JP6187414B2 - 化学蓄熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばエンジンから排出される排気ガス等を加熱する化学蓄熱装置に関する。

従来の化学蓄熱装置として、例えば特許文献１に記載されているように、反応媒体としてアンモニア（ＮＨ_３）を用いた化学反応により、車両の内燃機関の排気系に設けられた加熱対象物を加熱し、当該加熱対象物の温度を排気ガスの浄化に適切な温度まで上昇させ、内燃機関の温度が十分上昇し排気ガスの温度が高くなると反応媒体を回収する排気浄化システムに適用される化学蓄熱装置が知られている。特許文献１に記載された化学蓄熱装置は、ＮＨ_３を物理吸着する吸着材としての活性炭が収容された吸着器と、この吸着器と接続され、ＮＨ_３と化学反応して熱を発生させる反応材が充填された反応器と、を備えている。

特開２０１３−２４２０５３号公報

一般に、ＮＨ_３を物理吸着する活性炭等の吸着材は、ＮＨ_３を吸着する時には発熱し、ＮＨ_３を離脱するときには吸熱する。そして、吸着材にＮＨ_３の吸着、脱離を効率よく行うには、吸着材と外気とを熱交換するなどして吸着材の温度を一定に保つことが望ましい。上記特許文献１に記載の化学蓄熱装置においては、吸着材が吸着器の内壁面に十分に密着していないと、吸着器の内部における吸着材と吸着器の外部における外気との熱交換を効率良く行うことができない。また、上記特許文献１に記載の化学蓄熱装置においては、吸着器の内部にＮＨ_３の通り道が少ないと、吸着材全体にＮＨ_３を速やかに行き渡らせることができず、吸着材にＮＨ_３を好適に吸着させることができない。

本発明は、吸着材と外気との熱交換の効率を高めると共に、吸着材に好適に反応媒体を吸着させ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。

本発明に係る化学蓄熱装置は、反応媒体と化学反応して熱を発生させる反応材を有する反応器と、反応器と接続され、反応媒体を吸着する吸着器と、を備え、吸着器は、容器と、容器の内部に収容された吸着材構造体と、を有し、吸着材構造体は、反応媒体の吸着による保持及び脱離が可能な少なくとも二つの固体状の吸着材と、二つの吸着材をそれぞれ容器の内壁面に押し付けて、二つの吸着材の間に反応媒体を流通させるための反応媒体流路を形成する押圧部材と、を有することを特徴とする。

本発明に係る化学蓄熱装置では、容器の内部に収容された吸着材構造体が、少なくとも二つの固体状の吸着材及び押圧部材を有する。二つの吸着材は、押圧部材によりそれぞれ容器の内壁面に押し付けられるので、吸着材を容器に十分に密着させることができ、吸着材と外気との熱交換の効率を高めることができる。さらに、押圧部材により、二つの吸着材の間に反応媒体を流通させるための反応媒体流路が形成されるので、この反応媒体流路を反応媒体が流通することにより、反応媒体が容器の内部全体に行き渡るまでの時間を短縮することができ、吸着材に好適に反応媒体を吸着させることができる。以上より、吸着材と外気との熱交換の効率を高めると共に、吸着材に好適に反応媒体を吸着させることができる。

本発明に係る化学蓄熱装置において、押圧部材は、二つの吸着材をそれぞれ容器の内壁面に押し付けない非押圧状態から、二つの吸着材をそれぞれ容器の内壁面に押し付ける押圧状態へと変化させるための部材であり、二つの吸着材は、押圧部材が非押圧状態であるときに、容器の内部に収容されてもよい。この場合、押圧部材が二つの吸着材をそれぞれ容器の内壁面に押し付ける押圧状態へと変化させる前に、すなわち二つの吸着材がそれぞれ容器の内壁面に押し付けられない非押圧状態であるときに、二つの吸着材が容器の内部に収容される。よって、二つの吸着材を容器の内部に収容し易くすることができる。

