JP2016090171A - Chemical heat storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、化学蓄熱装置に関する。 The present invention relates to a chemical heat storage device.
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、内燃機関より排出される排ガスの温度が低いときに、反応材と反応媒体(NH3)との化学反応による発熱を用いて車両の内燃機関の排気系に設けられた熱交換器を加熱し、当該熱交換器を通過する排ガスを下流の排ガス浄化触媒が浄化能力を発揮する温度(活性温度)まで上昇させるとともに、内燃機関の温度が十分上昇し排ガスの温度が高くなると、熱交換器を介して排ガスの熱を反応材に与えることで反応材から反応媒体を脱離させて、脱離した反応媒体を再び回収するという排ガス浄化システムに適用される。 As a conventional chemical heat storage device, for example, a device described in Patent Document 1 is known. The chemical heat storage device described in Patent Document 1 uses the heat generated by the chemical reaction between the reaction material and the reaction medium (NH 3 ) when the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is low, and the exhaust system of the internal combustion engine of the vehicle The heat exchanger provided in the heat exchanger is heated, and the exhaust gas passing through the heat exchanger is raised to a temperature (activation temperature) at which the downstream exhaust gas purification catalyst exhibits the purification capability, and the temperature of the internal combustion engine sufficiently rises Is applied to an exhaust gas purification system in which the reaction medium is desorbed from the reaction material by applying heat of the exhaust gas to the reaction material via a heat exchanger, and the desorbed reaction medium is recovered again. .
このような化学蓄熱装置では、内燃機関から排出された排ガスの温度が所定温度より低いときには、貯蔵器に貯蔵されたNH3が供給管を通して反応器に供給され、供給されたNH3と反応器の反応材とが化学反応し、熱が発生する。この熱によって熱交換器が加熱され、熱交換器を介して排気管内の排ガスが暖められる。また、内燃機関から排出された排ガスの温度が所定温度より高くなると、熱交換器を介して排ガスの熱によって反応器内の反応材が加熱され、反応器内においてNH3が反応材から脱離する。そして、脱離されたNH3が供給管を通して貯蔵器に回収される。 In such a chemical heat storage device, when the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is lower than a predetermined temperature, NH 3 stored in the storage is supplied to the reactor through the supply pipe, and the supplied NH 3 and the reactor are supplied. This reacts with the reaction material to generate heat. The heat exchanger is heated by this heat, and the exhaust gas in the exhaust pipe is warmed through the heat exchanger. Further, when the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine becomes higher than a predetermined temperature, the reaction material in the reactor is heated by the heat of the exhaust gas through the heat exchanger, and NH 3 is desorbed from the reaction material in the reactor. To do. Then, the desorbed NH 3 is collected in the reservoir through the supply pipe.
上記従来技術において、貯蔵器と供給管とは溶接接続されているが、例えば、車両の振動または車両が障害物と接触したことなどの影響により、溶接接続された部分から反応媒体が漏れる可能性がある。また、貯蔵器自体に孔が開くこと等によっても、貯蔵器から反応媒体が漏れる可能性がある。貯蔵器から反応媒体が漏れると、反応器の反応材と化学反応して熱を発生させるための反応媒体の量が減少するため、排気管内の排ガスを十分に暖めることができず、触媒の暖機性能が低下してしまうおそれがある。このため、貯蔵器からの反応媒体の漏れを検出する必要がある。しかしながら、貯蔵器の外部は開放系であるため、貯蔵器の外部に漏れた反応媒体そのものを検知することは難しい。 In the above prior art, the reservoir and the supply pipe are connected by welding, but the reaction medium may leak from the welded connection due to, for example, the vibration of the vehicle or the vehicle coming into contact with an obstacle. There is. Moreover, there is a possibility that the reaction medium leaks from the reservoir due to a hole in the reservoir itself. If the reaction medium leaks from the reservoir, the amount of the reaction medium for chemically reacting with the reaction material in the reactor to generate heat decreases, so that the exhaust gas in the exhaust pipe cannot be sufficiently warmed, and the catalyst warms up. There is a risk that the machine performance will deteriorate. For this reason, it is necessary to detect leakage of the reaction medium from the reservoir. However, since the outside of the reservoir is an open system, it is difficult to detect the reaction medium itself leaking outside the reservoir.
