(57)【要約】  吸着／吸収によってアンモニアを可逆的に拘束及び放出することが可能な固形アンモニア貯蔵材料を有するアンモニアの貯蔵及び投与のためのシステムである。このシステムは、アンモニアの需要が無い中間時期を伴って経時的に変化し得る需要に従ってアンモニアを徐々に放出することができる。メイン貯蔵ユニット及び起動貯蔵ユニットを備えている。貯蔵ユニットにアンモニア貯蔵材料が収容されている。少なくとも１つの一方向弁は、一つのメイン貯蔵ユニットが起動貯蔵ユニットに連通するのに経由するように備えられている。その一方向弁は、該起動貯蔵ユニット（３）から前記メイン貯蔵ユニット（２）へのアンモニアの全ての逆流を防止する。加熱装置は、固形貯蔵材料から熱脱離によってアンモニアガスを発生させるため、メイン貯蔵ユニット及び起動貯蔵ユニットを別々に加熱するようにされている。制御装置は、メイン貯蔵ユニット及び起動貯蔵ユニットの加熱用電力を制御するようにされ、それによって起動貯蔵ユニット及び／又はメイン貯蔵ユニットからアンモニアを放出させることが可能となっている。投与弁は、必要に応じて貯蔵ユニットからのアンモニアの流量を制御している。
2012504539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着／吸収によってアンモニアを可逆的に拘束及び放出することが可能な固形アンモニア貯蔵材料を備え、アンモニアの需要が無い中間時期を伴って経時的に変化し得る需要に従ってアンモニアを徐々に放出することができるアンモニアの貯蔵及び投与のためのシステム（１）において、
該システムが、
メイン貯蔵ユニット（２）、及びアンモニア貯蔵材料を収容する起動貯蔵ユニット（３）と、
前記メイン貯蔵ユニット（２）が前記起動貯蔵ユニット（３）に連通するのに経由する一方向弁（４）であって、前記起動貯蔵ユニット（３）から前記メイン貯蔵ユニット（２）へのアンモニアのすべての逆流を防止する少なくとも１つの一方向弁（４）と、
前記メイン貯蔵ユニット（２）及び前記起動貯蔵ユニット（３）を別々に加熱するように構成され、前記固形貯蔵材料から熱脱離によってアンモニアガスを発生させる加熱装置（８，９）と、
前記メイン貯蔵ユニット（２）及び前記起動貯蔵ユニット（３）の加熱用電力を制御するように構成され、それによって前記起動貯蔵ユニット（３）及び／又は前記メイン貯蔵ユニット（２）からのアンモニアの放出を可能にする制御装置１０と、
必要に応じて前記貯蔵ユニットからのアンモニアの流量を制御するように構成された投与弁（５）と、
を備えていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
吸着／吸収によってアンモニアを可逆的に拘束及び放出することが可能な固形アンモニア貯蔵材料を備え、アンモニアの需要が無い中間時期を伴って経時的に変化し得る需要に従ってアンモニアを徐々に放出することができる、アンモニアの貯蔵及び投与のためのシステム（１）において、
該システムが、
メイン貯蔵ユニット（２）、及びアンモニア貯蔵材料を収容する起動貯蔵ユニット（３）と、
前記メイン貯蔵ユニット（２）が前記起動貯蔵ユニット（３）に連通するのに経由する一方向弁（４）であって、前記起動貯蔵ユニット（３）から前記メイン貯蔵ユニット（２）へのアンモニアの全ての逆流を防止する少なくとも１つの一方向弁（４）と、
前記メイン貯蔵ユニット（２）及び前記起動貯蔵ユニット（３）を別々に加熱するように構成され、前記固形貯蔵材料から熱脱離によってアンモニアガスを発生させる加熱装置（８，９）と、
前記メイン貯蔵ユニット（２）及び前記起動貯蔵ユニット（３）の加熱用電力を制御するように構成され、それによって前記起動貯蔵ユニット（３）及び／又は前記メイン貯蔵ユニット（２）からのアンモニアの放出を可能にする制御装置１０と、
必要に応じて前記貯蔵ユニットからのアンモニアの流量を制御するように構成された投与弁（５）と、
前記少なくとも１つの一方向弁（４）の下流に配置され、前記少なくとも１つの一方向弁（４）と前記投与弁（５）との間の接続管内の圧力を測定する圧力センサー（６）と、
を備えており、
前記制御装置又は他の制御装置が、
（ａ）前記起動貯蔵ユニット（３）からのアンモニアの放出を停止するステップと、
（ｂ）前記システム（１）内の圧力を低減させるステップと、
（ｃ）前記少なくとも１つの一方向弁（４）の下流の前記圧力センサー（６）を用いて圧力を測定し、この測定に基づいて前記メイン貯蔵ユニット（２）の圧力を推察するステップと、
を備える方法の実施により、前記メイン貯蔵ユニット（２）中の圧力を導き出すように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１または２に記載されたシステムにおいて、
前記制御装置が、前記メイン貯蔵ユニット（２）中の圧力が所望のアンモニア供給圧力に達したときに、前記起動貯蔵ユニット（３）の加熱が中断するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載されたシステムにおいて、
前記起動貯蔵ユニット（３）の加熱が中断されて前記メイン貯蔵ユニット（２）中のアンモニアの圧力が前記起動貯蔵ユニット（３）におけるよりも高いとき、前記起動ユニットの再浸潤が行われることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１、３及び４のうちの何れか一項に記載されたシステムにおいて、
前記少なくとも１つの一方向弁（４）と前記投与弁（５）との間の接続管内の圧力を測定するため、前記システムが、前記少なくとも１つの一方向弁（４）の下流に配置されている圧力センサー（６）をさらに備えることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載されたシステムにおいて、
前記メイン貯蔵ユニット（２）中の圧力を測定するために、前記少なくとも１つの一方向弁（４）の下流に配置された圧力センサー（１４）をさらに備えていることを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１から５の何れか一項に記載されたシステムにおいて、
前記システム（１）は、前記少なくとも１つの一方向弁（４）の上流の圧力センサーを持ってなく、或いは、前記メイン貯蔵ユニット（２）中の圧力を測定するために前記少なくとも１つの一方向弁（４）の上流の圧力センサーを使用しないことを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項５又は７に記載されたシステムにおいて、
前記制御装置又は他の制御装置が、前記少なくとも１つの一方向弁（４）の下流の圧力の測定に基づいて、前記メイン貯蔵ユニット（２）中の圧力を導き出すように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項８に記載されたシステムにおいて、
前記メイン貯蔵ユニット（２）中の圧力の測定もまた、（i）前記投与弁（５）を通じて放出されるアンモニアの量、及び、（ii）前記起動ユニットに使用される加熱用電力のうちの少なくとも１つに基づいていることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項５及び請求項７から９のうちの何れか一項に記載されたシステムにおいて、
前記制御装置又は他の制御装置が、
（ａ）前記起動貯蔵ユニット（３）からのアンモニアの放出を停止するステップと、
（ｂ）当該システム（１）内の圧力を低減させるステップと、
（ｃ）前記少なくとも１つの一方向弁（４）の下流の前記圧力センサー（６）を用いて圧力を測定し、この測定に基づいて前記メイン貯蔵ユニット（２）の圧力を推察するステップと、
を備える方法の実施により、前記メイン貯蔵ユニット（２）中の圧力を導き出すように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項２から５及び請求項７から１０のうちの何れか一項に記載されたシステムにおいて、
前記起動貯蔵ユニット（３）からのアンモニア放出の遮断が、前記起動貯蔵ユニット（３）の加熱を停止することによって実現されることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項２から５及び請求項７から１０のうちの何れか一項に記載されたシステムにおいて、
前記起動貯蔵ユニット（３）の出口に配設されたノーマルオープン弁（１３）をさらに備えており、該ノーマルオープン弁が閉じることにより、前記起動貯蔵ユニット（３）からのアンモニア放出の遮断が達成されることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項２から５及び請求項７から１２のうちの何れか一項に記載されたシステムにおいて、
