(57)【要約】【課題】エンジンが停止した場合の加熱器の過圧状態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】エンジン２を駆動源とする搭載対象物に搭載され、当該搭載対象物における加熱対象物４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、加熱器１１の温度を取得する温度取得部１６とを備え、制御部１５は、エンジン２が停止した場合に温度取得部１６で取得した加熱器１１の温度が閾値以下になるまで開閉弁１４の開状態を維持する。【選択図】図１
2017120130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンを駆動源とする搭載対象物に搭載され、当該搭載対象物における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、
前記加熱器の温度を取得する温度取得部と、
を備え、
前記制御部は、前記エンジンが停止した場合に前記温度取得部で取得した前記加熱器の温度が閾値以下になるまで前記開閉弁の開状態を維持する、化学蓄熱装置。
【請求項２】
前記閾値は、蓄熱材から反応媒体が分離する温度よりも低い側にマージンを加味した温度が設定される、請求項１に記載の化学蓄熱装置。
【請求項３】
前記温度取得部は、前記エンジンから排出される排気ガスの温度を検出し、当該検出した排気ガスの温度から前記加熱器の温度を取得する、請求項１又は請求項２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】
排気系に設けられる化学蓄熱装置では、エンジン停止中、貯蔵器に貯蔵されている反応媒体が、蓄熱材が配置されている加熱器に移動しないようにバルブが閉じられている。そのため、通常、エンジンが停止するとバルブを閉制御する。しかし、エンジンの停止時に加熱器が配置された加熱対象部分の温度が高い状態にある場合、エンジン停止後も蓄熱材から反応媒体が分離し、加熱器内に反応媒体が発生する。このとき、バルブが閉状態で加熱器から貯蔵器へ反応媒体が移動できないと、加熱器内の圧力が増大し、過圧状態になる。
【０００５】
そこで、本技術分野においては、エンジンが停止した場合の加熱器の過圧状態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、エンジンを駆動源とする搭載対象物に搭載され、当該搭載対象物における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、加熱器の温度を取得する温度取得部とを備え、制御部は、エンジンが停止した場合に温度取得部で取得した加熱器の温度が閾値以下になるまで開閉弁の開状態を維持する。
【０００７】
この化学蓄熱装置が搭載される搭載対象物は、駆動源としてエンジンを備え、加熱が必要となる加熱対象物を有している。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、開閉弁が開かれるので、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。エンジンが稼働して加熱対象物の温度が高くなると、今度は加熱器が暖められて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、温度取得部で加熱器（ひいては、蓄熱材）の温度を取得しており、エンジンが停止した場合にその取得した加熱器の温度が閾値以下になるまで開閉弁の開状態を維持する。この閾値は、加熱器において蓄熱材から反応媒体が分離し、反応媒体を加熱器から未だ回収できる状態か否かを判定するための温度閾値である。したがって、加熱器の温度が閾値より高い場合には、加熱器において蓄熱材から反応媒体が分離し、反応媒体を回収できる可能性がある。この場合には開閉弁の開状態が維持されているので、反応媒体が接続管を介して加熱器から貯蔵器に移動できる。そのため、エンジン停止後に高温状態の加熱器において蓄熱材から反応媒体が分離しても、反応媒体を貯蔵器で回収でき、加熱器内の圧力が増大しない。このように、化学蓄熱装置は、エンジンが停止した場合、加熱器の温度が閾値以下になるまで開閉弁の開状態を維持することにより、加熱器の過圧状態を回避できる。
【０００８】
なお、温度取得部による加熱器の温度の取得としては、加熱器の温度を直接検出して取得してもよいし、加熱器の温度を推定できる箇所の温度を検出し、その箇所の温度から加熱器の温度を推定して取得してもよいしあるいはその箇所の温度をそのまま代用してもよい。搭載対象物は、エンジンを駆動源とし、加熱が必要となる加熱対象物があるものならよく、例えば、エンジンを搭載した車両、エンジンを搭載した船、エンジンを搭載した発電機である。加熱対象物は、搭載対象物に応じて適宜変わり、例えば、エンジンを搭載した車両の場合にはエンジンの排気ガスが内部に流れる熱交換器や触媒である。
【０００９】
一実施形態に係る化学蓄熱装置では、閾値は、蓄熱材から反応媒体が分離する温度よりも低い側にマージンを加味した温度が設定される。
【００１０】
反応媒体は、蓄熱材と反応媒体との組み合わせによって決まる分離温度よりも蓄熱材の温度が高いと、蓄熱材から分離する。また、温度取得部によって取得される加熱器（蓄熱材）の温度には、温度を検出する際の検出精度に応じてばらつきがあり、また、他の箇所で検出した温度から推定する場合には推定精度に応じてばらつきがある。そのため、上記の分離温度をそのまま閾値として用いて判定を行うと、精度良く判定ができない場合がある。そこで、判定精度を向上させるために、閾値として上記の分離温度よりも低い側（安全側）にマージンとなる温度を加味した温度閾値としている。このような閾値を設定することにより、温度取得部で取得された加熱器の温度にばらつきがある場合でも、エンジン停止後に反応媒体を未だ回収できる状態か否かを高精度に判定できる。マージンとなる温度については、上記のような温度取得部で取得される温度のばらつきなどを考慮して設定するとよい。
【００１１】
一実施形態に係る化学蓄熱装置では、温度取得部は、エンジンから排出される排気ガスの温度を検出し、当該検出した排気ガスの温度から加熱器の温度を取得する。
【００１２】