本発明は、貯蔵器からの反応媒体の漏れを確実に検出することができる化学蓄熱装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the chemical heat storage apparatus which can detect reliably the leak of the reaction medium from a storage device.
本発明に係る化学蓄熱装置は、応媒体との化学反応により発熱すると共に蓄熱により反応媒体を脱離する反応材を有する反応器と、反応媒体を貯蔵する貯蔵器と、反応器と貯蔵器とを接続する供給管と、供給管に配設され、反応媒体の流路を開閉させるバルブと、反応器から貯蔵器内へ反応媒体が回収された後にバルブが閉じたときに、貯蔵器内に存在する反応媒体の貯蔵量を算出する第1貯蔵量算出部と、バルブが閉じてから所定時間経過後に、貯蔵器内に存在する反応媒体の貯蔵量を算出する第2貯蔵量算出部と、第1貯蔵量算出部及び第2貯蔵量算出部によりそれぞれ算出された反応媒体の貯蔵量に基づいて、貯蔵器から反応媒体が漏れているか否かを判定する漏れ判定部と、を備え、漏れ判定部は、第1貯蔵量算出部により算出された反応媒体の貯蔵量と、第2貯蔵量算出部により算出された反応媒体の貯蔵量との差分を計算し、当該差分の値が所定値より大きくなった場合に、貯蔵器から反応媒体が漏れていると判定する。 A chemical heat storage device according to the present invention includes a reactor having a reaction material that generates heat by a chemical reaction with a reaction medium and desorbs the reaction medium by heat storage, a reservoir that stores the reaction medium, and a reactor and a reservoir. A supply pipe connected to the supply pipe, a valve disposed in the supply pipe for opening and closing a flow path of the reaction medium, and when the valve is closed after the reaction medium is recovered from the reactor into the storage tank, A first storage amount calculation unit for calculating a storage amount of the reaction medium present, a second storage amount calculation unit for calculating a storage amount of the reaction medium present in the reservoir after a predetermined time has elapsed since the valve was closed, A leakage determination unit for determining whether or not the reaction medium is leaking from the reservoir based on the storage amount of the reaction medium calculated by the first storage amount calculation unit and the second storage amount calculation unit, respectively, The determination unit is calculated by the first storage amount calculation unit. The difference between the storage amount of the reaction medium and the storage amount of the reaction medium calculated by the second storage amount calculation unit is calculated, and when the difference value becomes larger than a predetermined value, the reaction medium leaks from the reservoir. It is determined that
本発明に係る化学蓄熱装置では、反応器から供給管を通して貯蔵器内へ反応媒体が回収された後にバルブが閉じたときに算出された反応媒体の貯蔵量に対し、バルブが閉じてから所定時間経過後に算出された反応媒体の貯蔵量が所定値よりも少なくなった場合に、貯蔵器から反応媒体が漏れていると判定される。このように、貯蔵器内に存在する反応媒体の貯蔵量の差分という指標を用いることにより、貯蔵器からの反応媒体の漏れを確実に検出することができる。 In the chemical heat storage device according to the present invention, the storage amount of the reaction medium calculated when the valve is closed after the reaction medium is recovered from the reactor through the supply pipe and into the reservoir is a predetermined time after the valve is closed. When the storage amount of the reaction medium calculated after elapses is less than a predetermined value, it is determined that the reaction medium is leaking from the reservoir. As described above, by using the index of the difference in the storage amount of the reaction medium existing in the reservoir, it is possible to reliably detect the leakage of the reaction medium from the reservoir.
貯蔵器内の温度を検出する温度センサと、貯蔵器内の圧力を検出する圧力センサと、を備え、第1貯蔵量算出部及び第2貯蔵量算出部は、温度センサにより検出された貯蔵器内の温度と、圧力センサにより検出された貯蔵器内の圧力と、に基づき反応媒体の貯蔵量を算出してもよい。この場合、貯蔵器内における温度及び圧力の双方の変動を考慮して反応媒体の貯蔵量が算出されるので、反応媒体の貯蔵量を正確に算出することができる。その結果、貯蔵器からの反応媒体の漏れをより確実に検出することができる。 A temperature sensor that detects a temperature in the reservoir, and a pressure sensor that detects a pressure in the reservoir, wherein the first storage amount calculator and the second storage amount calculator are detected by the temperature sensor. The storage amount of the reaction medium may be calculated based on the internal temperature and the pressure in the reservoir detected by the pressure sensor. In this case, since the storage amount of the reaction medium is calculated in consideration of both the temperature and pressure fluctuations in the reservoir, the storage amount of the reaction medium can be accurately calculated. As a result, leakage of the reaction medium from the reservoir can be detected more reliably.
