(57)【要約】【課題】暖機効果を得られないような状況を回避できる化学蓄熱装置を提供することを課題とする。【解決手段】加熱対象物を加熱する化学蓄熱装置１０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１１ａを有し、加熱対象物４を加熱する加熱器１１と、反応媒体を貯蔵する貯蔵器１２と、加熱器１１と貯蔵器１２とを接続し、反応媒体が流れる接続管１３と、接続管１３に設けられる開閉弁１４と、開閉弁１４の開閉を制御する制御部１５と、貯蔵器１２での反応媒体の回収量を取得する回収量取得部１５，１７，１８とを備え、制御部１５は、回収量取得部１５，１７，１８で取得した回収量に関する値が所定値以上の場合に暖機開始条件を満たしていると開閉弁１４を開く。【選択図】図１
2017122511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱対象物を加熱する化学蓄熱装置であって、
反応媒体と化学反応して熱を発生させる蓄熱材を有し、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、
前記貯蔵器での反応媒体の回収量を取得する回収量取得部と、
を備え、
前記制御部は、前記回収量取得部で取得した回収量に関する値が所定値以上の場合に暖機開始条件を満たしていると前記開閉弁を開く、化学蓄熱装置。
【請求項２】
前記所定値は、前記加熱器の熱容量に基づいて設定される、請求項１に記載の化学蓄熱装置。
【請求項３】
前記化学蓄熱装置は、エンジンを駆動源とする搭載対象物に搭載され、
前記加熱対象物は、前記搭載対象物の排気系に設けられ、
前記暖機開始条件は、前記エンジンから排出される排気ガスの温度が暖機開始温度以下である、請求項１又は請求項２に記載の化学蓄熱装置。
【請求項４】
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１〜請求項３のいずれか１項に記載の化学蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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には、蓄熱体貯蔵容器と水貯蔵容器を備え、水蒸気供給・排出装置（配管、バルブ）によって蓄熱体貯蔵容器と水貯蔵容器との間で水蒸気の授受が行われ、蓄熱体貯蔵容器に貯蔵されている蓄熱体の温度と水貯蔵容器に貯蔵されている水の温度に応じてバルブが開閉制御される化学蓄熱装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６９２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両が走行中、エンジン始動時以外にも排気ガスの温度が低下し、暖機が必要になる場合がある。しかし、特許文献１に開示の化学蓄熱装置のように温度のみでバルブを制御し、暖機が必要な温度に低下する毎にバルブを開いても暖機の効果が得られない場合がある。例えば、貯蔵器での反応媒体の回収量が少ないときにバルブが開かれ、加熱器に反応媒体が供給されても、加熱器でその少量の反応媒体に応じて発生した反応熱の熱量が加熱器自体を暖めるだけに使われる場合がある。この場合、貯蔵器で回収した反応媒体を加熱器で使ったにもかかわらず、加熱対象物（触媒等）を昇温できず、暖機効果が得られない。
【０００５】
そこで、本技術分野においては、暖機効果を得られないような状況を回避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、貯蔵器での反応媒体の回収量を取得する回収量取得部とを備え、制御部は、回収量取得部で取得した回収量に関する値が所定値以上の場合に暖機開始条件を満たしていると開閉弁を開く。
【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、反応媒体を貯蔵器から加熱器に供給する場合や加熱器から貯蔵器に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。加熱対象物に対する加熱（暖機）が必要な場合、開閉弁が開かれると、加熱器では、貯蔵器から反応媒体が供給されると、蓄熱材と反応媒体とが化学反応して熱を発生させ、加熱対象物を加熱する。加熱器が暖められると、蓄熱材と反応媒体とが分離する。この際、開閉弁が開かれているので、加熱器から貯蔵器に反応媒体が移動する。貯蔵器では、この反応媒体を回収し、反応媒体を貯蔵する。特に、化学蓄熱装置では、回収量取得部でこの貯蔵器での反応媒体の回収量を取得しており、この回収量に関する値が所定値以上の場合に暖機開始条件を満たしていると開閉弁を開く。回収量に関する値は、回収量自体でもよいし、回収率等の回収量から導かれる値でもよい。加熱器による加熱が必要な暖機開始条件を満たしていても、回収量に関する値が所定値未満の場合には加熱器による加熱が許可されず、開閉弁が開かれない。一方、暖機開始条件を満たしており、回収量に関する値が所定値以上に場合には加熱器による加熱が許可され、開閉弁が開かれる。所定値は、加熱器による加熱で加熱対象物を暖機可能な量の反応媒体を貯蔵器で回収しているか否かを判定するための閾値である。したがって、回収量に関する値が所定値以上にときに開閉弁が開かれ、貯蔵器から加熱器に反応媒体が供給された場合には、加熱器では暖機可能な十分な熱量を発生し、暖機できる。ちなみに、回収量に関する値が所定値未満にときに開閉弁が開かれ、貯蔵器から加熱器に反応媒体が供給されたとすると、加熱器では暖機可能な十分な熱量を発生できず、暖機できない。このように、化学蓄熱装置は、貯蔵器での反応媒体の回収量に関する値が所定値以上の場合にのみ加熱器による加熱を許可することにより、暖機効果を得られないような状況を回避できる。