前記圧力の低減がアンモニアの継続投与によって実現されることを特徴とするアンモニア貯蔵投与装置。
【請求項１４】
請求項２から５及び請求項７から１３のうちの何れか一項に記載されたシステムにおいて、
起動時の加熱を停止させた後に投与される量が、前記少なくとも１つの一方向弁（４）の下流の管（７）内及び非加熱の前記起動ユニット内のうちの少なくとも一方における有効なアンモニア量よりも多い場合には、測定された圧力が前記メイン貯蔵ユニット（２）中の圧力であると仮定することによって、前記メイン貯蔵ユニット（２）中の圧力が、前記少なくとも１つの一方向弁（４）の下流で測定された圧力から推察されることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項２から５及び請求項７から１３のうちの何れか一項に記載されたシステムにおいて、
前記一方向弁（４）が開いたことを示す１つ以上の変則的な圧力事象が、前記少なくとも１つの一方向弁（４）の下流の前記圧力センサー（６）によって測定されたとき、前記メイン貯蔵内の圧力がその時点で測定された圧力として決定されることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１から１５のうちの何れか一項に記載されたシステムにおいて、
前記起動貯蔵ユニット（３）が、所望のアンモニア供給圧に、メイン貯蔵ユニットの加熱時間とは独立して、所望の時間内に達するように寸法取りされていることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１から１５のうちの何れか一項に記載されたシステムにおいて、
所定の圧力に達すると前記起動貯蔵ユニット（３）から前記メイン貯蔵ユニット（２）への流通を許容する圧力逃がし弁（１５）をさらに備えていることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
吸着／吸収によってアンモニアを可逆的に拘束及び放出することが可能な固形アンモニア貯蔵材料によってアンモニアを貯蔵及び投与し、アンモニアの需要が無い中間時期を伴って経時的に変化し得る需要に従ってアンモニアを徐々に放出することができ、請求項１から１５のうちの何れか一項に記載された貯蔵投与システム（１）を使用するアンモニア貯蔵投与方法において、
前記起動貯蔵ユニット（３）及び前記メイン貯蔵ユニット（２）を加熱するステップであって、その結果、前記メイン貯蔵ユニット（２）が所望の最小圧力に達する前に前記起動貯蔵ユニット（３）が前記所望の最小圧力に達し、次いで前記少なくとも１つの一方向弁（４）が閉じられ、それにより前記起動貯蔵ユニット（３）から前記メイン貯蔵ユニット（２）へのアンモニアの全ての逆流が防止されるステップと、
需要に従ってアンモニアを投与するステップと、
を備え、
前記メイン貯蔵ユニット（２）が前記一方向弁（４）の下流よりも高い圧力に達したときに、該一方向弁（４）が開いてアンモニアが該一方向弁（４）を通過することを可能にすることを特徴とするアンモニア貯蔵投与方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載されたアンモニア貯蔵投与方法において、
前記少なくとも１つの一方向弁（４）と前記投与弁（５）との間の接続管内の圧力が、前記少なくとも１つの一方向弁（４）の下流に配置されている圧力センサー（６）によって測定され、
（ａ）前記起動貯蔵ユニット（３）からのアンモニアの放出を停止するステップと、
（ｂ）前記システム（１）内の圧力を低減させるステップと、
（ｃ）前記少なくとも１つの一方向弁（４）の下流の前記圧力センサー（６）を用いて前記圧力を測定し、この測定に基づいて前記メイン貯蔵ユニット（２）の圧力を推察するステップと、
により、前記メイン貯蔵ユニット（２）中の圧力が導き出されることを特徴とするアンモニア貯蔵投与方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニアの貯蔵及び投与のためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンモニアは、多様な用途に広く脱離可能に利用されている化学薬品である。それらの用途の中には、ａ）燃焼プロセルにおける排気中の窒素酸化物（ＮＯＸ）の選択還元触媒（ＳＣＲ）に使われる還元剤、ｂ）燃料電池用のエネルギー担体に使用されるアンモニア、または、ｃ）化学反応における反応剤若しくは混和剤として使用されるアンモニアがある（ただし、これに限定するものではない）。多くの用途において、加圧液状のアンモニアの容器内への貯蔵は大きな危険を伴い、固形材への吸収を含む貯蔵方法によって、無水アンモニア液の安全上の危険性を回避することができる。
【０００３】
金属アンミン塩はアンモニア吸収材料であり、固形アンモニア貯蔵媒体として使用することができ（例えばWO 2006/012903 A2：特許文献１参照）、同様に、例えば、窒素酸化物の排出を削減するための選択還元触媒の還元剤として利用される可能性がある（例えばWO 1999/01205：特許文献２参照）。
【０００４】
通常、アンモニアは、貯蔵容器の外部加熱による熱脱離によって例えば金属アンミン塩から放出される（例えばWO 1999/01205：特許文献２参照）。また、加熱要素を貯蔵容器の内側に設置してもよい（例えばUS 5,161,389：特許文献３及びWO 2006/012903 A2：特許文献１参照。）
【０００５】
WO 1999/01205：特許文献２には、自動車車両からの窒素酸化物の排出を削減する選択接触還元の還元剤としてのアンモニアの利用法が記載されている。アンモニアは、貯蔵容器の中の吸着剤か吸収性のどちらかを有する固形貯蔵媒体（特に粒状のSr(NH3)8Cl2 又は Ca(NH3)8Cl2）から放出され、緩衝空間（a buffer volume）の中に気体として一時的に蓄えられる。車の排気システム内の反応空間に供給されるアンモニア量は、エンジンの現在の動作状態による電子エンジン制御装置の制御下で投与される(WO 1999/01205：特許文献２, p. 9,最下段)。貯蔵媒体から脱離するアンモニア量は、例えば、圧力センサーによって計測された貯蔵容器内の圧力のフィードバック制御よって制御され、そして、その圧力が圧力閾値に達すると、熱の供給が中断される(WO 1999/01205：特許文献２, p. 8 から p.9に跨ぐ段落)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００６／１２９０３号パンフレット
【特許文献２】国際公開第１９９９／１２０５号パンフレット
【特許文献３】米国特許第５１６１３８９号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、アンモニアの貯蔵及び投与のためのシステムに関するものである。このシステムは、吸着／吸収によってアンモニアを可逆的に拘束及び放出することが可能な固形アンモニア貯蔵材料を有している。このシステムは、アンモニアの需要が無い中間時期を伴って経時的に変化し得る需要に従ってアンモニアを徐々に放出することができる。このシステムは、メイン貯蔵ユニットと起動貯蔵ユニットと、を備えている。前記した貯蔵ユニットは、アンモニア貯蔵材料を保持している。そのうえ、このシステムは少なくとも１つの一方向弁を備え、この一方向弁を介して１つのメイン貯蔵ユニットが起動貯蔵ユニットに連通している。この少なくとも１つの一方向弁によって、起動貯蔵ユニットからメイン貯蔵ユニットへのアンモニアのすべての逆流が防止される。そのうえ、このシステムは、メイン貯蔵ユニット及び起動貯蔵ユニットを別々に加熱するように構成された加熱装置を備え、固形貯蔵材料から熱脱離によってアンモニアガスを発生させている。また、このシステムは、メイン貯蔵ユニット及び起動貯蔵ユニットの加熱用電力を制御するように構成された制御装置も備えており、それによって起動貯蔵ユニット及び／又はメイン貯蔵ユニットからアンモニアを放出させることが可能である。さらに、このシステムは、必要に応じて貯蔵ユニットからのアンモニアの流量を制御するように構成された投与弁を備えている。
【０００８】
もう１つの側面からみれば、吸着／吸収によってアンモニアを可逆的に拘束及び放出することが可能な固形アンモニア貯蔵材料からアンモニアを貯蔵及び投与する方法が提供される。この方法によれば、アンモニアの需要が無い中間時期を伴って経時的に変化し得る要求に従ってアンモニアを徐々に放出させることが可能である。この方法は、前述したようなシステムを利用しており、