加熱器には、温度を直接検出する温度センサを設けることが困難な場合がある。また、エンジンの排気系では、通常、エンジンの制御等に利用するために排気ガスの温度を検出している。そこで、温度取得部では、この排気ガスの温度検出を利用して、検出された排気ガスの温度から加熱器の温度を取得する。この際、その排気ガスの温度から加熱器の温度を推定してもよいし、その排気ガスの温度を加熱器の温度としてそのまま代用してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、エンジンが停止した場合の加熱器の過圧状態を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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に示す化学蓄熱装置におけるエンジン停止時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】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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を備えている。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、供給された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。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。
【００２５】
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。
【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より脱離したアンモニアを吸着材１２ａに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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、イグニッションスイッチ１７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、イグニッションスイッチ１７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。
【００２９】
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。なお、この実施形態では、温度センサ１６が特許請求の範囲の記載の温度取得部に相当する。
【００３０】
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や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。
【００３１】
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。
【００３２】
イグニッションスイッチ１７は、エンジン２を始動／停止等するためのスイッチであり、車両の運転者がＯＦＦ、アクセサリＯＮ、イグニッションＯＮ、エンジン始動のいずれかのモードを選択するためのスイッチである。イグニッションスイッチ１７では、その選択されているスイッチ情報をコントローラ１５に送信する。イグニッションスイッチ１７で運転者によってＯＦＦ操作がされると、そのイグニッションスイッチの１７のＯＦＦに応じてエンジンＥＣＵではエンジン２を停止させる。したがって、イグニッションスイッチ１７のスイッチ情報からエンジン２が停止したか否かを判断できる。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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を基準として、その基準となる温度よりも低い側（安全側）にマージン温度を加味した温度が設定される。つまり、アンモニア回収可能温度は、蓄熱材１１ａとアンモニアの組み合わせによって決まるアンモニア分離温度よりもマージン温度分低い温度が設定される。この温度を低くするためのマージン温度は、ヒータ１１の温度の代用としてエンジン２と熱交換器４との間に設けられた温度センサ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（蓄熱材１１ａ）の温度との温度差、温度センサ１６の検出精度に応じた検出温度のばらつきなどを考慮して設定される。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。なお、この実施形態では、アンモニア回収可能温度が特許請求の範囲に記載の閾値に相当する。
【００３６】
また、エンジン２の稼働中、コントローラ１５では、イグニッションスイッチ１７からのスイッチ情報に示されるイグニッションスイッチ１７の状態がＯＦＦになったか否か（エンジン２が停止したか否か）を判定する。コントローラ１５では、イグニッションスイッチ１７がＯＦＦになったと判定すると、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、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。一方、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。これによって、エンジン２が停止した後も、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以下になるまでバルブ１４の開状態を維持することができる。
【００３７】
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、エンジン２の停止時の動作については図２のフローチャートに沿って説明する。図２は、化学蓄熱装置１０におけるエンジン停止時の動作を示すフローチャートである。
【００３８】
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１７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、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。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がアンモニア回収可能温度以下と判定した場合、バルブ１４への電流の供給を停止する。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。
