JP6007859B2 - 化学蓄熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの排気系に設けられた触媒等の加熱対象物を加熱する化学蓄熱装置に関するものである。

従来の化学蓄熱装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の化学蓄熱装置は、触媒セラミック部の周囲に配置され、筐体部内に内蔵された蓄熱物質（反応材）と、その蓄熱物質を発熱させるための水（反応媒体）を供給する導水管部とを備えている。エンジンの冷間始動時には、導水管部に水を通水し、蓄熱物質と水との発熱反応を行い、エンジン暖機後には、蓄熱物質が排気ガスの熱を吸収して水を分離させることで、水を回収して蓄熱を行う。

特開昭５９−２０８１１８号公報

しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、車両の運転条件によっては、排気ガスの温度が反応材と反応媒体とを分離させる温度まで高くならない場合がある。この場合には、反応材と反応媒体とが分離しないため、反応媒体を回収することができない。このため、次に触媒の加熱が必要なときでも、反応媒体を用いて触媒を加熱することができない。

本発明の目的は、排気ガスの温度が低くても、反応媒体を回収することができる化学蓄熱装置を提供することである。

本発明は、エンジンの排気系に設けられた加熱対象物を加熱する化学蓄熱装置において、加熱対象物の周囲に配置され、第１反応媒体と化学反応して加熱対象物を加熱するための熱を発生させる第１反応材を含む第１反応器と、第１反応器と接続され、第１反応媒体を貯蔵する第１貯蔵器と、第１反応器の外側に配置され、第２反応媒体と化学反応して第１反応器を加熱するための熱を発生させる第２反応材を含む第２反応器と、第２反応器と接続され、第２反応媒体を貯蔵する第２貯蔵器とを備え、第２反応器は、複数の反応室に分割されていることを特徴とするものである。

このように本発明の化学蓄熱装置においては、加熱対象物を加熱するときは、第１貯蔵器に貯蔵された第１反応媒体が第１反応器に供給され、第１反応器に含まれる第１反応材と第１反応媒体とが化学反応して熱が発生し、その熱により加熱対象物が加熱される。その後、排気ガスの温度が所定温度まで上がると、排気ガスの熱（排熱）が第１反応器内の第１反応材に与えられることで第１反応材と第１反応媒体とが分離し、第１反応媒体が第１貯蔵器に戻って回収される。しかし、エンジンの運転条件によっては、排気ガスの温度が所定温度まで上がらないことがある。そこで、そのような場合には、第２貯蔵器に貯蔵された第２反応媒体を第２反応器の一つの反応室に供給し、その反応室に含まれる第２反応材と第２反応媒体とを化学反応させて熱を発生させ、その熱により第１反応器を加熱する。これにより、第１反応器内の第１反応材に熱が与えられることで第１反応材と第１反応媒体とが分離し、第１反応媒体が第１貯蔵器に戻って回収されるようになる。このように排気ガスの温度が低くても、第１反応媒体を第１貯蔵器に回収することができる。

また、第２反応器を複数の反応室に分割し、各反応室毎に第２反応媒体を供給することにより、第２貯蔵器に貯蔵された全ての第２反応媒体を一度に使用しなくて済むため、第２反応媒体が第２貯蔵器に回収されるまで第２反応媒体が使用不能となり、結果的に第１反応器を加熱できなくなるという不具合を避けることができる。さらに、現在の第１反応器の加熱回数（反応室の使用数）から、第１反応器が加熱可能な残り回数（反応室の未使用数）を正確に把握可能であるため、第１反応器の加熱による第１反応媒体の回収の管理を容易に行うことができる。