起動貯蔵ユニット及びメイン貯蔵ユニットを加熱するステップであって、その結果、メイン貯蔵ユニットが所望の最小圧力に達する前に起動貯蔵ユニットが所望の最小圧力に達し、次いで少なくとも１つの一方向弁が閉じられ、それにより起動貯蔵ユニットからメイン貯蔵ユニットへのすべてのアンモニアの逆流が防止されるステップと、
必要に応じてアンモニアを投与するステップと、を備え、
メイン貯蔵ユニットが一方向弁の下流よりも高い圧力に達したときに、その一方向弁が開いてアンモニアが一方向弁を通過することを可能にする。他の特徴は、以下の実施形態の詳細な説明及びそれらの添付図面に記載された、或いは、それらに基づいて当業者にとって明らかになる方法及び生産物を有している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】起動貯蔵ユニットとメイン貯蔵ユニットを有するアンモニア貯蔵投与装置の実施形態を説明するための概念図である。
【図２】メイン貯蔵ユニットが並列接続された複数のサブユニットからなる図１に類似する実施形態の図である。
【図３】メイン貯蔵ユニットが直列接続された複数のサブユニットからなる図２に類似する他の実施形態の図である。
【図４】下流の圧力の計測値に基いてメイン貯蔵ユニット中の圧力を推定する方法の実施形態を説明している。
【図５】起動貯蔵ユニットを閉じるノーマルオープン弁を有する図１に類似する実施形態の概念図である。
【図６】図５に示すノーマルオープン弁を有する実施形態において下流の圧力の計測値に基いてメイン貯蔵ユニット中の圧力を推論する方法の実施形態を説明している。
【図７】一方向弁の上流に圧力スイッチ（又は圧力センサー）を有する図１に類似した実施形態の概念図である。
【図８】起動貯蔵ユニットからメイン貯蔵ユニットの中に圧力を逃がすことができる追加の圧力逃がし弁を有する図７に類似する実施形態の概念図である。
【００１０】
機能的及び／又は構造的に同等の部分については、すべての図を通じて同じ参照番号を付している。本発明の実施形態について、一例として添付図面を参照して以下に記載する。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、起動貯蔵ユニットとメイン貯蔵ユニットとを有するアンモニア貯蔵投与システムの実施形態を説明するための概念図である。しかし、図１についての詳細な説明をさらに続ける前に、少数の項目について説明する。
【００１２】
WO 1999/01205には、１つの貯蔵室に蓄えられたアンモニアが記載されている。しかしながら、本発明の背景には、全ての貯蔵材料が１つの大型容器内に配置されると、短い動作時間の後にアンモニアが提供される高速起動を行う課題がある。システム全体をモジュール化することが、１つの大型容器を持つことの課題を低減させる手段であることがかわる（前記モジュールは下記において「容器」や「ユニット」とも記載されている）。単一の大型容器を持つことによる主な課題は、その容器が決してアンモニアで十分に充填されている状態には程遠いときに、アンモニアが適切な放出圧となる水準まで貯蔵材料の温度を上昇させるためには比較的に多くのエネルギー（したがって、時間）が必要である、ということである。モジュール型装置によれば、アンモニア総貯蔵量は、２つ以上の容器に分けられている。一旦、それらの容器の中の１つにおいて貯蔵アンモニアの全部または一部が枯渇（減少）すると、次の有効なモジュールの使用が始まり、そのため、（全部または一部が）枯渇したモジュールに相当する「デッドウェイト（dead weight）」の温度を上昇させなくてよい。
【００１３】
例えば、窒素酸化物の削減のために例えばディーゼル乗用車にアンモニア供給装置として設置される、このようなモジュール技術に関して、システムは、望ましくは排気温度が２００℃に達したら直ちにアンモニアを供給することができるべきであり（通常、約２分後に行われる）、そして、好ましくは過剰な動力を使うことなく行われるべきである。
【００１４】
総貯蔵量が、固形アンモニア含有貯蔵材料を収容可能な複数の容器（例えば２つの容器）に分けられている場合、少なくとも２つの容器は、弁によって分けられ、このことによって、低いアンモニア放出圧（例えば、他の容器よりも低温のため、或いは、他の容器と比較して枯渇しているため）を持つユニットが、平衡放出圧の勾配によって加温器の容器又は一充填器（fuller）の容器からアンモニアを「引き抜く」ことを回避する（冷却器の容器又は排出器（emptier）の容器は加温器の容器又は充填器の容器よりも低いアンモニア放出圧を有する。）。また、アンモニアフラックスも同様に、異なるアンモニア親和性を持つ様々な材料を収容する容器によってもたらされる可能性がある。）
【００１５】
アンモニアの貯蔵及び投与のためのシステムは、吸着又は吸収によってアンモニアを可逆的に拘束及び放出可能な固形アンモニア貯蔵材料を備えている。実施形態のいくつかでは、アンモニア貯蔵材料が金属アンミン塩である。金属アンミン塩は、固形アンモニア貯蔵媒体として使用することができるアンモニア吸収材料である（例えばWO 2006/012903 A2参照）。アンモニアは、例えば、貯蔵容器の中の吸着性固形貯蔵媒体又は吸収性固形貯蔵媒体（特に粒状のSr(NH3)8Cl2 又は Ca(NH3)8Cl2）から放出され、緩衝空間の中に気体として一時的に蓄えられる。したがって、金属アンミン塩は、固形アンモニア貯蔵媒体を構成するものであり、アンモニアの貯蔵及び搬送のための安全で実用的な選択肢を提供する。同様に、放出されるアンモニアは、例えば、窒素酸化物の排出を削減するための選択還元触媒の還元剤として利用される可能性がある（WO 1999/01205参照）。
【００１６】
本システムは、アンモニアの需要が無い中間時期を伴って経時的に変化し得る需要に従ってアンモニアを徐々に放出することができる。複数起動の場合に、高速起動機能を持つ貯蔵材料からアンモニアを徐々に放出することができ、起動と起動との間にアンモニアの放出を終了させることができ、次いで後の起動時に開始することができる。「段階的なアンモニアの需要」は、貯蔵アンモニアが突然には必要とされないが、長時間に亘って（例えば数時間に亘って）変化する比率で、或いは均等な間隔で間欠的に分配されることを意味する。
【００１７】
実施形態のいくつかにおいては、放出されたアンモニアが、下記の用途の１つに利用される（ただし、これに限定するものではない）。用途としては、（ａ）燃焼処理の排気中の窒素酸化物（ＮＯＸ）の選択還元触媒（ＳＣＲ）に使われる還元剤、（ｂ）燃料電池用のエネルギー担体に使用されるアンモニア、または、（ｃ）化学反応において反応剤若しくは混和剤として使用されるアンモニア、がある。多くの用途において、加圧液状のアンモニアの容器内への貯蔵は大きな危険を伴うが、固形材に吸収させて含ませる貯蔵方法によれば、無水アンモニア液の安全上の危険性から回避される。いくつかの実施形態では、アンモニアが、自動車車両からの窒素酸化物の排出を削減するための選択還元触媒の還元剤として使用されている。前記した用途の実施例（ａ）として、実施形態のいくつかでは、システムは、ＳＲＣによる窒素酸化物の削減のために車に搭載されるアンモニア供給システムに利用される。脱離したアンモニアは、窒素酸化物の排出を削減する選択還元触媒の還元剤といて使用される（例えば、自動車車両、ボイラー及び加熱炉）。したがって、このシステムは、例えば燃焼機関や燃焼プロセスにおける含酸素排気ガスから窒素酸化物を取り除くように構成されている。例えば、実施形態のいくつかにおいては、フィードライン（緩衝空間を含むことも可能）は、容器から例えば制御弁で投与された必要量の排気ガスの中にアンモニアガスを直接放出して搬送するように構成されている。排気装置の反応空間の中において、触媒が、アンモニアとの反応によって窒素酸化物を削減するように設けられている。いくつかの実施形態では、燃焼機関は、ディーゼル、ガソリン、天然ガス、石炭、水素若しくは他の化石、又はバイオ燃料若しくは合成燃料を燃料とする可動又は固定の燃焼エンジンユニットである。取り除くことができる窒素化合物は、自動車、トラック、電車、船舶、若しくはその他のモータ機械若しくは車両、又は発電のための発電所から発生する可能性がある。
【００１８】
前記した用途の実施例（ｂ）として、実施形態のいくつかでは、脱離したアンモニアが、発電ユニット等の燃料として直接的或いは間接的に使用される。例えば、それらの実施形態のいくつかでは、脱離したアンモニアは、アンモニア触媒分解装置で水素を発生させるのに使用され、その水素は、水素ガスによって稼動可能な燃料電池の燃料として使用される。他の実施形態では、アンモニアによって稼動可能な燃料電池が、脱離したアンモニアにより直接稼動させられる。アンモニアガスは、例えば制御弁によってアンモニア触媒分解装置の中に、又は直接燃料電池の中に投与される。アンモニア貯蔵投与装置のいくつかの実施形態では、システムは、アンモニアを燃料電池装置に供給するように使用され（アンモニアによる直接運転、又は、アンモニアがＨ２＋Ｎ２に予備分解される場合の水素による燃料電池装置の運転のうちの何れか一方）、小型の起動貯蔵ユニットを電気的に加熱することができ、メインユニットが、例えば燃焼プロセス又は燃料電池からの高温の生成ガスから、アンモニア脱離によってエネルギーを得ることができる。