第1貯蔵量算出部及び第2貯蔵量算出部は、温度センサにより検出された貯蔵器内の温度に基づき反応媒体の飽和蒸気圧を算出し、飽和蒸気圧と圧力センサにより検出された貯蔵器内の圧力との相対圧に基づき反応媒体の貯蔵量を算出してもよい。このように構成することで、貯蔵器内における温度及び圧力に基づき容易に反応媒体の貯蔵量を算出することができる。 The first storage amount calculation unit and the second storage amount calculation unit calculate the saturated vapor pressure of the reaction medium based on the temperature in the reservoir detected by the temperature sensor, and the reservoir detected by the saturated vapor pressure and the pressure sensor. The storage amount of the reaction medium may be calculated based on the relative pressure to the internal pressure. By comprising in this way, the storage amount of the reaction medium can be easily calculated based on the temperature and pressure in the reservoir.
本発明によれば、貯蔵器からの反応媒体の漏れを確実に検出することができる化学蓄熱装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the chemical heat storage apparatus which can detect reliably the leak of the reaction medium from a storage device is provided.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.
図1は、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化システム装置を示す概略構成図である。同図において、排ガス浄化システム1は、車両の内燃機関であるディーゼルエンジン2(以下、単にエンジン2という)の排気系に配設され、エンジン2から排出される排ガス中に含まれる有害物質(環境汚染物質)を浄化する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an exhaust gas purification system apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an exhaust gas purification system 1 is disposed in an exhaust system of a diesel engine 2 (hereinafter simply referred to as an engine 2) that is an internal combustion engine of a vehicle, and contains harmful substances (environment) contained in exhaust gas discharged from the
排ガス浄化システム1は、エンジン2と接続された排気通路である排気管3の途中に上流側から下流側に向けて順に配置された熱交換器4、酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)5、ディーゼル排気微粒子除去フィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)6、選択還元触媒(SCR:SelectiveCatalytic Reduction)7、及び酸化触媒(ASC:Ammonia Slip Catalyst)8を備えている。
An exhaust gas purification system 1 includes a heat exchanger 4, an oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) 5, which are arranged in order from an upstream side to a downstream side in an exhaust pipe 3 that is an exhaust passage connected to an
熱交換器4は、エンジン2からの排ガスと後述する反応材13との間での熱の伝達を行う。熱交換器4は、例えばハニカム構造をなしている。DOC5は、排ガス中に含まれるHC及びCO等を酸化して浄化する。DPF6は、排ガス中に含まれる粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集して取り除く。SCR7は、尿素またはアンモニア(NH3)によって、排ガス中に含まれるNOxを還元して浄化する。ASC8は、SCR7をすり抜けてSCR7の下流側に流れたNH3を酸化して浄化する。
The heat exchanger 4 transfers heat between the exhaust gas from the
排気管3における熱交換器4の上流側及び下流側には、排ガス温度センサ18が配置されている。排ガス温度センサ18は、排気管3内を流れるエンジン2からの排ガスの温度を検出する。排ガス温度センサ18により検出された排ガスの温度情報は、後述する制御部20に出力される。なお、本実施形態でいう上流側及び下流側とは、排気管3内を排ガスが流れる方向の上流側及び下流側のことである。