好ましくは、第１貯蔵器から第１反応器に第１反応媒体を供給するように制御すると共に、第２貯蔵器から第２反応器に第２反応媒体を供給するように制御する制御手段を更に備え、制御手段は、第２反応媒体を供給するときは、第２貯蔵器から第２反応器の各反応室に順番に第２反応媒体を供給するように制御する。この場合には、第２貯蔵器に貯蔵された全ての第２反応媒体を一度に使用しなくて済むため、第２反応媒体が第２貯蔵器に回収されるまで第２反応媒体が使用不能となることが確実に防止される。

また、好ましくは、各反応室における第１反応器側に位置する内壁部の熱伝導率は、各反応室における第１反応器の反対側に位置する外壁部の熱伝導率及び各反応室同士を仕切る仕切壁部の熱伝導率よりも高い。この場合には、第２反応器の反応室で発生した熱が第１反応器に伝わりやすくなるため、第１反応器を効率良く加熱することができる。

さらに、好ましくは、各反応室のサイズが異なっている。このような構成では、例えば化学蓄熱装置が車両に搭載される場合、第２反応器が車両の他部品と干渉するようなときは、サイズの小さな反応室が他部品に近接するように化学蓄熱装置を配置することで、第２反応器と他部品との干渉を防ぐことができる。従って、多種の車両に化学蓄熱装置を搭載することが可能となる。

また、好ましくは、各反応室と第１反応器側の部位との接触部分の接触面積が異なっている。このような構成では、エンジン停止時に第１反応器を加熱するときは、第１反応器側の部位との接触部分の接触面積の大きな反応室に第２反応媒体を供給することで、反応室から第１反応器に早く熱が伝わるようになるため、第１反応器を早期に加熱することができる。また、車両の走行時に第１反応器を加熱するときは、第１反応器で発生する熱だけでなく排気ガスの熱（排熱）も利用可能であるため、第１反応器側の部位との接触部分の接触面積の小さな反応室に第２反応媒体を供給しても特に支障はない。

さらに、好ましくは、各反応室は、加熱対象物の周囲方向に沿って分割されている。この場合には、各反応室に対する第２反応媒体の供給部を加熱対象物の排気方向の中央部に設けることで、反応室の排気上流側及び排気下流側で発生する熱量を均等にすることができる。

また、各反応室は、加熱対象物の排気方向に沿って分割されていても良い。この場合には、各反応室に対する第２反応媒体の供給部を加熱対象物の排気方向に沿って同じ位置に一直線上に設けることで、スペース効率を損なうことが防止される。

本発明によれば、排気ガスの温度が低くても、反応媒体を回収することができる。これにより、次回に加熱対象物の加熱を行うときでも、反応媒体を使用することが可能となる。

本発明に係る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に示した化学蓄熱装置の概略構成図である。 図２に示した第２反応器の構造を詳細に示す断面図である。 酸化触媒の温度変化の一例を示すグラフである。 図３に示した第２反応器の変形例を示す断面図である。 本発明に係る化学蓄熱装置の他の実施形態を示す側断面図である。

以下、本発明に係る化学蓄熱装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明に係る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。同図において、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）の排気系に設けられ、エンジン２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）を浄化する装置である。

排気浄化システム１は、エンジン２と接続された排気通路３の途中に上流側から下流側に向けて順に設けられた酸化触媒（ＤＯＣ）４、ディーゼル排気微粒子除去フィルタ（ＤＰＦ）５、選択還元触媒（ＳＣＲ）６及び酸化触媒（ＡＳＣ）７を備えている。

酸化触媒４は、排気ガス中に含まれるＨＣやＣＯ等を酸化して浄化する触媒である。ＤＰＦ５は、排気ガス中に含まれるＰＭ（煤等の粒子状物質）を捕集して取り除くフィルタである。ＳＣＲ６は、尿素水から加水分解されたＮＨ_３（アンモニア）によって、排気ガス中に含まれるＮＯｘを還元して浄化する触媒である。酸化触媒７は、ＳＣＲ６をすり抜けて下流側に流れたＮＨ_３を酸化する触媒である。

