる。
【００４９】
従って、ＮＨ３の回収時には、十分な量のＮＨ３が吸着器１３に回収されるようになる。このため、その後に吸着器１３から反応器１２にＮＨ３を供給して、反応材１７とＮＨ３とを化学反応させる際に、反応材１７から十分な熱量を発生させることができる。これにより、排気ガスの加熱（暖機）性能を確保することができる。また、ＮＨ３供給系の故障検知を行う際に、検知精度を向上させることができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、更新値が初期値よりも大きくなる例を示したが、更新値が初期値よりも小さくなる場合もある。その場合は、例えば、第１初期値Ａを第１更新値Ａ−αとして補正したり、第２初期値Ｂを第２更新値Ｂ−βとして補正したりする。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記実施形態には限定されない。例えば、上記実施形態では、吸着器１３に接続された温度センサ２２により吸着器１３の温度を直接検出しているが、特にそれには限られず、反応器１２に接続された温度センサの検出値を用いて吸着器１３の温度を推定してもよい。また、吸着器１３に接続された圧力センサ２３により吸着器１３内の圧力を直接検出しているが、特にそれには限られず、反応器１２に接続された圧力センサの検出値を用いて吸着器１３内の圧力を推定してもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、排気通路８における熱交換器３よりも上流側の部分を流れる排気ガスの温度を温度センサ２１により検出し、その検出値を用いて反応器１２の温度を推定しているが、反応器１２の温度の推定に使用される温度センサとしては、特にそれには限られない。例えば、排気通路８における熱交換器３よりも下流側の部分を流れる排気ガスの温度を温度センサにより検出し、その検出値を用いて反応器１２の温度を推定してもよい。また、反応器１２に温度センサを取り付けることが可能であれば、反応器１２自体の温度を温度センサにより直接検出してもよい。
【００５３】
また、上記実施形態では、ＮＨ３と組成式ＭＸａで表される反応材１７とを化学反応させて熱を発生させているが、気体の反応媒体としては、特にＮＨ３には限られず、例えばＣＯ２等を使用してもよい。この場合、ＣＯ２と化学反応する反応材としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｆｅ（ＯＨ）２、Ｆｅ（ＯＨ）３、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３またはＦｅ３Ｏ４等を使用することができる。
【００５４】
さらに、上記実施形態では、反応器１２が熱交換器３の外筒９の周囲に配置されているが、本発明は、排気管の内部において反応材を有する反応器と熱交換器とが交互に積層されてなる化学蓄熱装置にも適用可能である。
【００５５】
また、上記実施形態の化学蓄熱装置１１では、ディーゼルエンジン２から排出される排気ガスを加熱（暖機）しているが、特にそれに限られず、ガソリンエンジンから排出される排気ガスを加熱する化学蓄熱装置等に本発明を適用してもよく、排気ガス浄化用触媒、熱交換器、またはその他のエンジン部品を加熱する化学蓄熱装置に本発明を適用してもよい。また、排気ガス以外にも、気体状または液体状の流体（例えばオイル、水、空気、水蒸気）を加熱する化学蓄熱装置に本発明を適用してもよい。また、エンジン以外にも、ごみ焼却工場、発電所、各種プラント工場等に本発明の化学蓄熱装置を適用してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１１…化学蓄熱装置、１２…反応器、１３…吸着器、１４…ＮＨ３供給管、１７…反応材、２０…吸着材、２２…温度センサ（吸着器温度取得部）、２３…圧力センサ（吸着器圧力取得部）、２４…コントローラ（第１設定部、第２設定部）。
【図１】
2016196988.tif 000003
【図２】
2016196988.tif 000004
【図３】
2016196988.tif 000005
【図４】
2016196988.tif 000006
【図５】
2016196988.tif 000007
【図６】
2016196988.tif 000008
【図７】
2016196988.tif 000009