【００１９】
前記した（ａ）タイプの用途の背景では、アンモニア需要は実質的に、排気ガスの中から全ての窒素化合物を取り除くことができるアンモニア量であるが、アンモニアが空気中に放出されることが全く許容されない場合には、小さい比率で排気ガスの中に投与される場合があり、これによって、実質的に全てのアンモニアが反応するのを確実にする。いくつかの実施形態では、アンモニア需要が、例えば窒素酸化物センサーによって計測された排気ガス中の窒素酸化物の計測量に基いて導き出さされる。他の実施形態では、動作状態に関するエンジン制御装置又は燃焼プロセス制御装置からの情報は、現在の動作状態で予想された窒素酸化物を評価するのに使用される。例えば、動作状態は、現在のエンジン速度、現在の負荷、現在の運転ペダル位置等、によって明確にすることができ、これらのパラメータを知ることによって、排気ガス中の予想窒素酸化物を計算することができ、その結果、取り除くことが求められている窒素酸化物を計算することができる。いくつかの実施形態では、エンジン制御装置に基づく窒素酸化物の計測と窒素酸化物の計算が、速いにも関わらず正確な需要指示を得るために併用されている。
【００２０】
前記した（ｂ）タイプの用途の背景では、アンモニア需要は実質的に、反応装置や燃料電池に供給されなければならないアンモニア量であり、それによって燃料電池が所要電力を発電できる。
【００２１】
例えば前記した（ａ）タイプや（ｂ）タイプの用途の車の可動ユニットに関して、可動ユニットから容易に分離することができ、新しい金属アンミン容器に交換でき、或いはその場でアンモニアが再装填できる容器内に貯蔵材料（例えば金属アンミン錯体）を収容することが特に有用である。容器交換の１つの実施形態では、金属アンミン容器は再利用され、別の再装填ユニット又は再装填設備によってアンモニアが再装填される。
【００２２】
少なくとも２つのうちの少なくとも１つの容器が起動貯蔵ユニットとして機能し、そして、もう一方（１つ又は複数）の容器がメイン貯蔵ユニットとして機能する。いくつかの実施形態では、メイン貯蔵ユニットは、固形アンモニア貯蔵材料を収容することができる多数のカートリッジで構成されている。いくつかの実施形態では、起動貯蔵ユニットは、メイン貯蔵ユニットよりも小さいアンモニア貯蔵容量を持っており、例えば、メイン貯蔵ユニットの容量の１％〜７０％の範囲内であり、望ましくは１％〜５０％、又は１％〜３０％の範囲内である。前記した貯蔵容量が小さいことにより、典型的伝熱距離が小さくなるので、結果として、大きい貯蔵容量を持つメイン貯蔵ユニットよりも早く、十分な量のアンモニアが放出される高温領域に達することができる。他の実施形態において、起動ユニットは、メイン貯蔵ユニットとは異なって設計されており、例えば大面積の熱源を備えること、及び／又は、微細構造の伝熱素子を備えることによって、熱源からアンモニア貯蔵材料までの伝熱の典型的距離が小さくなるので、メイン貯蔵ユニットと比較して、より高い加熱能力及び/又は伝熱性を持つように改良されている。これらの措置によって、同様に、メイン貯蔵ユニットよりも早く、十分な量のアンモニアが放出される高温領域に達することができる。いくつかの実施形態では、双方の措置が組み合わされている。すなわち、起動ユニットが、小さい貯蔵容量を持っており、そして、より高い加熱能力又は速い伝熱性を持つ。
【００２３】
いくつかの実施形態では、メイン貯蔵ユニットが単一のアンモニア貯蔵容器である。しかしながら、他の実施形態においては、メイン貯蔵ユニットが、サブユニットを形成する、いくつかのアンモニア貯蔵容器から構成されている。いくつかの後者の実施形態では、メイン貯蔵ユニットの個々のサブユニットが起動ユニットと並列に接続されており、他の実施形態では直列に接続されている。いくつかの実施形態では、単一の一方向弁が、メイン貯蔵ユニット（すなわち、並列又は直列に接続されたサブユニットの全て）と起動ユニットとの間にある。他の実施形態では、弁（例えば一方向弁）が、サブユニット間及び第一サブユニット（起動ユニットのすぐ上流のもの）と起動ユニットとの間（サブユニットが直列に接続されている場合）、又は、サブユニットと起動ユニットとの間（サブユニットが並列に接続されている場合）にある。
【００２４】
既に上記したように、前記システムは少なくとも１つの一方向弁を備え、この一方向弁を介してメイン貯蔵ユニットが起動貯蔵ユニットと連通する。前記一方向弁は、起動貯蔵ユニットからメイン貯蔵ユニットへの全てのアンモニアの逆流を防ぐ。一方向弁は、一方向への気体の流通を許容し、元圧を目標圧力よりも高くさせる。いくつかの実施形態では、一方向弁は受動弁であり、すなわち、これらは弁で区切られた両側の圧力差によって作動エネルギー（いわゆる、開閉するエネルギー）を得て（例えば、両側を区切って圧力差によって変形するメンブランによる。このメンブランの変形によってバルブを動作させる。）、外部作動エネルギーを用いることなく、一方向弁の機能が実現される。これら受動型の一方向弁は、圧力センサー（圧力差からエネルギーを引き出す素子（例えばメンブラン）は“圧力センサーとは見なされない”）を持っていない。いくつかの他の実施形態において、前記した弁は駆動弁であり、すなわち、一方向弁の機能が実現されるように外部作動エネルギーの供給を受ける弁であり、例えば、電力の供給を受けて作動する電磁弁である。通常、前記した弁は、弁の両側の絶対圧を示す信号（又は、圧力差を示す信号）を受信する電子制御回路やマイクロコンピュータによって制御されており、元圧が上記目標圧力を超えると弁を開かせる。
【００２５】
実施形態のいくつかでは、アンモニアが貯蔵材料（例えば金属アンミン塩）から熱脱離によって放出される。したがって、実施形態のいくつかでは、システムが、さらに、固形貯蔵材料から熱脱離によってアンモニアガスを発生させるメイン貯蔵ユニット及び起動貯蔵ユニットを別々に加熱するようにされた加熱装置を備えている。いくつかの実施形態では、加熱素子が、例えば外部加熱素子と比較して、改善されてより速くなった貯蔵材料の伝熱を確認するために貯蔵容器の内側に配置されている（US 5,161,389 and WO 2006/012903 A2を参照）。いくつかの実施形態では、加熱素子が電気抵抗ヒータであり、他の実施形態では、加熱素子が、燃焼システム（例えば車のエンジンにおける燃焼）からの高温の生成ガスから熱が供給される熱交換器である。
【００２６】
実施形態のいくつかでは、システムが、同様に、各貯蔵ユニットに供給される脱離エネルギーの量を制御するように構成された制御装置を備えている。この制御装置は、メイン貯蔵ユニット及び起動貯蔵ユニットの加熱用電力を制御するように構成されており、それによって起動貯蔵ユニット及び／又はメイン貯蔵ユニットからアンモニアを放出することが可能となる。実施形態のいくつかでは、システムが、必要に応じて貯蔵ユニットからのアンモニアの流量を制御するように構成された投与弁をさらに備えている。この投与弁は、システムからアンモニア消費プロセスに供給されるアンモニアの量を所望の比率で制御可能に構成された制御弁である。例えば測定によって検知された投与弁を跨いだ圧力差によって、いくつかの実施形態では、アンモニア消費プロセスに供給されるアンモニアの質量流量が算出される。実施形態のいくつかでは、メイン貯蔵ユニット及び／又は起動ユニットと投与弁との間に緩衝空間がある。
【００２７】
実施形態のいくつかでは、反応空間（例えば車の排気装置）に供給されるアンモニア量が、現在の動作状態による電子エンジン制御装置の制御下で投与される(WO 1999/01205, p. 9,最下段)。実施形態のいくつかでは、貯蔵媒体から脱離されるアンモニアの量が、例えば、フィードバック制御によって制御され、このフィードバック制御においては、貯蔵容器内の圧力は圧力センサーで計測され、そして、この圧力が圧力閾値に達すると、熱の供給が中断される(WO 1999/01205, p. 8 から p.9に跨ぐ段落)。他の実施形態では、熱の供給が、現在のアンモニアの需要に基づくフィードフォワード法によって制御されており、フィードフォワード法は例えばアンモニア需要信号を発信するエンジン制御装置によるものが知られている。実施形態のいくつかでは、そのようなフィードフォワード制御が、上記したフィードバック制御と併用され、前記した圧力閾値まで上昇すると熱の供給が停止される。これまで記載された構成及び機能のいくつか又は全部を有する実施形態は、一つ以上の下記の特徴を可能にする