なお、ＤＰＦ５は、捕捉したＰＭが溜まると、目詰まりを起こして機能が低下する。このため、排気浄化システム１では、ＤＰＦ５にＰＭが溜まると、不定期にＰＭ再生を行う。ＤＰＦ５にＰＭが溜まったかどうかは、ＤＰＦ５の上流側と下流側との差圧によって判断したり、エンジン２の運転時間や車両の走行距離によって判断することができる。ＰＭ再生を行うときは、酸化触媒４の上流に設けられた燃料添加弁（図示せず）により酸化触媒４に燃料（軽油）を吹き付け、酸化触媒４内で燃料を燃焼させて発熱させる。この発熱量は非常に大きく（例えば通常走行の５〜７倍程度）、排気ガスの温度が例えば６００℃〜７００℃程度まで上昇する。その高温の排気ガスがＤＰＦ５を通過すると、ＰＭが燃焼する。

また、排気浄化システム１は、選択還元触媒６の上流側の排気通路３に尿素水を噴射（添加）する添加弁８と、この添加弁８と尿素水導入配管９を介して接続された尿素水タンク１０と、排気通路３における添加弁８と選択還元触媒６との間に配置された分散装置１１とを備えている。分散装置１１は、添加弁８から噴射された尿素水及びＮＨ_３を分散して選択還元触媒６に供給する。

ところで、酸化触媒４等の触媒には、環境汚染物質の浄化能力を発揮させる温度領域（活性温度）が存在する。例えば、酸化触媒４の活性温度の下限は１５０℃程度である。一方、エンジン２の始動直後の排ガスの温度は１００℃程度と比較的低温であり、酸化触媒４の温度もほぼ同様である。従って、酸化触媒４の温度を活性温度にするために、酸化触媒４を加熱する必要がある。

そこで、排気浄化システム１は、エネルギーレスで酸化触媒４を加熱する化学蓄熱装置１２を備えている。化学蓄熱装置１２は、通常は排ガスの熱（排熱）を蓄えておき、必要なときに蓄えた熱を使用するというものである。

化学蓄熱装置１２は、図１及び図２に示すように、酸化触媒４の周囲に配置されたリング状の第１反応器１３と、この第１反応器１３と媒体供給通路１４を介して接続され、第１反応媒体としてのアンモニア（ＮＨ_３）を吸着して貯蔵する第１貯蔵器１５と、第１反応器１３の外側に配置されたリング状の第２反応器１６と、この第２反応器１６と媒体供給通路１７を介して接続され、第２反応媒体としての二酸化炭素（ＣＯ_２）を吸着して貯蔵する第２貯蔵器１８とを有している。媒体供給通路１４，１７には、電磁式の開閉弁１９，２０がそれぞれ設けられている。

第１反応器１３は、金属（例えばＳＵＳ）で形成されたケース（図示せず）を有している。ケース内には、ＮＨ_３と化学反応して酸化触媒４を加熱するための熱を発生させる第１反応材（図示せず）が収容されている。第１反応材としては、ＮＨ_３の供給によって酸化触媒４を１５０℃〜２６０℃程度に昇温可能な材料が用いられる。そのような材料としては、２価のハロゲン化物（ＭＸ_２）が挙げられる。Ｍとしては、Ｍｇ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ等が適している。Ｘとしては、Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ等が適している。

酸化触媒４と第１反応器１３との間には、両者の密着性を高めるための密着材２１が介在されていることが望ましい。密着材２１としては、超弾性及び形状記憶機能を有する材料が用いられる。そのような材料としては、例えばチタンニッケル合金、鉄−マンガン等が挙げられる。密着材２１を設けることにより、熱膨張、振動、経年劣化等が生じても、熱ロスを発生させること無く第１反応器１３から酸化触媒４に熱を伝えることが可能となる。