An exhaust
また、排ガス浄化システム1は、可逆的な化学反応を利用して、外部エネルギーレスで加熱対象物である熱交換器4を加熱(暖機)する化学蓄熱装置10を備えている。具体的には、化学蓄熱装置10は、後述する反応材13と反応媒体とを分離した状態にすることにより、排気ガスの熱(排熱)を内部に蓄えておく。そして、化学蓄熱装置10は、必要なときに反応媒体を反応材13に供給して、反応媒体と反応材13とを化学反応(化学吸着)させ、化学反応時の反応熱を利用して熱交換器4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)を用いる。
Further, the exhaust gas purification system 1 includes a chemical
化学蓄熱装置10は、反応器11と、吸着器(貯蔵器)12と、反応器11と吸着器12とを接続する供給管15と、供給管15に配設された電磁弁(バルブ)16と、制御部20と、温度センサ41と、圧力センサ43と、を有している。
The chemical
反応器11は、排気管3における熱交換器4の設けられた部分に対応するように排気管3の周囲に配置されている。反応器11は、気体の反応媒体であるNH3と化学反応して熱を発生すると共に排熱を受けてNH3を脱離させる反応材13を有している。なお、反応器11の内部に配置される反応材13は、反応材13よりも熱伝導率が高く、反応材13で発生した熱を熱交換器4に伝える熱伝導パスとなる熱伝導材料(図示せず)を混入して成型ペレットとして構成してもよい。
The
反応材13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。ここで、Mは、Mg、Ca、Sr等のアルカリ土類金属、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等の遷移金属である。Xは、Cl、Br、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。また、熱伝導材料としては、カーボンファイバ、カーボンブラック、又はグラファイトシートなどの材料が用いられる。成型ペレットは、反応材13と熱伝導材料とを型に入れて混合させた状態で、それらに対して同時にプレス成型加工を施して押し固めることによって作製される。なお、成型ペレットは、反応材13に複数種類の熱伝導材料を混合させた状態でプレス成型加工されてもよい。
As the
吸着器12は、NH3の物理吸着による保持及びNH3の脱離が可能な吸着材14を含んでいる。吸着材14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、ナノカーボン及びゼオライト等が用いられる。吸着器12は、NH3を吸着材14に物理吸着させることで、NH3を貯蔵する。
供給管15は、反応器11と吸着器12との間をNH3が流通可能となる供給流路を構成している。電磁弁16は、反応器11と吸着器12との間でNH3の流路を開閉させる開閉弁である。電磁弁16は、制御部20によって制御される。
The
温度センサ41及び圧力センサ43は、それぞれ例えば吸着器12に配設されている。温度センサ41は、吸着器12内の温度を検出する。圧力センサ43は、吸着器12内の圧力を検出する。温度センサ41により検出された吸着器12内の温度情報及び圧力センサ43により検出された吸着器12内の圧力情報は、制御部20に出力される。
The
制御部20は、バルブ開閉部21と、第1貯蔵量算出部22と、第2貯蔵量算出部23と、漏れ判定部24と、表示出力部25と、を有している。バルブ開閉部21は、前述の排ガス温度センサ18から出力された温度情報が示す排ガスの温度に基づき、電磁弁16の開閉状態を制御する。
The
第1貯蔵量算出部22及び第2貯蔵量算出部23は、温度センサ41から出力された温度情報が示す吸着器12内の温度と、圧力センサ43から出力された圧力情報が示す吸着器12内の圧力とに基づき、吸着器12内で吸着材14に吸着されているNH3の量(NH3貯蔵量)を算出する。第1貯蔵量算出部22は、反応器11から吸着器12内へNH3が回収された後に電磁弁16が閉じたときに、吸着器12内のNH3貯蔵量を算出する。第2貯蔵量算出部23は、電磁弁16が閉じてから所定時間経過後に、吸着器12内のNH3貯蔵量を算出する。
The first storage amount calculation unit 22 and the second storage amount calculation unit 23 are the adsorber 12 indicated by the temperature in the
漏れ判定部24は、第1貯蔵量算出部22及び第2貯蔵量算出部23によりそれぞれ算出されたNH3貯蔵量に基づいて、吸着器12からNH3が漏れているか否かを判定する。これにより、吸着器12からのNH3の漏れが検出される。表示出力部25は、漏れ判定部24により吸着器12からNH3が漏れていると判定された場合、その判定結果を、例えば車両に搭載された表示部30に出力する。表示出力部25から出力された判定結果を示す情報が表示部30に表示されることにより、車両の運転者は吸着器12からNH3が漏れていることを認識することができる。なお、吸着器12からのNH3の漏れを検出するための制御部20の動作の詳細については、後述する。
The
このような化学蓄熱装置10において、エンジン2からの排ガスの温度が所定温度より低いときは、吸着器12から反応器11にNH3が供給管15を通して供給され、反応器11の反応材13(例えばMgCl2)とNH3とが化学反応して化学吸着(配位結合)し、反応材13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。反応器11で発生した熱によって熱交換器4が加熱され、熱交換器4を介して排ガスが暖められる。そして、暖められた排ガスによりDOC5が加熱される。