・  吸収／吸着による固体内へのアンモニアの安全な貯蔵（例えば尿素のように間接的ではない）
・  高速起動を行って例えば0.1〜5秒後にアンモニアの供給を行う能力。
・  アンモニアがほぼ完全に枯渇された場合であっても貯蔵装置が比較的に高速起動を行う能力。
・  アンモニア容量が少なくとも２つの貯蔵容器に分離されているモジュール構造。
・  受動型の一方向弁を有する実施形態では、装置を動作させる駆動弁と圧力センサー部品の最小化。
【００２８】
アンモニアの貯蔵及び投与のためのシステムは、例えば、可動又は分離したアンモニア貯蔵供給システムとして利用することができる。このシステムは、固体内への吸着又は吸収によって蓄えられたアンモニアを使用し、長期間に亘ってそれらのアンモニアを徐々に放出することができ、いわゆる迅速なコールドスタートを行うことができる。例えば車エンジンの排気中の窒素酸化物の触媒による還元（ＳＣＲ）のような典型的な用途では、コールドスタートは、長時間駐車した後に発車する車を例に挙げることができ、そのとき、コールドスタートには、排気路中のＳＣＲの触媒作用による窒素酸化物の削減のためにアンモニアが必要である。
【００２９】
いくつかの実施形態では、起動ユニット及びメインユニットの加熱は常に同時に生じ、したがって制御装置は、起動ユニット及びメインユニットの加熱システムを独立して制御可能である必要がない。しかしながら、他の実施形態では、制御装置が、起動ユニット及びメインユニットの加熱装置を独立して制御するように構成されている。さらに制御装置は、メイン貯蔵ユニット中の圧力が所望のアンモニア供給圧力に達したときに、起動貯蔵ユニットの加熱が中断するように構成されている。「所望のアンモニア供給圧」は、一般に、アンモニア貯蔵投与システムの通常動作のためのアンモニアの許容圧力範囲内の圧力であるが、この範囲の下限に近すぎることはなく、アンモニアの需要が高い場合でも、通常の継続的な動作が確保される。
【００３０】
起動ユニットの加熱が中断されるとき、メインユニット中の圧力が起動ユニット中の圧力よりも高いと起動ユニットが再浸潤（resaturate）し始める。再浸潤（resaturation）は、メインユニットが所望の投与圧力に達するか否かに関わらず生じる。再浸潤の速度は、起動ユニットが冷えると増大する。これは、平衡放出圧は温度に依存しており、温度の低下と共に減少するためである。メインユニットから受動弁を通じて起動ユニットにアンモニアを移送させることができるシステムが有する有利な点は、システムの電源が切れてもアンモニアが移送され続けることである。このことによって、例えば自動車車両で要求される高速起動と初期アンモニア投与とを行うのに十分なアンモニアを起動ユニットが常に有することが確保される。
【００３１】
実施形態のいくつかは、メイン貯蔵ユニット内に広がるアンモニア圧力を導き出すための圧力センサーを有している。個別に制御可能な加熱システムを備えた実施形態のいくつかでは、例えば起動貯蔵ユニットの加熱を中断させるのに、メイン貯蔵ユニットが所望のアンモニア供給圧に達したことを知るために圧力の情報が利用される。後述するように、メインユニット中の圧力が一方向弁の下流で測定された圧力から推測することができるとき、メインユニット内に広がる圧力を導き出すため、圧力センサーは、必ずしも一方向弁の上流に設置する必要はなく、一方向弁の下流に設置することも可能である。
【００３２】
それらの実施形態のいくつかでは、圧力センサーが、少なくとも１つの一方向弁と投与弁との間の接続管内の圧力を測定するため、少なくとも１つの一方向弁の下流に配置されている。この圧力センサーは、投与弁にかかる圧力を測定することができる。実施形態のいくつかでは、この下流の圧力センサーを、投与されたアンモニアの質量流量を測定する質量流量計の一部とみなすことができる。現在の質量流量は、投与弁の開口の既知の範囲及び投与弁にかかる測定圧力から算出することができる。
【００３３】
実施形態のいくつかでは、圧力センサーが、メイン貯蔵ユニット中の圧力を直接的に測定するために一方向弁の下流に配置されている。例えば、上流の圧力センサーは、メイン貯蔵ユニットと一方向弁との間の接続管内の圧力を測定する。上流の圧力センサーが下流の圧力センサーに加えて備えられていても良い。しかしながら、いくつかの実施形態では、下流の圧力センサーが無い（例えば、そのとき、質量流量計が投与弁を通過するガス流の直接測定に基づいている）。また、メイン貯蔵ユニットが複数のサブユニットで構成された実施形態のいくつかでは、特定のサブユニットがウォームアップ段階でアンモニア放出の準備がされたかを判断する複数の上流の圧力センサー（例えば、１組のサブユニット）がある。選択的にサブユニットを加熱する能力を持った実施形態では、それら複数の上流の圧力センサーが、サブユニット内のアンモニア圧力を加熱によって現在準備ができている状態にするための直接的な計測を可能にする。
【００３４】
前述のように、メイン貯蔵ユニット中の圧力は、それに代えて一方向弁の下流で測定された圧力から推定することができる。したがって、いくつかの実施形態では、アンモニア貯蔵投与装置が、少なくとも１つの一方向弁の上流の圧力センサーを持ってなく、或いは、メイン貯蔵ユニット中の圧力を測定するために少なくとも１つの一方向弁の上流の圧力センサーを少なくとも使用しない。むしろ、メイン貯蔵ユニット中の圧力は、少なくとも１つの一方向弁の下流の圧力の測定に基づいて導き出される。
【００３５】
メイン貯蔵ユニット中の圧力が下流圧力の測定に基づいて導き出された実施形態のいくつかでは、起動貯蔵ユニット内の貯蔵材料によってアンモニアの供給が減少又は停止され、しかし、システムからのアンモニアの取り出し（つまり投与）は続き、そして、そのとき測定された下流の圧力が、メイン貯蔵ユニット中の圧力の目安と見なされるという考え方に基づいてメイン貯蔵ユニット中の圧力が導き出されている。アンモニアの供給の減少又は停止により、例えば、起動ユニットのための加熱用電力の供給の減少や停止が引き起こされる（いくつかの実施形態では、追加のノーマルオープン弁によって遮断される）。したがって、それらの実施形態のいくつかでは、メイン貯蔵ユニット中の圧力の測定もまた、投与弁を通って放出されるアンモニアの量、及び／又は起動ユニットに使用される加熱用電力に基づいている。
【００３６】
実施形態のいくつかでは、メイン貯蔵ユニット中の圧力が次のように導き出され、そして、加熱用電力の制御装置（又は、他の制御装置）は、次のような方法、すなわち、
（ａ）起動貯蔵ユニットからのアンモニアの放出を停止するステップと、
（ｂ）当該システム内の圧力を低減させるステップと、
（ｃ）少なくとも１つの一方向弁の下流の圧力センサーを用いて前記圧力を測定し、この測定に基づいてメイン貯蔵ユニットの圧力を推察するステップと、
により、メイン貯蔵ユニット中の圧力が導き出される。
【００３７】
前記した手段（ａ）及び（ｂ）の場合では、一方向弁の下流の圧力を減少させる。そして、下流の圧力が上流の圧力を下回ったとき、下流の圧力は上流の圧力と等しくなるように一方向弁が開放され、その結果、下流のセンサーによって（ｃ）で測定された圧力が上流の圧力に相当する。既に前に述べたとおり、いくつかの実施形態では、起動貯蔵ユニットからのアンモニア放出の遮断が、起動貯蔵ユニットの加熱を停止することによって実現される。熱慣性により、これは、機能的に遮断を生じさせることがなく、しかし、起動貯蔵ユニットの熱時定数によってアンモニア放出を連続的に減少させる。
【００３８】
また、既に前に述べたとおり、他の実施形態では、ノーマルオープン弁が、起動貯蔵ユニットの出口に配設されている。そのノーマルオープン弁が閉じることにより、そこで起動貯蔵ユニットからのアンモニア放出の遮断が達成される。
【００３９】
起動貯蔵ユニットからのアンモニア放出の中断に補足して圧力が低減され、よって、一方向弁を開放させる。いくつかの実施形態では、前記圧力の低減がアンモニアの継続投与によって実現される。
【００４０】
いくつかの実施形態では、システムは制御装置を備え、この制御装置は、メイン貯蔵ユニットが動作可能になるのを待つ間に起動貯蔵ユニットが高速起動に使用されている状況において、アンモニア放出の準備が整ったとき、制御装置が導き出すような方法で各貯蔵ユニットに供給される脱離エネルギーの量を制御する。一方向弁は、起動貯蔵ユニットからメイン貯蔵ユニットへの逆流を回避する。いくつかの実施形態では、制御アルゴリズムが、一方向弁の下流の測定圧力からメイン貯蔵ユニット（又は、場合によっては、全てのメイン貯蔵ユニットのサブユニット）中の圧力を推察する。
【００４１】