【０００８】
一実施形態の化学蓄熱装置では、所定値は、加熱器の熱容量に基づいて設定される。
【０００９】
加熱器には、加熱器のサイズや材料等に応じて熱容量がある。この加熱器の熱容量から、加熱器自体を暖めるために必要な熱量が判る。加熱器で加熱対象物を加熱（暖機）するためには、その加熱器自体を暖めるために必要な熱量を超える熱量を加熱器で発生させなければならない。したがって、加熱器の熱容量に基づいて所定値を設定することにより、適切な所定値を設定できる。
【００１０】
一実施形態の化学蓄熱装置では、化学蓄熱装置は、エンジンを駆動源とする搭載対象物に搭載され、加熱対象物は、搭載対象物の排気系に設けられ、暖機開始条件は、エンジンから排出される排気ガスの温度が暖機開始温度以下である。したがって、排気ガスの温度が暖機開始温度以下のときでも、回収量に関する値が所定値未満の場合には加熱器による加熱が許可されず、開閉弁が開かれない。一方、排気ガスの温度が暖機開始温度以下のときに、回収量に関する値が所定値以上に場合には加熱器による加熱が許可され、開閉弁が開かれる。
【００１１】
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を取得できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、暖機効果を得られないような状況を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一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における暖機終了後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】
【００１４】
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。
【００１５】
一実施形態に係る化学蓄熱装置を、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[SelectiveCatalytic Reduction]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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
ＤＯＣ５は、排気ガス中に含まれるＨＣや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。
【００２０】
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（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も備えている。
【００２１】
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。つまり、化学蓄熱装置１０は、加熱対象物からの熱を受けて蓄熱材から分離した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化学反応させ、化学反応時の反応熱を利用して加熱対象物を暖めるものである。即ち、化学蓄熱装置１０は、加熱対象物からの熱を蓄えておき、再び加熱対象物に供給するものであるといえる。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より上流側に配置した熱交換器４を加熱する。熱交換器４の内部には排気ガスが流れており、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。なお、この実施形態では、熱交換器４が特許請求の範囲に記載の加熱対象物に相当する。
【００２２】
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等を備えており、コントローラ１５によって制御される。なお、この実施形態では、ヒータ１１が特許請求の範囲に記載の加熱器に相当し、ストレージ１２が特許請求の範囲に記載の貯蔵器に相当し、接続管１３が特許請求の範囲に記載の接続管に相当し、バルブ１４が特許請求の範囲に記載の開閉弁に相当し、コントローラ１５が特許請求の範囲に記載の制御部に相当する。
【００２３】
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、アンモニアと蓄熱材１１ａとが化学反応（化学吸着または配位結合）して、熱を発生させる。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。
【００２４】
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。この材料としては、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。
【００２５】
なお、ヒータ１１には熱容量があり、この熱容量からヒータ１１自体を暖めるために必要な熱量を得ることができる。ヒータ１１の熱容量は、ヒータ１１のサイズやケーシングの材料などから取得できる。ヒータ１１で熱交換器４（ひいては、内部を流れる排気ガスや各触媒）を暖機するためには、ヒータ１１自体を暖めるために必要な熱量を超える熱量をヒータ１１で発生させる必要がある。そして、この熱量をヒータ１１で発生させるためには、所定量以上のアンモニアが必要となる。