MgCl2+xNH3 ⇔ Mg(NH3)xCl2+熱 …(A)
In such a chemical
MgCl 2 + xNH 3 MgMg (NH 3 ) xCl 2 + heat (A)
一方、エンジン2からの排ガスの温度が所定温度より高くなると、排熱が熱交換器4を介して反応器11内の反応材13に与えられることで、反応材13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、反応材13から脱離したNH3は、反応器11から供給管15を通して吸着器12に戻り、吸着器12の吸着材14に物理吸着(回収)される。
On the other hand, when the temperature of the exhaust gas from the
次に、図2及び図3を参照して、反応器11から吸着器12へNH3が回収された場合において、吸着器12からのNH3の漏れを検出するための制御部20の動作について詳細に説明する。図2は、吸着器12からのNH3の漏れを検出するための制御部20の処理手順を示すフロー図である。図3は、吸着器12からのNH3の漏れを検出する動作を示す概念図である。
Next, referring to FIG. 2 and FIG. 3, the operation of the
図2に示すように、バルブ開閉部21は、まず排ガス温度センサ18から出力された温度情報が示す排ガスの温度が、所定温度(例えば、260℃〜300℃)以上であるか否かを判定する(S1)。排ガスの温度が所定温度以上である場合(S1;YES)、バルブ開閉部21は、電磁弁16を開放させるための信号を電磁弁16へ送信し、電磁弁16を開放させる(S2、図3の(a)参照)。これにより、反応器11から供給管15を通して吸着器12へNH3が移動し、吸着器12内の圧力が増加する。一方、排ガスの温度が所定温度未満である場合(S1;NO)、バルブ開閉部21は、S1の処理に戻り、排ガスの温度が所定温度以上となるまでS1の判定を繰り返す。
As shown in FIG. 2, the valve opening /
S2の処理に続いて、第1貯蔵量算出部22は、反応器11から供給管15を通して吸着器12内へNH3が回収されることにより吸着器12内のNH3貯蔵量Aを算出する(S3)。NH3貯蔵量Aは、吸着器12内の温度、圧力及び吸着材14の吸着特性に基づいて算出される。なお、当該NH3貯蔵量Aの算出方法の詳細は、図4を参照して後述する。
Subsequent to the process of S2, the first storage amount calculation unit 22 calculates the NH 3 storage amount A in the
S3の処理に続いて、バルブ開閉部21は、NH3貯蔵量Aが所定量以上であるか否かを判定する(S4)。ここでの所定量とは、例えば、反応器11における反応材13と100%反応するために必要なNH3の量として予め設定された理想値よりも1割〜2割程度低い値である。
Following the process of S3, the valve opening /
NH3貯蔵量Aが所定量以上である場合(S4;YES)、バルブ開閉部21は、電磁弁16を閉鎖させるための信号を電磁弁16へ送信し、電磁弁16を閉鎖させる(S5、図3の(b)参照)。このときのNH3貯蔵量Aは、すなわち上記の所定量に等しい。このときのNH3貯蔵量Aが、以下に説明する吸着器12からNH3が漏れているか否かを漏れ判定部24によって判定するための基準となる。一方、NH3貯蔵量Aが所定量未満である場合(S4;NО)、バルブ開閉部21は、S3の処理に戻り、NH3貯蔵量が所定量以上となるまでS3〜S4の処理を繰り返す。
When the NH 3 storage amount A is equal to or larger than the predetermined amount (S4; YES), the valve opening /
S5の処理に続いて、第2貯蔵量算出部23は、NH3が回収された後に電磁弁16が閉じてから所定時間(例えば、約60秒)経過したか否かを判定する(S6)。電磁弁16が閉じてから所定時間経過した場合(S6;YES)、第2貯蔵量算出部23は、吸着器12内に存在するNH3貯蔵量Bを算出する(S7)。NH3貯蔵量Bは、NH3貯蔵量Aと同様に、吸着器12内の温度、圧力及び吸着材14の吸着特性に基づいて算出される。一方、電磁弁16が閉じてから所定時間経過していない場合(S6;NО)、第2貯蔵量算出部23は、S6の処理に戻り、所定時間経過するまでS6の判定を繰り返す。
Subsequent to the processing of S5, the second storage amount calculation unit 23 determines whether or not a predetermined time (for example, about 60 seconds) has elapsed since the
S7の処理に続いて、漏れ判定部24は、反応器11から吸着器12内へNH3が回収された後に電磁弁16が閉じたときに第1貯蔵量算出部22により算出されたNH3貯蔵量Aと、電磁弁16が閉じてから所定時間経過後に第2貯蔵量算出部23により算出されたNH3貯蔵量Bとの差分を計算し、当該差分が、所定値より大きいか否かを判定する(S8)。ここでいう所定値とは、例えばNH3貯蔵量Aの10%の値である。例えば、NH3貯蔵量Aを100gとすると、NH3貯蔵量Aの10%の値である10gが所定値とされる。この場合、NH3貯蔵量BがNH3貯蔵量Aの90%未満の値、すなわち90g未満となる場合、NH3貯蔵量AとNH3貯蔵量Bとの差分が所定値より大きいと判定される。