したがって、一方向弁が開いたとき（推定）に測定された圧力がメイン貯蔵ユニット中の圧力であると仮定することによって、メイン貯蔵ユニット中の圧力は、少なくとも１つの一方向弁の下流で測定された圧力から推察される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの一方向弁及び／又は非加熱の起動貯蔵ユニットの下流の管内に依然として存在するアンモニアの量も考慮されている。これらの実施形態では、起動時の加熱を停止させた後に投与される量が、少なくとも１つの一方向弁の下流の管内及び／又は非加熱の起動貯蔵ユニット内における有効なアンモニア量よりも多いときにだけ、上流の圧力が下流の圧力センサーで測定された圧力であると仮定される。ノーマルオープン弁が閉じることによって起動貯蔵ユニットからのアンモニア放出が実現される実施形態では、前記した仮定が、ノーマルオープン弁が閉じられた後に放出される量が少なくとも１つの一方向弁及びノーマルオープン弁の下流の管内の有効なアンモニア量よりも多いときに成り立つ。
【００４２】
上述したように、下流の圧力が上流の圧力を下回ったとき、一方向弁が開く。いくつかの実施形態では、これがいつ起こるか不明である。このような実施形態では、下流圧力が（比較的に小さい）下限閾値よりも減少したかどうかを確認することによって、アンモニア放出が停止されてアンモニア投与が継続された後に、一種の安全上のマージンが適用される。他の実施形態では、情報信号によって一方向弁を開放する指示が提供され、一方向弁の開放が示されたとき、メイン貯蔵ユニット内の圧力がその時点で測定された圧力として決定される。いくつかの実施形態では、そのような情報信号が、一方向弁の開いた又は閉じた状態を検知する弁センサーによって取得される。他の実施形態では、一方向弁が開いたときに１つ以上の圧力スパイクが下流の測定圧力において観測される事実に基づいて、この情報信号が生じる。したがって、これらの実施形態では、下流の圧力センサーによる１つ以上の圧力スパイクの検出が、一方向弁が開かれたことを示している。
【００４３】
高速起動のために特別に寸法取りされた起動貯蔵ユニットを備えることによって、所望のアンモニア供給圧が、メイン貯蔵ユニット又は起動貯蔵ユニットの加熱時間とは独立した所望の時間内に到達する。
【００４４】
いくつかの実施形態では、システムは圧力逃がし弁を備え、この圧力逃がし弁は、起動貯蔵ユニットからメイン貯蔵ユニットの中に圧力を逃がすことができる。この逃がし弁は、システム構成部材と安全動作の所望の水準によって異なる位置に配置することができる。圧力逃がし弁は、一方向、すなわち、起動貯蔵ユニットからメイン貯蔵ユニットの方向の流通だけを許容する逆止弁（一方向弁）である。これは、いくつかの実施形態に有用である可能性がある。なぜなら、いくつかの実施形態では、起動における圧力を制御するのが難しい場合があり、メインカートリッジの中にオーバーシュートした圧力を逃がすことによって、作動圧を所望の範囲内に保つ助けになるからである。メインユニットの中に逃がされるアンモニアによって、メインユニットが作動圧により早く到達するため、起動の圧力をメインユニットの中に逃がすことは、起動からアンモニアの総消費量を著しく増加させることなく行うことができる。メインユニットは起動ユニットよりも大きいので、起動からメインユニットの中に圧力を逃がすことにより結果的に生じるアンモニアの圧力が下がり、これによってシステムの動作の安全性を向上させることができる。上流の圧力センサー（図７にあるような）と共にこの追加の圧力逃がし弁を有する実施形態が図８に示されているが、これは一例であり、追加の圧力逃がし弁は、説明及び／又は図示された他の全ての実施形態において同様に使用することもできる。
【００４５】
ここで、図１にはメイン貯蔵ユニット２及び起動貯蔵ユニット３を有するアンモニア貯蔵投与システム１が示されている。図１の例では、メイン貯蔵ユニット２は、アンモニア貯蔵材料を収容した単一の貯蔵容器で構成されている。他の実施形態（図２及び３）では、メインユニットのアンモニア貯蔵材料が１つ以上の容器に収容されている。上述した実施形態では、少なくとも１つの容器、ここでは起動貯蔵ユニット３がもう一方の容器と比べて小さく、高速起動を可能にする。メイン貯蔵ユニットを構成する他の容器の数と大きさは、所望の総アンモニア量とメインユニットの必須の起動時間によって決められる。
【００４６】
いくつかの貯蔵容器のうちの２つは、受動型の一方向弁（或いはこれに代えて駆動弁）、圧力センサー、圧力スイッチ等と組み合わせて様々な異なる手段によって機能させることができる。以下、好ましい実施形態として、できるだけ少ない構成部材と、全ての圧力と温度を観測しなくても最適な動作が可能な高性能制御アルゴリズムと、を備えた機械装置の構築に注目して記載する。特に、単一の圧力センサーを使用して全ての容器内の圧力の測定が可能な実施形態について記載する。
【００４７】
図１の実施形態では、メイン貯蔵ユニット２と起動貯蔵ユニット３が、受動型の一方向弁４を経由して流体連通されている。起動貯蔵ユニット３は、投与弁５に流体連通されており、貯蔵ユニット２、３内のアンモニアが需要に従って投与される。この投与弁５は、制御可能な弁であり、システム１からアンモニア消費プロセスに供給されたアンモニアの量を所望の比率で制御するようにされている
【００４８】
一方向弁４は、一方向弁４の下流の圧力（すなわち、起動貯蔵ユニット３中の圧力）が一方向弁４の上流の圧力よりも高いとき（すなわち、メイン貯蔵ユニット中の圧力よりも低いとき）に閉じられ、前記した上流の圧力が前記した下流の圧力よりも高くなったときに開けられる。圧力センサー６は、起動貯蔵ユニット３、一方向弁（逆止弁）４の下流側及び投与弁５に流体連通されている。圧力センサー６、起動貯蔵ユニット３、一方向弁４の下流側及び投与弁５は管７によって接続されている。上記した実施形態では、他の圧力センサーが備えられていない（具体的には、一方向弁４の上流に圧力センサーが無い）。これら全ての構成部材又は組み合わせに関しては、１つの小型弁及びセンサーブロックに取り付けることができる。
【００４９】
メイン貯蔵ユニット２及び起動貯蔵ユニット３は、加熱装置８、９（例えば、メイン貯蔵ユニット及び起動貯蔵ユニットの容器の内側に配置された電熱器）を備えている。
【００５０】
制御装置１０は、例えば加熱装置８、９に供給される電力を制御することによってこれら加熱装置８、９を互いに独立して制御することができる。また、制御装置１０は下流の圧力センサー６からの信号を受信し、圧力センサー６は、この圧力センサー６によって現在測定された圧力を示す。また、制御装置１０は、例えば制御装置１０に可変の投与目標値（例えば、投与弁のある程度の動作を指示する投与目標値）を与えることによって投与弁５を制御するように構成されている。
【００５１】
大型のメイン貯蔵ユニット２と小型の起動貯蔵ユニット３を用いて、高速起動を保証し、図１に示す構成によれば、この高速起動は、一方向弁４で貯蔵ユニット２，３を分離させることによって１つの圧力センサー６により制御することができる。圧力センサー６は、小型（高速）の起動貯蔵ユニット３と同一ライン上に配設されており、一方向弁４及び大型のメイン貯蔵ユニット２の下流側に配置されている。それは、下記のパラメータを１つ以上用いるアルゴリズムを使用することによって、小型の起動貯蔵ユニット３と大型のメイン貯蔵ユニット２との両方がいつ所望のアンモニア供給圧に到達したのかを導き出すことができる。
ａ）圧力センサー６によって測定された圧力
ｂ）１つ以上の貯蔵ユニット２，３に使用された加熱用電力
ｃ）１つ以上の貯蔵ユニット２，３の温度
ｄ）投与弁５を通って放出されたアンモニアの量
ｅ）動作時間
【００５２】
一方向弁４を使って、例えば、全てのアンモニア貯蔵投与装置１が電源を切られたり（起動貯蔵ユニット３が飽和したときにメイン貯蔵ユニット２中の圧力が起動貯蔵ユニット３中の圧力よりも高いため）、メイン貯蔵ユニットが加熱され続けている間に起動貯蔵ユニット３の加熱が中断されたりした状態で、メイン貯蔵ユニット２が、小型（高速）の起動貯蔵ユニット３をアンモニアで再浸潤させるのを可能にする。これにより、小型のユニットが常に高速起動できる可能性がかなり高くなる。同時に、一方向弁４は、起動貯蔵ユニット３中の圧力が高いとき、特に起動中に、小型の起動貯蔵ユニット３からメイン貯蔵ユニット２にアンモニアが送られることを防止する。
【００５３】
図示された実施形態では、一方向弁４が、気体がメイン貯蔵ユニット２から流出することだけを許容するようにメイン貯蔵ユニット２に接続されている。気体は、一方向弁４から起動貯蔵ユニット３又は投与弁５のうちの何れか一方に流れることができる。圧力センサー６は、一方向弁４の下流側（一方向弁４と起動貯蔵ユニット３との間）において圧力を観測している。
【００５４】