第２反応器１６は、図３にも示すように、酸化触媒４の円周方向（周囲方向）に沿って分割された複数の反応室１６ａから構成されている。なお、図３では、便宜上分かり易くするために、第２反応器１６を実際のものに比べて大きく表している。各反応室１６ａには、上記の媒体供給通路１７がそれぞれ接続されている。そして、上記の開閉弁２０は、各反応室１６ａ毎に設けられている。このとき、媒体供給通路１７は、各反応室１６ａにおける酸化触媒４の長手方向（排気方向）の中心部に接続されていることが望ましい。

各反応室１６ａは、ケース２２を有している。ケース２２は、第１反応器１３側に位置する内壁部２２ａと、第１反応器１３の反対側に位置する外壁部２２ｂと、各反応室１６ａ同士を仕切る仕切壁部２２ｃとからなっている。各反応室１６の形状及びサイズは等しくなっている。

ケース２２内には、ＣＯ_２と化学反応して第１反応器１３を加熱するための熱を発生させる第２反応材２３が収容されている。第２反応材２３としては、ＣＯ_２の供給によって反応器を４００℃程度に昇温可能な材料が用いられる。そのような材料としては、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＢａＯ，Ｃａ（ＯＨ）_２，Ｍｇ（ＯＨ）_２，Ｆｅ（ＯＨ）_２，Ｆｅ（ＯＨ）_３，ＦｅＯ，Ｆｅ_２Ｏ_３，Ｆｅ_３Ｏ_４等が挙げられる。

内壁部２２ａは、高熱伝導性素材で形成されている。高熱伝導性素材としては、Ｃｕ、Ａｇ、伝熱セラミック（窒化アルミニウム）、炭素繊維等が用いられる。外壁部２２ｂ及び仕切壁部２２ｃは、高熱伝導性素材よりも熱伝導率の低い低熱伝導性素材で形成されている。低熱伝導性素材としては、ジルコニア、高分子材料（フッ素系樹脂）等が用いられる。このように内壁部２２ａを高熱伝導性素材で形成し、外壁部２２ｂ及び仕切壁部２２ｃを低熱伝導性素材で形成したので、反応室１６ａで発生した熱が第１反応器１３に伝わりやすくなる。

第１反応器１３と第２反応器１６との間には、両者の密着性を高めるための密着材２４が介在されていることが望ましい。密着材２４としては、上記の密着材２１と同じものが使用される。これにより、熱膨張、振動、経年劣化等が生じても、熱ロスを発生させること無く第２反応器１６から第１反応器１３に熱を伝えることが可能となる。

また、化学蓄熱装置１２は、図１に示すように、酸化触媒４を通る排気ガスの温度を検出する温度センサ２５と、この温度センサ２５と接続されたコントローラ２６とを有している。コントローラ２６は、温度センサ２５の検出値に基づいて開閉弁１９，２０を制御する。

具体的には、コントローラ２６は、エンジン２の始動後に、温度センサ２５の検出値が所定温度（酸化触媒４の活性温度に基づいて設定された温度）よりも低いときに開閉弁１９を開くように制御する。これにより、第１貯蔵器１５から第１反応器１３にＮＨ_３が供給されるようになる。

また、コントローラ２６は、例えば開閉弁１９を開いてから所定時間経過しても、温度センサ２５の検出値がＮＨ_３回収温度（ＮＨ_３の回収に必要な温度）まで上昇しないときに開閉弁２０を開くように制御する。これにより、第２貯蔵器１８から第２反応器１６にＣＯ_２が供給されるようになる。このとき、コントローラ２６は、第２貯蔵器１８から第２反応器１６の各反応室１６ａに１つずつ順番にＣＯ_２が供給されるように、各反応室１６ａに対応する開閉弁２０を開弁制御する。