Following the processing of S7, the
NH3貯蔵量AとNH3貯蔵量Bとの差が所定値より大きい場合(S8;YES)、漏れ判定部24は、吸着器12からNH3が漏れていると判定する(S9、図3の(c)参照)。続いて、表示出力部25は、当該判定結果を表示部30へ出力し(S10)、処理を終了する。一方、NH3貯蔵量AとNH3貯蔵量Bとの差が所定値以下である場合(S8;NО)、漏れ判定部24は、吸着器12からNH3が漏れていないと判定し(S11、図3の(d)参照)、処理を終了する。以上の制御部20の動作によって、吸着器12からのNH3の漏れが検出される。
When the difference between the NH 3 storage amount A and the NH 3 storage amount B is larger than the predetermined value (S8; YES), the
次に、図4を参照して、第1貯蔵量算出部22及び第2貯蔵量算出部23によるNH3貯蔵量A,Bの算出方法について説明する。図4は、第1貯蔵量算出部22及び第2貯蔵量算出部23によるNH3貯蔵量の算出方法を示す図である。図4の(a)は、吸着器12内の温度とNH3の飽和蒸気圧との関係を示すグラフであり、横軸は吸着器12内の温度[℃]を示し、縦軸はNH3の飽和蒸気圧[kPa]を示す。図4の(b)は、吸着器12内に配置された吸着材14の相対圧に対するNH3貯蔵量との関係を示すグラフであり、横軸は相対圧を示し、縦軸はNH3貯蔵量[g]を示す。ここで、相対圧とは、NH3の飽和蒸気圧に対する吸着器12内の圧力である。なお、吸着材14の相対圧に対するNH3貯蔵量は、予め実験により求められている。
Next, a method for calculating the NH 3 storage amounts A and B by the first storage amount calculation unit 22 and the second storage amount calculation unit 23 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a method of calculating the NH 3 storage amount by the first storage amount calculation unit 22 and the second storage amount calculation unit 23. FIG. 4A is a graph showing the relationship between the temperature in the
制御部20には、図4の(a)及び(b)のグラフに示す関係が予め設定されている。第1貯蔵量算出部22及び第2貯蔵量算出部23は、当該関係を用いてNH3貯蔵量を算出する。具体的に、まず第1貯蔵量算出部22及び第2貯蔵量算出部23は、温度センサ41から出力された温度情報が示す吸着器12内の温度Tに基づき、図4の(a)のグラフに示す関係を用いてNH3の飽和蒸気圧Psatを算出する。続いて、第1貯蔵量算出部22及び第2貯蔵量算出部23は、算出されたNH3の飽和蒸気圧Psatと、圧力センサ43から出力された圧力情報が示す吸着器12内の圧力Pとに基づき、飽和蒸気圧Psatに対する圧力Pの割合である相対圧Prela(=P/Psat)を算出する。そして、第1貯蔵量算出部22及び第2貯蔵量算出部23は、算出された相対圧Prelaに基づき、図4の(b)のグラフに示す関係を用いてNH3貯蔵量を算出する。以上のようにして、第1貯蔵量算出部22及び第2貯蔵量算出部23は、NH3貯蔵量を算出する。
In the
以上、本実施形態に係る化学蓄熱装置10によれば、反応器11から供給管15を通して吸着器12内へNH3が回収された後に電磁弁16が閉じたときに算出されたNH3貯蔵量Aに対し、電磁弁16が閉じてから所定時間経過後に算出されたNH3貯蔵量Bが所定値よりも少なくなった場合に、吸着器12からNH3が漏れていると判定される。このように、吸着器12内に存在するNH3貯蔵量の差分という指標を用いることにより、吸着器12からのNH3の漏れを確実に検出することができる。
As described above, according to the chemical
特に、従来技術においては、吸着器12の外部は開放系であるため、吸着器12の外部に漏れたNH3そのものを検知することが難しかった。例えば化学蓄熱装置10が車両に搭載された場合には、吸着器12から漏れたNH3が、車両の走行中に生じる空気の流れによって拡散してしまう。この場合、吸着器12の外部に漏れたNH3そのものを検知することは困難となるという問題があった。これに対し、本実施形態によれば、上述したとおり、外部に漏れたNH3そのものの検知を行うことなく、吸着器12からのNH3の漏れを確実に検出することができる。
In particular, in the prior art, since the outside of the
また、本実施形態によれば、吸着器12内における温度T及び圧力Pの双方の変動を考慮してNH3貯蔵量が算出されるので、当該NH3貯蔵量を正確に算出することができる。その結果、吸着器12からのNH3の漏れをより確実に検出することができる。
Further, according to the present embodiment, the NH 3 storage amount is calculated in consideration of both the temperature T and the pressure P in the