図２の実施形態は、並列（図２）又は直列（図３）に接続された複数のサブユニットで構成されたメイン貯蔵ユニット以外は、図１の実施形態と一致している。他の特徴に関しては、上記した図１の詳細な説明を参照して図２及び３の実施形態でも同様に適用される。
【００５５】
図２及び３の両方の実施形態では、メイン貯蔵ユニット２が複数（例示では３つ）のサブユニット２ａ，２ｂ，２ｃで構成されており、サブユニット２ａ，２ｂ，２ｃは、それら自身を加熱する加熱装置８ａ，８ｂ，８ｃを有している。サブユニット２ａ，２ｂ，２ｃに供給される加熱用電力は、制御装置１０によって個別且つ選択的に制御されている。
【００５６】
図２の実施形態では、サブユニット２ａ，２ｂ，２ｃは、管７によって並列に接続されている。各サブユニット２ａ，２ｂ，２ｃには受動型の一方向弁４ａ，４ｂ，４ｃが備えられている。各一方向弁４ａ，４ｂ，４ｃの上流側は、各サブユニット２ａ，２ｂ，２ｃ自身のアンモニア流出口１１ａ，１１ｂ，１１ｃにそれぞれ接続されている。全ての一方向弁４ａ，４ｂ，４ｃの下流側は並列結合点１２で合流している。図１と同様に、一方向弁４ａ，４ｂ，４ｃの上流には圧力センサーがない。
【００５７】
そのような構成により、サブユニット２ａ，２ｂ，２ｃのうちの枯渇させるサブユニットだけを加熱することで、サブユニット２ａ，２ｂ，２ｃのうちの特定のサブユニットについて選択的に枯渇させることが可能となる。サブユニット２ａ，２ｂ，２ｃ間の並列接続と、一方向弁４ａ，４ｂ，４ｃと、により、いずれかのサブユニット２ａ，２ｂ，２ｃが他のサブユニットよりも既に枯渇が進んだとしても、その他のサブユニットからの補給で再浸潤されないことが保証される。しかしながら、起動貯蔵ユニット３の再浸潤は、全てのサブユニット２ａ，２ｂ，２ｃのうちで最も枯渇が少ないサブユニット（これは最大圧となるため）によって左右される。これにより、起動機能性を特に安全で且つ長時間動作のための起動の機能性を可能にする。このことは、受動型の一方向弁４ａ，４ｂ，４ｃを使用することにより、サブユニット２ａ，２ｂ，２ｃ間で積極的に開閉を行うことなく、一方向弁４ａ，４ｂ，４ｃのみによって自動的に実現される。
【００５８】
図３は図２に類似する他の実施形態を示す図であり、図３においてはサブユニット２ａ，２ｂ，２ｃが直列に接続されている。各サブユニット２ａ，２ｂ，２ｃは、受動型の一方向弁４ａ，４ｂ，４ｃを備えている。各一方向弁４ａ，４ｂ，４ｃの上流側は、各々のサブユニット２ａ，２ｂ，２ｃのアンモニア流出口１１ａ、１１ｂ、１１ｃにそれぞれ接続されていると共に、流通方向上流に位置する他のサブユニットの一方向弁４ａ，４ｂ，４ｃの下流側に接続されている（ただし、最も上流のサブユニット２ｃの一方向弁４ｃは、当該サブユニット２ｃの流通方向上流に位置する他のサブユニットが無いため、他のサブユニットの一方向弁に接続されていない。同様に、最も下流のサブユニット２ａの一方向弁４ａの下流側は、当該サブユニット２ａの流通方向下流に位置する他のサブユニットがないため、他のサブユニットの一方向弁の上流側に接続されていない。）最も下流のサブユニット２ａの一方向弁４ａの下流側は、メイン貯蔵ユニット２の出口を形成しており、管７に接続されている。図１と同様に、（最も下流の）一方向弁４ａの上流には圧力センサーが無い。
【００５９】
このような構成もまた、図２と同様に、サブユニット２ａ，２ｂ，２ｃのうちの枯渇させるサブユニットだけを加熱することで、サブユニット２ａ，２ｂ，２ｃのうちの特定のサブユニットについて選択的に枯渇させることが可能となる。しかしながら、図２では、サブユニットが公平になっているが、サブユニットを枯渇する順序は自由に選択することができるが、図３の直列接続では、サブユニット２ａ，２ｂ，２ｃの間で順次的な順序が確定されている。結果として、上記した機能性（メイン貯蔵ユニットのサブユニットの再浸潤を行わないが起動貯蔵ユニットの再浸潤を行う選択的な枯渇）を実現するために、サブユニットは、上流のサブユニットから下流のサブユニットにかけて（すなわち、サブユニット２ｃから２ｂ、２ａと）順に加熱される。サブユニット２ａ，２ｂ，２ｃの間の一方向弁４ａ，４ｂ，４ｃにより、下流のサブユニット（例えばサブユニット２ａ及び２ｂ）よりも既に大幅に枯渇が進んだ何れかのサブユニット（例えばサブユニット２ｃ）は、その他のサブユニットからの補給で再浸潤されないことが保証される。しかしながら、起動貯蔵ユニット３の再浸潤は、下流のサブユニット（例えばサブユニット２ｂ及び２ｃ）によって左右される。その結果、これは、起動の機能を特に安全で且つ長時間動作可能にする。また、受動型の一方向弁４ａ，４ｂ，４ｃを使用することにより、サブユニット２ａ，２ｂ，２ｃの中で積極的に開閉を行うことなく、一方向弁４ａ，４ｂ，４ｃ自体によって自動的にこれを実現する。図３に示すような構成の使用によれば、他に利用できないアンモニアを活用する可能性が得られる。貯蔵ユニット（例えばサブユニット２ｃ）内の最後の少量のアンモニアでは、標準動作状態で投与圧を保持することができない。したがって、システムは、直列にされた次の貯蔵ユニット（例えばサブユニット２ｂ）に変更する。システムが下流のサブユニット（例えば２ｂ）からアンモニアを枯渇している間に、上流のサブユニット（例えば２ｃ）を再度加熱することができる。標準動作のためにそれ自身を常に使用することはできないけれども、上流のサブユニット（例えば２ｃ）におけるアンモニアの殆んどを引き抜くことが可能であり、これによりシステムの貯蔵容量が増加し、次いで、放出されたアンモニアは、下流のサブユニット（例えばサブユニット２ｂ）からのアンモニアに対する補助としての役割を果たす。いくつかの場合では、上流のサブユニット（例えばサブユニット２ｃ）から放出されたアンモニアは、下流のサブユニット（例えばサブユニット２ｂ）に再浸潤するために使用される。
【００６０】
図４は、“擬似コード”を用いて、（図１における）一方向弁４若しくは（図２における）一方向弁４ａ，４ｂ，４ｃ、又は（図３における）最も下流の一方向弁４ａの下流の圧力の測定に基づいてメイン貯蔵ユニット２中の圧力Ｐmainを導き出す方法の実施形態について図示する。
【００６１】
図４の方法は、起動段階の間だけ実行される。すなわち、圧力Ｐmainが設定圧Ｐsp（標準動作のための目標圧）よりも低い間だけ実行される。設定圧Ｐspに一旦達すると、図４の方法は終了し、標準モード動作に切り替えられる。図４では、起動貯蔵ユニット３とメイン貯蔵ユニット２の加熱が既に始められたと仮定する（したがって、図４では加熱開始が明示されていない）。
【００６２】
結果的にメイン貯蔵ユニット２中の圧力Ｐmain＜設定圧Ｐspである場合、メイン貯蔵ユニット２がどの程度の圧力をすでに生み出すことができるのかが検査される。そのために、起動貯蔵ユニット３の加熱は（一時的に）停止されるが、アンモニアの投与は継続される。そのとき、圧力は、下流の圧力センサー６を用いて恒久的に測定され、測定圧力は図４において「Ｐ」と示す。
【００６３】
測定圧力Ｐが相当に低い場合（おそらく起動手順の冒頭の場合）、すなわち、所定の低閾値Ｐthreshよりも低い場合、メインユニットに十分な圧力を発生させることができない。それから、起動貯蔵ユニット３の加熱が再開され、この方法では時間間隔ｄt（時間間隔ｄtは例えば、当該方法として上述された手順に従いメイン貯蔵ユニット２が再び作動する前のメイン貯蔵ユニット２の特有の加熱時間よりも短い）をおく。
【００６４】
しかしながら、測定圧力Ｐ＞低閾値Ｐthreshの場合、測定圧力はメイン貯蔵ユニットに帰する（Ｐmain＝Ｐ）。メイン貯蔵ユニット中の圧力Ｐmain＜設定圧Ｐspの場合は、再び繰り返される。メイン貯蔵ユニット中の圧力Ｐmain≧設定圧Ｐspの場合は、起動貯蔵ユニット３の加熱を再開しないでアンモニアの投与（すなわちシステム１からのアンモニアの引き出し）が実行される。
【００６５】
加熱を再開しないで投与を実行し、継続するためのさらなる条件は、アンモニアの累積量（例えば累積質量）に基づく。このため、累積投与量が決定され、それは図４において「Ｓｕｍ(ｍi)」で示される。投与は、起動貯蔵ユニット３と下流の管７の空間内で動作されたアンモニアの量（例えば引き抜くことができたガスの量）よりも累積投与量Ｓｕｍ(ｍi)が少ない間は継続される（前記したアンモニア量は、図４において「ｍStartUp」と示され、このｍStartUpは圧力Ｐの関数として予め知られた値であり、例えば下流のシステムの配置寸法を基に一旦計算されたもの、一旦試験的に決定されたものである）。累積投与量Ｓｕｍ(ｍi)≧ｍStartUpになるまで待つ理由は、前回の起動貯蔵ユニット３の加熱から依然として放出されているアンモニアに基づいて圧力が測定されている限り、下流のシステムで測定される測定圧力Ｐは、メイン貯蔵ユニット２がすでにどの程度の圧力を生み出すことができるのかを未だに示していないからである（ｍiは、加熱がない場合の起動貯蔵ユニット３の容量及び下流の管７の容量ｍStartUpよりも少なくしなければならない）。