【００２６】
ストレージ１２は、反応媒体であるアンモニアを貯蔵可能な吸着材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、排気ガスの排熱を受けて蓄熱材１１ａより脱離してヒータ１１から放出されたアンモニアを吸着材１２ａと物理吸着させた状態で貯蔵するとともに、アンモニアを吸着材１２ａから分離させて放出して、ヒータ１１に供給する。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。なお、ストレージ１２のサイズ（特に、内蔵されている吸着材１２ａの容量）に応じて貯蔵可能なアンモニアの総貯蔵量が決まっている。
【００２７】
図２を参照して、ストレージ１２の温度、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の貯蔵量）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。
【００２８】
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（アンモニアの貯蔵量）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。
【００２９】
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して回収量を推定する。さらに、そのストレージ１２でのアンモニアの回収量を、ヒータ１１での発熱反応において所望の熱量を得るために必要とされるアンモニアの量、つまり、ヒータ１１側へ移動させるアンモニア量（この量を、以下では「アンモニア総回収量」と呼ぶ）で除算することにより、ストレージ１２で回収されているアンモニアの回収率を得ることができる。
【００３０】
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バルブである。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。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。
【００３１】
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専用のものでもよいし、エンジンＥＣＵ[Electronic Control Unit]等のＥＣＵの一機能として組み込まれるものとしてもよい。なお、この実施形態では、温度センサ１７が特許請求の範囲に記載の温度検出部に相当し、圧力センサ１８が特許請求の範囲に記載の圧力検出部に相当し、温度センサ１７、圧力センサ１８及びコントローラ１５が特許請求の範囲に記載の回収量取得部に相当する。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、この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。
【００３５】
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からアンモニアが分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。
【００３６】
アンモニア回収可能温度より高いと判定し、バルブ１４を開いた場合（つまり、ヒータ１１で発生したアンモニアをストレージ１２で回収している場合）、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。コントローラ１５では、このアンモニア回収量をアンモニア総回収量で除算してアンモニア回収率を算出する。そして、コントローラ１５では、このアンモニア回収率が暖機可能回収率以上か否かを判定する。コントローラ１５では、アンモニア回収率が暖機可能回収率未満と判定している間は、上記のアンモニアを回収するためにバルブ１４を開くか否かの判定（排気ガスの温度がアンモニア回収可能温度より高いか否かの判定）を繰り返す。したがって、暖機が終了した後はアンモニア回収率が暖機可能回収率以上になるまでは、アンモニア回収の制御のみが行われ、上記の暖機するためにバルブ１４を開くか否かの判定（排気ガスの温度が暖機開始温度以下か否かの判定）が行われることはない。なお、アンモニア回収率は、０〜１００％の値であり、ストレージ１２に回収されているアンモニア回収量がアンモニア総回収量と等しい量になった場合が１００％である。この実施形態では、アンモニア回収率が特許請求の範囲に記載の回収量に関する値に相当し、暖機可能回収率が特許請求の範囲に記載の所定値に相当する。
【００３７】
暖機可能回収率は、ヒータ１１による加熱で熱交換器４（排気ガスや各触媒）を暖機可能の量のアンモニアをストレージ１２で回収しているか否かを判定するための閾値である。暖機可能回収率は、ヒータ１１の熱容量に基づいて設定される。上記したように、ヒータ１１は熱容量が決まっており、この熱容量からヒータ１１自体を暖めるために必要な熱量を得ることができる。ヒータ１１で熱交換器４を暖機するためには、そのヒータ１１自体を暖めるために必要な熱量を超える熱量をヒータ１１で発生させなければならない。そこで、暖機可能回収率の設定にヒータ１１の熱容量が用いられ、ヒータ１１の熱容量が大きいほど（つまり、ヒータ１１自体を暖めるために必要な熱量が多いほど）暖機可能回収率を高くする。