第1貯蔵量算出部22及び第2貯蔵量算出部23は、温度センサ41により検出された吸着器12内の温度Tに基づきNH3の飽和蒸気圧Psatを算出し、算出された飽和蒸気圧Psatと圧力センサ43により検出された吸着器12内の圧力Pとの相対圧Prelaに基づきNH3貯蔵量を算出する。よって、吸着器12内における温度T及び圧力Pに基づき容易にNH3貯蔵量を算出することができる。
The first storage amount calculation unit 22 and the second storage amount calculation unit 23 calculate the saturated vapor pressure Psat of NH 3 based on the temperature T in the
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。 As mentioned above, although various embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, It deform | transformed in the range which does not change the summary described in each claim, or applied to others It may be a thing.
第1貯蔵量算出部22及び第2貯蔵量算出部23は、NH3貯蔵量に代えて、例えばNH3回収率を算出してもよく、漏れ判定部24は、算出されたNH3回収率に基づき吸着器12からNH3が漏れているか否かを判定してもよい。ここで、NH3回収率とは、例えば反応器11における反応材13と完全に反応させるために必要なNH3の量を基準値(100%)として、その基準値に対する吸着器12に回収されたNH3の量の割合を示す。
The first storage amount calculation unit 22 and the second storage amount calculation unit 23 may calculate, for example, an NH 3 recovery rate instead of the NH 3 storage amount, and the
排ガス温度センサ18の位置は、排気管3における熱交換器4の上流側及び下流側に限られず、排気管3におけるどの位置に配置されていてもよい。また、排ガス温度センサ18に代えて又は排ガス温度センサ18に加えて、反応器11内にヒータ温度センサを設けて、当該ヒータ温度センサによって検出された反応器11の温度に基づきバルブ開閉部21が電磁弁16の開閉状態を制御してもよい。
The position of the exhaust
上記実施形態では、表示出力部25から出力された判定結果を示す情報が表示部30に表示されることにより、車両の運転者は吸着器12からNH3が漏れていることを認識することしたが、吸着器12からのNH3の漏れを運転者に報知する方法はこれに限られない。例えば、音声又はブザー等によって吸着器12からのNH3の漏れを運転者に報知してもよい。
In the above embodiment, by the information indicating the determination result output from the
反応器11に導入される反応媒体は、NH3に限られず、例えばH2О、アルコール、CO2等でもよい。なお、H2Оと化学反応させる反応材としては、CaO、MnO、CuO、Al2O3等を使用する。
The reaction medium introduced into the
上記実施形態では、ディーゼルエンジン2の排気系に設けられた熱交換器4を介して排気ガスを加熱しているが、本発明は、特にそれには限られず、ガソリンエンジンの排気系に設けられた熱交換器を介して排気ガスを加熱する装置、エンジンの排気系以外に設けられた熱交換器を介して熱媒体を加熱する装置であってもよい。また、エンジンの排気系に設けられた熱交換器の表面の一部又は全部に、触媒コート層が形成されていてもよい。即ち、熱交換器を介して触媒を暖機するのではなく、直接、化学蓄熱装置によって触媒を暖機する構成としてもよい。
In the above embodiment, the exhaust gas is heated via the heat exchanger 4 provided in the exhaust system of the
10…化学蓄熱装置、11…反応器、12…吸着器(貯蔵器)、13…反応材、15…供給管、16…電磁弁(バルブ)、22…第1貯蔵量算出部、23…第2貯蔵量算出部、24…漏れ判定部、41…温度センサ、43…圧力センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記反応媒体を貯蔵する貯蔵器と、
前記反応器と前記貯蔵器とを接続する供給管と、
前記供給管に配設され、前記反応媒体の流路を開閉させるバルブと、
前記反応器から前記貯蔵器内へ前記反応媒体が回収された後に前記バルブが閉じたときに、前記貯蔵器内に存在する前記反応媒体の貯蔵量を算出する第1貯蔵量算出部と、
前記バルブが閉じてから所定時間経過後に、前記貯蔵器内に存在する前記反応媒体の貯蔵量を算出する第2貯蔵量算出部と、
前記第1貯蔵量算出部及び前記第2貯蔵量算出部によりそれぞれ算出された前記反応媒体の貯蔵量に基づいて、前記貯蔵器から前記反応媒体が漏れているか否かを判定する漏れ判定部と、
を備え、
前記漏れ判定部は、前記第1貯蔵量算出部により算出された前記反応媒体の貯蔵量と、前記第2貯蔵量算出部により算出された前記反応媒体の貯蔵量との差分を計算し、当該差分の値が所定値より大きくなった場合に、前記貯蔵器から前記反応媒体が漏れていると判定する、化学蓄熱装置。 A reactor having a reaction material which generates heat by chemical reaction with the reaction medium and desorbs the reaction medium by storing heat;