以上のように構成された排気浄化装置１において、エンジン２の始動直後に排気ガスの温度が低いときは、開閉弁１９が開弁され、第１貯蔵器１５に貯蔵されたＮＨ_３が媒体供給通路１４を介して第１反応器１３に供給され、第１反応器１３に含まれる第１反応材（図示せず）とＮＨ_３とが化学反応して化学吸着（配位結合）し、第１反応器１３から熱が発生する。そして、第１反応器１３から発生した熱によって酸化触媒４が汚染物質の浄化に適した活性温度まで加熱されるようになる。

その後、排気ガスの温度が上昇して上記ＮＨ_３回収温度以上になると、排気ガスの熱（排熱）が第１反応器１３に与えられることで、第１反応器１３に含まれる第１反応材とＮＨ_３とが分離する。そして、第１反応材から分離したＮＨ_３は、媒体供給通路１４を介して第１貯蔵器１５に戻って回収されるようになる。

しかし、排気ガスの温度が上記ＮＨ_３回収温度まで上昇しないと、第１反応器１３においてＮＨ_３の分離（回収）に必要な熱量が不足するため、第１反応材からＮＨ_３が分離されず、ＮＨ_３を第１貯蔵器１５に回収することができない。

そこで、この場合には、開閉弁２０を開弁することで、第２貯蔵器１８に貯蔵されたＣＯ_２が媒体供給通路１７を介して第２反応器１６に供給され、第２反応器１６に含まれる第２反応材２３とＣＯ_２とが化学反応して化学吸着し、第２反応器１６から熱が発生する。そして、第２反応器１６から発生した熱によって第１反応器１３がＮＨ_３回収温度まで加熱されるようになる。すると、第１反応器１３に熱が与えられることで、第１反応器１３に含まれる第１反応材とＮＨ_３とが分離し、第１反応材から分離したＮＨ_３が第１貯蔵器１５に戻って回収される。

ここで、酸化触媒４の温度変化の一例を図４に示す。図４において、酸化触媒４が加熱された後、酸化触媒４（排気ガス）の温度がＮＨ_３回収温度Ｔ_１に達すると、上述したように、排熱が第１反応器１３に与えられることで第１反応材からＮＨ_３が分離し、そのＮＨ_３が第１貯蔵器１５に回収される。

しかし、酸化触媒４（排気ガス）の温度がＮＨ_３回収温度Ｔ_１に達しないときは、上述したように、第２貯蔵器１８から第２反応器１６にＣＯ_２が供給され、第２反応器１６に含まれる第２反応材２３とＣＯ_２との化学反応により第２反応器１６から熱が発生し、その熱によって第１反応器１３がＮＨ_３回収温度まで加熱される。これにより、第１反応材からＮＨ_３が分離し、そのＮＨ_３が第１貯蔵器１５に回収される。

ここで、ＣＯ_２を再度使用可能な状態とするためには、ＣＯ_２を第２貯蔵器１８に回収する必要があるが、ＣＯ_２回収温度（ＣＯ_２の回収に必要な温度）Ｔ_２は、ＮＨ_３回収温度Ｔ_１よりも高い。このため、ＣＯ_２の回収は、不定期に実施されるＰＭ再生時（前述）に行われることになる。ＰＭ再生時には、排気ガスの温度がＣＯ_２回収温度Ｔ_２に比べて十分高くなるため、排熱が第２反応器１６に与えられることで、第２反応器１６に含まれる第２反応材２３からＣＯ_２が分離し、そのＣＯ_２が第２貯蔵器１８に戻って回収されるようになる。

しかし、ＰＭ再生は不定期に実施されるため、一度に全てのＣＯ_２を使用すると、次のＰＭ再生時まではＣＯ_２が回収されないため、ＣＯ_２が使用不能となってしまう。この場合には、排気ガスの温度が上記ＮＨ_３回収温度よりも低くても、第１反応器１３を加熱することができないため、第１反応器１３から第１貯蔵器１５にＮＨ_３を回収することができない。その不具合を回避するためには、第２反応器１６にＣＯ_２を小出しで供給するような制御を行うことも可能であるが、あと残り何回だけ第１反応器１３を加熱することが可能であるかの判断が困難となる等、ＣＯ_２の供給制御の管理が極めて難しい。