【００３９】
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。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より高いと判定した場合、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、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。
【００４０】
また、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と判定した場合、バルブ１４への電流の供給を停止する。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。
【００４１】
エンジン２の稼働中、化学蓄熱装置１０では、排気ガスの温度が暖機開始温度以下になると上記と同様の暖機時の動作が繰り返し行われ、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上記と同様のアンモニア回収時の動作が繰り返し行われる。
【００４２】
特に、コントローラ１５では、イグニッションスイッチ１７がＯＦＦ（エンジン２が停止）になったと判定すると（Ｓ１）、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以下か否かを判定する（Ｓ２）。このＳ２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になるまで繰り返し行われる。
【００４３】
Ｓ２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ている間は（つまり、排気ガスの温度がアンモニア回収可能温度以下になるまで）、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（Ｓ３）。この際、エンジン２は停止したが、ヒータ１１（蓄熱材１１ａ）が未だ高温状態であるので、ヒータ１１ではアンモニアと蓄熱材１１ａとが分離し、アンモニアが発生している可能性がある。このとき、バルブ１４は電流が供給されて開いた状態を維持しているので（Ｓ３）、接続管１３でのアンモニアの移動が可能な状態である。そのため、ヒータ１１で発生したアンモニアがストレージ１２側に移動でき、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、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できる。したがって、ヒータ１１では、圧力が増大しない。
【００４４】
Ｓ２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（Ｓ４）。バルブ１４は電流の供給が停止されると閉じ（Ｓ４）、接続管１３でのアンモニアの移動が不能となる。これによって、エンジン２の停止中、ストレージ１２に貯蔵されているアンモニアが吸着材１２ａから分離していても、接続管１３を介してアンモニアがヒータ１１に供給されることはない。
【００４５】
この化学蓄熱装置１０によれば、エンジン２が停止した場合、ヒータ１１の温度（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になるまでバルブ１４の開状態を維持することにより、ヒータ１１の過圧状態を回避できる。また、化学蓄熱装置１０によれば、蓄熱材１１ａとアンモニアの組み合わせによって決まるアンモニア分離温度よりも低い側（安全側）にマージンを加味した温度をアンモニア回収可能温度として設定することにより、エンジン２の停止後にアンモニアを未だ回収できる状態か否かを高精度に判定できる。また、化学蓄熱装置１０によれば、温度センサ１６をヒータ１１の温度の取得に利用することにより、ヒータ１１に別途に温度センサを設ける必要がない。
【００４６】
例えば、エンジン２が急加速等の過渡状態から停止した場合、エンジン２の停止後も、排気系の温度が高く、ヒータ１１も高温状態である。そのため、ヒータ１１では蓄熱材１１ａからアンモニアが分離し、アンモニアが発生する可能性がある。このような場合に、化学蓄熱装置１０ではアンモニア回収可能温度以下になるまでバルブ１４の開状態を維持して、ヒータ１１が過圧状態になるようなことはない。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
また、上記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、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。
【００５３】
また、上記実施形態ではエンジンの停止を判断するためにイグニッションスイッチからのスイッチ情報を受信する構成としたが、コントローラとエンジンＥＣＵとが別体の場合にはエンジンＥＣＵからエンジンの停止を示す信号を受信する構成としてもよいしあるいはエンジンＥＣＵを介してイグニッションスイッチのスイッチ情報を受信してよいし、また、コントローラがエンジンＥＣＵの一機能として組み込まれるものである場合にはエンジンＥＣＵ内でエンジンの停止を示す情報を取得できる。
【００５４】
また、上記実施形態では蓄熱材と反応媒体との組み合わせから決まるアンモニア分離温度よりも低い側（安全側）にマージンを加味してアンモニア回収可能温度を設定する構成としたが、ヒータ（蓄熱材）の温度を高精度に取得できるなどの条件によっては、このようなマージンを加味しないでアンモニア回収可能温度を設定してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
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…温度センサ、１７…イグニッションスイッチ。
【図１】
2017120130.tif 000003
【図２】
2017120130.tif 000004