A reservoir for storing the reaction medium;
A supply pipe connecting the reactor and the reservoir;
A valve disposed in the supply pipe to open and close the flow path of the reaction medium;
A first storage amount calculator that calculates a storage amount of the reaction medium present in the reservoir when the valve is closed after the reaction medium is recovered from the reactor into the reservoir;
A second storage amount calculation unit for calculating a storage amount of the reaction medium present in the reservoir after a predetermined time has elapsed since the valve was closed;
A leakage determination unit that determines whether or not the reaction medium is leaking from the reservoir based on the storage amount of the reaction medium calculated by the first storage amount calculation unit and the second storage amount calculation unit, respectively; ,
With
The leakage determination unit calculates a difference between the storage amount of the reaction medium calculated by the first storage amount calculation unit and the storage amount of the reaction medium calculated by the second storage amount calculation unit, A chemical heat storage device that determines that the reaction medium is leaking from the reservoir when the difference value is greater than a predetermined value.
前記貯蔵器内の圧力を検出する圧力センサと、を備え、
前記第1貯蔵量算出部及び前記第2貯蔵量算出部は、前記温度センサにより検出された前記貯蔵器内の温度と、前記圧力センサにより検出された前記貯蔵器内の圧力と、に基づき前記反応媒体の貯蔵量を算出する、
請求項1に記載の化学蓄熱装置。 A temperature sensor for detecting the temperature in the reservoir;
A pressure sensor for detecting the pressure in the reservoir,
The first storage amount calculation unit and the second storage amount calculation unit are based on the temperature in the reservoir detected by the temperature sensor and the pressure in the reservoir detected by the pressure sensor. Calculate the storage amount of the reaction medium,
The chemical heat storage device according to claim 1.
請求項2に記載の化学蓄熱装置。 The first storage amount calculation unit and the second storage amount calculation unit calculate a saturated vapor pressure of the reaction medium based on the temperature in the reservoir detected by the temperature sensor, and the saturated vapor pressure and the pressure Calculating a storage amount of the reaction medium based on a relative pressure detected by a sensor and a pressure in the reservoir;
The chemical heat storage device according to claim 2.
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