これに対し本実施形態では、第２反応器１６を複数の反応室１６ａに分割し、第１反応器１３の加熱によりＮＨ_３を回収する毎に、第２貯蔵器１８から各反応室１６ａに順番にＣＯ_２を供給するようにしたので、ＰＭ再生時から次のＰＭ再生時までの間に、何度もＣＯ_２を使用して第１反応器１３の加熱し、その熱によりＮＨ_３を回収することができる。そして、ＰＭ再生時には、ＣＯ_２が供給された全ての反応室１６ａから第２貯蔵器１８にＣＯ_２を戻して回収する。

以上のように本実施形態によれば、第１反応器１３により酸化触媒４を加熱しても、排気ガスの温度がＮＨ_３回収温度Ｔ_１に達しないときは、第２反応器１６により第１反応器１３を加熱し、その時に発生する熱によりＮＨ_３を第１反応材から分離させるので、排気ガスの温度が低くても、第１反応器１３から第１貯蔵器１５にＮＨ_３を回収することができる。これにより、次に酸化触媒４の加熱を行う際に、第１貯蔵器１５に貯蔵されたＮＨ_３を確実に使用することが可能となる。

また、第２反応器１６により第１反応器１３を加熱する際には、第２貯蔵器１８から第２反応器１６の各反応室１６ａに１つずつ順番にＣＯ_２を供給するので、反応室１６ａの使用数から、第２反応器１６による第１反応器１３の加熱回数を正確に把握することが可能となる。従って、ＣＯ_２を用いた第１反応器１３の加熱に関する管理を容易に行うことができる。その結果、例えば第１反応器１３を加熱可能な残り回数（反応室１６ａの未使用数に相当）をユーザにランプ等でアナウンスすることができる。また、システム側でも第２反応器１６による第１反応器１３の加熱回数を把握することで、例えば第１反応器１３を加熱可能な残り回数が少なくなったら、ＰＭ再生のタイミングを早めるように制御し、速やかにＣＯ_２の回収を行う等といったことも可能となる。

図５は、図３に示した第２反応器１６の変形例を酸化触媒４及び第１反応器１３と共に示す断面図である。なお、図５では、便宜上分かり易くするために、第２反応器１６を実際のものに比べて大きく表している。

図５（ａ）に示す変形例では、第２反応器１６の各反応室１６ａの厚みサイズ（径方向サイズ）が異なっている。なお、全ての反応室１６ａの厚みサイズが異なるように構成しても良いし、一部の反応室の厚みサイズのみが異なるように構成しても良い。

第２反応器１６の各反応室１６ａの厚みサイズが全て等しい場合には、化学蓄熱装置１２を車両に搭載したときに、第２反応器１６が車両の他部品と干渉することがある。しかし、本変形例では、例えば厚みサイズの小さい反応室１６ａを他部品に近接して配置することにより、第２反応器１６と他部品との干渉を防止することができる。従って、化学蓄熱装置１２の搭載性を向上させることが可能となる。また、多種多様の車両に化学蓄熱装置１２を搭載することが可能となる。

図５（ｂ）に示す変形例では、第２反応器１６の各反応室１６ａと第１反応器１３側に位置する密着材２４との接触部分の接触面積が異なっている。なお、全ての反応室１６ａと密着材２４との接触部分の接触面積が異なるように構成しても良いし、一部の反応室１６ａと密着材２４との接触部分の接触面積のみが異なるように構成しても良い。