【００３８】
また、暖機可能回収率は、ストレージ１２で回収可能なアンモニアの総回収量や暖機開始温度から昇温させる温度幅等に基づいて設定されてもよい。アンモニア回収率が同じでも、ストレージ１２のアンモニアの総回収量が少ないほどストレージ１２で回収されているアンモニアの回収量が少ない。そこで、暖機可能回収率の設定にストレージ１２のアンモニアの総回収量が用いられ、総回収量が少ないほど暖機可能回収率を高くする。また、暖機の際に暖機開始温度から昇温させる温度幅が大きいほど、多くの熱量が必要となる。そこで、暖機可能回収率の設定に昇温させる温度幅が用いられ、この温度幅が大きいほど暖機可能回収率を高くする。
【００３９】
コントローラ１５では、アンモニア回収率が暖機可能回収率以上と判定すると、温度センサ１６で検出された排気ガスの温度がアンモニア回収可能温度以下か否かを判定する。コントローラ１５では、排気ガスの温度がアンモニア回収可能温度より高いと判定すると（アンモニアの回収が可能な状態）、バルブ１４の開状態を維持するためにバルブ１４への電流の供給を継続する。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。このバルブ１４を閉じた後に、コントローラ１５では、上記の暖機するためにバルブ１４を開くか否かの判定（排気ガスが暖機開始温度以下か否かの判定）を行う。
【００４０】
以上のように構成した化学蓄熱装置１０の動作を説明する。特に、暖機が終了した後の動作については図３のフローチャートに沿って説明する。図３は、化学蓄熱装置１０における暖機終了後の動作を示すフローチャートである。
【００４１】
エンジン２が停止中、バルブ１４には電流が供給されず、バルブ１４は閉じられている。したがって、ストレージ１２において吸着材１２ａからアンモニアが分離していても、接続管１３を介してアンモニアがヒータ１１に供給されない。車両の運転者によってイグニッションスイッチがＯＮされ、エンジン２が始動される。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と判定した場合、バルブ１４に電流を供給する。バルブ１４は、供給された電流が流れると、開く。これによって、接続管１３での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。ヒータ１１では、この供給されたアンモニアと蓄熱材１１ａとが化学反応して、熱を発生する。この熱は、ヒータ１１を暖めると熱交換器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。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。なお、エンジン２の始動時は、前回のエンジン２の稼働中にストレージ１２に暖機可能回収率以上の量のアンモニアが回収されているので、熱交換器４及びその内部に流れる排気ガスやＤＯＣ５、ＳＣＲ７、ＡＳＣ８の各触媒まで十分に暖機できる。
【００４２】
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（Ｓ２）。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。
【００４３】
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とが分離し、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）。バルブ１４は、供給された電流が流れると、開く（Ｓ３）。これによって、接続管１３での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。そして、接続管１３内を流れるアンモニアが、ストレージ１２で回収される。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。
【００４４】
アンモニアの回収中、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を取得し、このアンモニア回収量をアンモニア総回収量で除算してアンモニア回収率を算出する。そして、コントローラ１５では、そのアンモニア回収率が暖機可能回収率以上か否かを判定する（Ｓ４）。Ｓ４にてアンモニア回収率が暖機可能回収率未満と判定した場合、コントローラ１５では、Ｓ１の判定に戻る。したがって、アンモニア回収率が暖機可能回収率以上になるまで、Ｓ４以降の処理が行われず、アンモニアの回収に専念することになる。そのため、ヒータ１１による加熱（暖機）が許可されることはなく、一旦排気ガスの温度が低くなって排気ガスの温度が暖機開始温度以下になっていても暖機が行われず、再度排気ガスの温度が高くなったときに回収が行われる。ちなみに、アンモニア回収率が暖機可能回収率未満のときに暖機を行った場合、ストレージ１２からヒータ１１に供給されるアンモニアの量が少ないので、ヒータ１１で発生した少ない熱量ではヒータ１１自体を暖めるだけで、熱交換器４やその内部を流れる排気ガスを暖めることができない。
【００４５】