【００６６】
ひとたび累積投与量Ｓｕｍ(ｍi)≧ｍStartUpになって、測定圧力Ｐがまだ低閾値Ｐthreshよりも大きいときには、測定圧力Ｐがメイン貯蔵ユニットの内圧Ｐmainを示すと推定される。言い換えると、下記のように推定される。起動貯蔵ユニット３の加熱を停止すること、並びに、現在の需要に応じてその前の加熱時から残留しているアンモニアを投与することにより、一方向弁４ａ，４ｂ，４ｃの下流の圧力が上流の圧力よりも下がり、これにより一方向弁４ａ，４ｂ，４ｃが開かれ、その結果として、測定圧力Ｐは、軌道ユニットにおいて発生した圧力というよりは、投与継続の間、それにより持続するメイン貯蔵ユニット２において発生した圧力となる。したがって、起動貯蔵ユニット３の加熱は再開され、そして、これまで記載された手順で再び作動する前に時間間隔ｄt（例えばメイン貯蔵ユニット２の特有の加熱時間よりも短い時間）をおく。ここまでには、実際に一方向弁の上流の圧力センサーを無しにメイン貯蔵ユニット中の圧力Ｐmainを導き出すアルゴリズムが記載されてきた。メイン貯蔵ユニット２中の圧力Ｐmainが設定圧Ｐspと同等若しくはそれ以上になると、図４に示す方法が終了させられ、起動動作から標準モード動作に切り替える制御が行われる。例えば、標準モード動作では、（起動貯蔵ユニット３を再浸潤できるように）起動貯蔵ユニット３の加熱が終了し、メイン貯蔵ユニット２だけが、例えば、投与弁５による需要ベースの投与と併せて、加熱装置８（若しくは８ａ，８ｂ，８ｃ）に供給する加熱用電力の需要ベースのフィードフォワード制御に基づいた、アンモニア供給部となる。
【００６７】
この方法は、次のとおり要約することができる。システムが作動すると、メイン貯蔵ユニットと小型（高速）の起動ユニットの両方がそれぞれ加熱される。小型のユニットでは、アンモニアの圧力が急増加し、したがって検知される圧力は小型のユニットの圧力となる。 (変化する可能性がある)時間間隔ｄtにおいて、小型のユニットの電力は停止される一方で、現在の需要に応じたアンモニアの投与が続けられる。アンモニアの投与は、電力が停止するため小型のユニットの圧力の減少を引き起こす。圧力が低閾値まで低下し続けると、小型のユニットに電力が再び供給され、メイン貯蔵ユニットは、起動計画に従って依然として加熱されている。圧力がメイン貯蔵ユニットの設定圧よりも低下せず、且つ、圧力で起動停止を招くのに必要な量よりも多いアンモニアを投与する能力をシステムが有する場合、起動は停止し、メインユニットは標準動作モードに切り替えられる。標準動作モードでは、電力調整が、例えばフィードフォワード制御によって行われる。時間間隔dtはメイン貯蔵ユニットの特有の加熱時間よりも小さいことが望ましい。
【００６８】
いつ１つ以上のメイン貯蔵ユニットが十分な圧力まで上昇したかを判定する代替方法として、変則的な圧力事象をチェックするという方法がある。変則的な圧力事象は、一方向弁の上流の液体と下流の液体の間の圧力の相互作用で生じる。いくつかの場合では、一方向弁が開かれ、その結果、変則的な圧力事象が生じる。変則的な圧力事象の一例（これに限定されないが）としては、小幅だが急速な圧力上昇があり、これは一方向弁が開かれたときに生じる。逆止弁が開けられるのに小幅の超過圧力を要するので、この圧力の“スパイク（急増）”が引き起こされる。圧力のスパイクが観測されたときに、測定圧力がメイン貯蔵ユニット中の圧力であることを示している。変則的な圧力事象の他の例（これに限定されないが）は、圧力が減少（アンモニア需要が原因で）しているが、圧力減少の割合が突然変化した状況である場合がある。これは、起動ユニットの圧力がメイン貯蔵ユニットの圧力よりも低下したことを示している。したがって、メインユニットの圧力を特定し、メインユニットの設定圧と比較することができる。
【００６９】
図５は、図１に類似する実施形態の概念図であるが、起動貯蔵ユニットを閉じるためのノーマルオープン弁を持っており、また、図６は、図５のようにノーマルオープン弁を持った実施形態において、下流の圧力の測定に基づいてメイン貯蔵ユニット中の圧力を推定する方法の実施形態を示している。
【００７０】
図５及び６の実施形態は、それぞれ、制御装置１０の制御によって起動貯蔵ユニット３を閉じることができるようにするノーマルオープン弁１３を除いて図１から４の実施形態と一致する。この結果は、図４のＰmainを導き出すための方法の変更に若干関連する。他の特徴に関しては、上記した図１から４の詳細な説明を参照して図５及び６の実施形態にも同様に適用される。
【００７１】
ノーマルオープン弁１３は、図５に示すように、下流の管７への連通を閉じることができるように配設されている。図４のように、システム１が起動すると、小型の起動貯蔵ユニット３が投与圧に速やかに達する。メイン貯蔵ユニット２中の圧力Ｐmainを導き出すために、ノーマルオープン弁１３が閉じられ（起動ユニット３の加熱を停止させることができるが、そのまま継続することができる）、ノーマルオープン弁１３の下流の管７内の容量ｍtubingよりも多量のアンモニアが投与される。したがって、図４の方法との相違点は、累積投与量Ｓｕｍ(ｍi)≧ｍdosingまで投与が継続することである（ｍiは、下流の管７の容量ｍtubingよりも少なくしなければならない）。測定圧力Ｐが低閾値圧Ｐthreshよりも低くなると、ノーマルオープン弁１３は再び開けられる（そして、起動ユニットの加熱が停止された実施形態では、起動ユニットの加熱が再開される）。システムが、低閾値圧よりも高い圧力を維持して投与し続けることが可能である場合には、図４のように、測定圧力がメイン貯蔵ユニット２中の圧力であると仮定される。
【００７２】
図７は、図１に類似する実施形態の概略図であるが、一方向弁４の上流であってメイン貯蔵ユニット２の下流に追加の圧力センサー１４を持っている。このタイプのいくつかの実施形態では、下流の圧力センサー６が単純なイエス／ノー式の圧力表示器（圧力スイッチ）６’と置換されている。この圧力表示器６’は、表示器が所定の圧力値よりも下か上かだけを表示し、起動段階の間、小型（高速）の起動貯蔵ユニット３を監視するものである。これにより、メイン貯蔵ユニット２中の圧力の明確な測定が可能となる。メイン貯蔵ユニットが複数のサブユニットを有する場合、上流の圧力センサー１４が最も高い圧力を示す。例えば２つのサブユニットが同時に加熱された場合、説明されたアルゴリズムを図４に示すシステムに使用することにより、最低圧力のサブユニットの圧力を導き出すことができる。
【００７３】
図８には、図７のようにメイン貯蔵ユニット２及び起動貯蔵ユニット３を有するアンモニアを貯蔵及び供給する装置１が示されている。メイン貯蔵ユニット２と起動貯蔵ユニット３とは、受動型の一方向弁４を経由して流体連通されている。起動貯蔵ユニット３は、投与弁５に流体連通されており、この投与弁５によって起動貯蔵ユニット３からのアンモニアが需要に応じて投与される。圧力逃がし弁１５は、起動貯蔵ユニット３とメイン貯蔵ユニット２（又は上流の管）との間に備えられている。圧力逃がし弁は、起動貯蔵ユニット３からメイン貯蔵ユニット２への方向の流通だけを許容する一方向弁である。起動貯蔵ユニット３とメイン貯蔵ユニット２との間の圧力差が一定（相対的に高い）の水準（低閾値Ｐthreshよりもかなり高い値）に達すると、圧力逃がし弁が起動貯蔵ユニット３からメイン貯蔵ユニット２への逆流を防ぐために開く。これにより、起動貯蔵ユニット３中の圧力が減少するが、メイン貯蔵ユニット２中の圧力が増加する。いくつかの実施形態では、圧力逃がし弁１５が制御可能であり、この圧力逃がし弁１５は、熱が起動貯蔵ユニット３に供給されている間だけメイン貯蔵ユニット２内に圧力を逃がす方法で制御されている。
【００７４】
図８には、上流の圧力センサー１４(図７のように)に併せて圧力逃がし弁１５が備えられているが、これは、単なる例であり、圧力逃がし弁１５は、記載された及び／又は図面に示された他の実施形態の全てに使用することも可能である。
【図１】
2012504539.tif 000003
【図２】
2012504539.tif 000004
【図３】
2012504539.tif 000005
【図４】
2012504539.tif 000006
【図５】
2012504539.tif 000007
【図６】
2012504539.tif 000008
【図７】
2012504539.tif 000009
【図８】
2012504539.tif 000010
【国際調査報告】
2012504539.tif 000011
2012504539.tif 000012
2012504539.tif 000013