本変形例では、車両の状態によって使用する反応室１６ａを変えることが可能となる。具体的には、エンジン２の停止時には、密着材２４との接触面積が大きな反応室１６ａにＣＯ_２を供給することにより、反応室１６ａで発生した熱を迅速に第１反応器１３に伝えて、第１反応器１３を早期に加熱する。一方、車両の走行中は、排気ガスの熱（排熱）が利用可能であることから、密着材２４との接触面積が小さな反応室１６ａにＣＯ_２を供給することにより、反応室１６ａで発生した熱と排熱とを第１反応器１３に伝え、ＮＨ_３を分離して回収させるようにする。これにより、車両の状態に応じた第１反応器１３の最適な加熱が可能となる。

図６は、本発明に係る化学蓄熱装置の他の実施形態を酸化触媒４と共に示す側断面図である。

同図において、本実施形態の化学蓄熱装置１２は、上記の第２反応器１６に代えて第２反応器３０を有している。第２反応器３０は、酸化触媒４の長手方向（排気方向）に沿って分割された複数の反応室３０ａから構成されている。各反応室３０ａには、媒体供給通路１７がそれぞれ接続されている。そして、上記の開閉弁２０は、各反応室３０ａ毎に設けられている。このとき、媒体供給通路１７は、酸化触媒４の長手方向に沿って各反応室３０ａの同じ位置に一直線上になるように接続されているのが望ましい。

各反応室３０は、内壁部２２ａ、外壁部２２ｂ及び仕切壁部２２ｃからなるケース２２を有している。ケース２２内には、上記の第２反応材２３が収容されている。各反応室３０の厚みサイズ（径方向サイズ）は、等しくても良いし、異なっていても良い。また、各反応室３０と第１反応器１３側に位置する密着材２４との接触面積は、等しくても良いし、異なっていても良い。その他の構成は、上述した実施形態と同様である。

本実施形態においても、コントローラ２６は、第２貯蔵器１８（図１参照）から各反応室３０ａに１つずつ順番にＣＯ_２が供給されるように、各反応室３０ａに対応する開閉弁２０を開弁制御する。従って、上述した実施形態と同様に、第２反応器３０による第１反応器１３の加熱回数を正確に把握することが可能となるため、ＣＯ_２を用いた第１反応器１３の加熱に関する管理を容易に行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ＰＭ再生時に第２反応器１６から第２貯蔵器１８にＣＯ_２を回収するようにしたが、排気浄化システム１において排気ガスの温度が非常に高くなるときが他にあれば、その際にＣＯ_２を回収しても良い。

また、上記実施形態では、第２反応器１６の各反応室１６ａは酸化触媒４の円周方向に沿って分割されており、第２反応器３０の各反応室３０ａは酸化触媒４の排気方向に沿って分割されているが、特にそれには限られず、第２反応器の各反応室を、酸化触媒４の円周方向及び酸化触媒４の排気方向に沿って分割しても良い。

さらに、上記実施形態では、第１貯蔵器１５が第１反応媒体としてＮＨ_３を貯蔵し、第２貯蔵器１８が第２反応媒体としてＣＯ_２を貯蔵しているが、使用する第１反応媒体及び第２反応媒体の組み合わせとしては、特にそれには限られない。例えば、反応媒体としてはＮＨ_３、水、エタノール、メタノール、ＣＯ_２の順に発熱量が多くなる（回収に必要な温度が高くなる）が、第２反応媒体の発熱量が第１反応媒体の発熱量よりも多ければ良い。

また、上記実施形態では、開閉弁１９を開いてから所定時間経過しても、温度センサ２５の検出値がＮＨ_３回収温度まで上昇しないときに開閉弁２０を開くように制御し、第２貯蔵器１８から第２反応器１６；３０に第２反応媒体を供給し、第２反応器１６；３０により第１反応器１３を加熱するようにしているが、第２反応器１６；３０による第１反応器１３の加熱タイミングとしては、特にそれには限られない。例えば、エンジン２の稼働開始時より酸化触媒４を通る排気ガスの温度履歴を計測し、エンジン２の停止時に温度履歴よりＮＨ_３の回収ができていないと判断された場合に、開閉弁２０を開くように制御し、第２反応器１６；３０により第１反応器１３を加熱しても良いし、或いはエンジン２の停止時に第１貯蔵器１５内の圧力よりＮＨ_３の回収ができていないと判断された場合に、開閉弁２０を開くように制御し、第２反応器１６；３０により第１反応器１３を加熱しても良い。