Ｓ４にてアンモニア回収率が暖機可能回収率以上と判定した場合（ストレージ１２に暖機が可能な量のアンモニアが回収された場合）、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アンモニア回収可能温度以下か否かを判定する（Ｓ５）。Ｓ５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への電流の供給を継続する（Ｓ６）。バルブ１４は、開いた状態を維持する（Ｓ６）。Ｓ５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以下まで繰り返し行われる。したがって、アンモニアの回収が継続される。
【００４６】
Ｓ５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（Ｓ７）。バルブ１４は、電流の供給が停止されると、閉じる。これによって、接続管１３でのアンモニアの移動が不能となる。ここで、アンモニアの回収が終了する。この際、ストレージ１２には、次回の暖機のときに熱交換器４やその内部を流れる排気ガスを暖機できる十分な量のアンモニアが回収（貯蔵）されている。
【００４７】
アンモニア回収終了後、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が暖機開始温度以下か否かを判定する（Ｓ８）。Ｓ８にて排気ガスの温度が暖機開始温度より高いと判定した場合、コントローラ１５では、Ｓ５の判定に戻る。Ｓ８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では、バルブ１４に電流を供給する（Ｓ９）。バルブ１４は、供給された電流が流れると、開く（Ｓ９）。これによって、上記と同様に、接続管１３でのアンモニアの移動が可能となり、暖機を行う。この際、ストレージ１２には暖機可能回収率以上の量のアンモニアが回収されているので、ストレージ１２からヒータ１１に暖機に必要な十分の量のアンモニアを供給できる。そのため、ヒータ１１自体が暖まると、ヒータ１１からの熱が熱交換器４の外筒に伝わり、熱交換器４全体が加熱される。その結果、熱交換器４の内部を流れる排気ガスまで迅速に昇温でき、この昇温された排気ガスによってＤＯＣ５、ＳＣＲ７、ＡＳＣ８の各触媒まで昇温できる。暖機が終了すると、コントローラ１５では、Ｓ１の判定に戻る。
【００４８】
この化学蓄熱装置１０によれば、ストレージ１２でのアンモニア回収率が暖機可能回収率以上の場合にのみヒータ１１による暖機を許可することにより、暖機効果を得られないような状況を回避できる。つまり、ヒータ１１に無駄な少量のアンモニアを供給するようなことがなく、ストレージ１２に回収したアンモニアを暖機に有効に活用でき、暖機効率を向上できる。また、化学蓄熱装置１０によれば、ヒータ１１の熱容量等を考慮して暖機可能回収率を設定することにより、適切な暖機可能回収率を設定でき、暖機を行うときには熱交換器４やその内部を流れる排気ガスまで確実に暖機できる。また、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アンモニア回収量（ひいては、アンモニア回収率）を取得できる。
【００４９】
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。
【００５０】
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や、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。
【００５１】
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。
【００５２】
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、複数の加熱器と熱交換部とを交互に積層した構成としてもよい。
【００５３】
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。
【００５４】
また、上記実施形態では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、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。
【００５５】
また、上記実施形態ではアンモニア回収率が暖機可能回収率以上か否かの判定を暖機を行うか否かの判定（排気ガスの温度が暖機開始温度以下か否かの判定）の前に行う構成としたが、アンモニア回収率が暖機可能回収率以上か否かの判定を暖機を行うか否かの判定の後に行ってもよい。この場合、暖機を行う（排気ガスの温度が暖機開始温度以下）と判定した場合でも、その後にアンモニアの回収率が暖機可能回収率未満と判定すると暖機を許可せず、バルブを開かない。
【００５６】
また、上記実施形態ではストレージに暖機に十分な量のアンモニアが回収されているかを判定するためにアンモニアの回収率（＝アンモニアの回収量／アンモニアの総回収量）を用いたが、アンモニアの回収量から回収率を算出せずに、アンモニアの回収量をそのまま用いてもよい。この場合、アンモニアの回収量が暖機可能回収量以上か否かの判定によって、ストレージに暖機に十分な量のアンモニアが回収されているかを判定する。
【００５７】
また、上記実施形態では暖機開始条件として排気ガスの温度が暖機開始温度以下としたが、暖機開始条件としては他の条件でもよく、例えば、ＤＯＣ等の触媒の温度が活性温度より低いことを条件とする。
【符号の説明】
【００５８】
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】
2017122511.tif 000003
【図２】
2017122511.tif 000004
【図３】
2017122511.tif 000005