また、上記実施形態は、酸化触媒４を加熱するものであるが、本発明は、選択還元触媒６及び酸化触媒７といった他の排気触媒、分散装置１１、或いは排気通路３を形成する排気管自体を加熱するものにも適用可能である。また、本発明は、ディーゼルエンジン２には限られず、ガソリンエンジンの排気系に設けられた排気触媒等を加熱するものにも適用可能である。

１…排気浄化装置、２…ディーゼルエンジン、３…排気通路（排気系）、４…酸化触媒（加熱対象物）、１３…第１反応器、１５…第１貯蔵器、１６…第２反応器、１６ａ…反応室、１８…第２貯蔵器、２２ａ…内壁部、２２ｂ…外壁部、２２ｃ…仕切壁部、２３…第２反応媒体、２６…コントローラ（制御手段）、３０…第２反応器、３０ａ…反応室。

Claims (8)

1. エンジンの排気系に設けられた加熱対象物を加熱する化学蓄熱装置において、
   前記加熱対象物の周囲に配置され、第１反応媒体と化学反応して前記加熱対象物を加熱するための熱を発生させる第１反応材を含む第１反応器と、
   前記第１反応器と接続され、前記第１反応媒体を貯蔵する第１貯蔵器と、
   前記第１反応器の外側に配置され、第２反応媒体と化学反応して前記第１反応器を加熱するための熱を発生させる第２反応材を含む第２反応器と、
   前記第２反応器と接続され、前記第２反応媒体を貯蔵する第２貯蔵器と、
   前記エンジンから排出される排気ガスの温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサの検出値に基づいて、前記第１貯蔵器から前記第１反応器に前記第１反応媒体を供給するように制御すると共に、前記第２貯蔵器から前記第２反応器に前記第２反応媒体を供給するように制御する制御手段とを備え、
   前記第１反応材は、前記第１反応媒体との化学反応によって前記加熱対象物を昇温可能な材料であり、
   前記第２反応材は、前記第２反応媒体との化学反応によって前記第１反応器を前記加熱対象物よりも高い温度まで昇温可能な材料であり、
   前記制御手段は、前記温度センサにより検出された排気ガスの温度が前記第１反応器から前記第１貯蔵器への前記第１反応媒体の回収に必要な回収温度に達していないときに、前記第２貯蔵器から前記第２反応器に前記第２反応媒体を供給するように制御することにより、前記第２反応器により前記第１反応器を加熱することを特徴とする化学蓄熱装置。
2. 前記第２反応器は、複数の反応室に分割されていることを特徴とする請求項１記載の化学蓄熱装置。
3. 前記制御手段は、前記第２反応媒体を供給するときは、前記第２貯蔵器から前記第２反応器の各反応室に順番に前記第２反応媒体を供給するように制御することを特徴とする請求項２記載の化学蓄熱装置。
4. 前記各反応室における前記第１反応器側に位置する内壁部の熱伝導率は、前記各反応室における前記第１反応器の反対側に位置する外壁部の熱伝導率及び前記各反応室同士を仕切る仕切壁部の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項２または３記載の化学蓄熱装置。
5. 前記各反応室のサイズが異なっていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項記載の化学蓄熱装置。
6. 前記各反応室と前記第１反応器側の部位との接触部分の接触面積が異なっていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項記載の化学蓄熱装置。
7. 前記各反応室は、前記加熱対象物の周囲方向に沿って分割されていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項記載の化学蓄熱装置。
8. 前記各反応室は、前記加熱対象物の排気方向に沿って分割されていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項記載の化学蓄熱装置。

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