本発明に係る化学蓄熱装置において、押圧部材は、断面楕円形状を有すると共に、二つの吸着材の間に押圧部材の軸心周りに回転可能に配置されていてもよい。この場合、押圧部材が軸心周りに回転されることで、押圧部材の短径方向で押圧部材が二つの吸着材と接するように二つの吸着材に挟まれた状態から、押圧部材の長径方向で押圧部材が二つの吸着材と接するように二つの吸着材に挟まれた状態へ、押圧部材の方向を変化させて固定することができる。これにより、二つの吸着材を引き離すように容器の内壁面へ押し付けて容器に十分に密着させることができると共に、二つの吸着材の間を押し広げて二つの吸着材の間に反応媒体流路を形成することができる。

押圧部材は、二つの吸着材が収容された状態の容器の内部に挿入されることで、二つの吸着材をそれぞれ容器の内壁面に押し付けて、二つの吸着材の間に反応媒体流路を形成してもよい。この場合、二つの吸着材が収容された状態の容器の内部に押圧部材が挿入されることで、吸着材の位置をずらして二つの吸着材を容器の内壁面へ押し付けて容器に十分に密着させることができるので、吸着材と外気との熱交換の効率を高めることができる。さらに、吸着材の位置をずらして二つの吸着材の間に反応媒体流路を形成することができるので、この反応媒体流路を反応媒体が流通することにより、反応媒体が容器の内部全体に行き渡るまでの時間を短縮することができ、吸着材に好適に反応媒体を吸着させることができる。

二つの吸着材は、断面三角形状を有すると共に、容器の内部において互いの斜面がスペーサを介して対向するように配置されており、押圧部材は、スペーサに対する吸着材の位置をずらすように二つの吸着材が収容された状態の容器の内部に挿入されることで、二つの吸着材をそれぞれ容器の内壁面に押し付けて、二つの吸着材の間に反応媒体流路を形成してもよい。この場合、二つの吸着材が収容された状態の容器の内部に、スペーサに対する吸着材の位置をずらすように押圧部材が挿入されることで、二つの吸着材は押圧部材によりそれぞれ容器の内壁面に押し付けられるので、吸着材を容器に十分に密着させることができ、吸着材と外気との熱交換の効率を高めることができる。さらに、押圧部材により、二つの吸着材の間に反応媒体を流通させるための反応媒体流路が形成されるので、この反応媒体流路を反応媒体が流通することにより、反応媒体が容器の内部全体に行き渡るまでの時間を短縮することができ、吸着材に好適に反応媒体を吸着させることができる。

押圧部材は、二つの吸着材の間に配置された弾性を有する部材であってもよい。この場合、押圧部材の弾性力によって、二つの吸着材をそれぞれ容器の内壁面に簡単かつ好適に押し付けることができる共に、反応媒体流路を適切に形成することができる。

本発明によれば、吸着材と外気との熱交換の効率を高めると共に、吸着材に好適に反応媒体を吸着させることができる。

本発明の第１実施形態に係る化学蓄熱装置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に示す吸着器を示す概略断面図である。 図２のIII-III線に沿った断面図である。 第１実施形態に係る化学蓄熱装置が備える吸着器において、プレート容器に収容された吸着材構造体を示す概略断面図である。 第２実施形態に係る化学蓄熱装置が備える吸着器において、プレート容器に収容された吸着材構造体を示す概略断面図であり、図４に対応する図である。 第３実施形態に係る化学蓄熱装置が備える吸着器において、プレート容器に収容された吸着材構造体を示す概略断面図であり、図４に対応する図である。 第４実施形態に係る化学蓄熱装置が備える吸着器を組み立てる様子を示す概略断面図である。

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。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る化学蓄熱装置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）を浄化するシステムである。

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。

熱交換器４は、エンジン２からの排気ガスと後述する反応器１１との間で熱の伝達を行う機器であり、ハニカム構造をなしている。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利用可能である。酸化触媒５は、排気ガス中に含まれるＨＣ及びＣＯ等を酸化して浄化する触媒である。ＤＰＦ６は、排気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フィルタである。ＳＣＲ７は、尿素またはアンモニア（ＮＨ_３）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８は、ＳＣＲ７をすり抜けてＳＣＲ７の下流側に流れたＮＨ_３を酸化する触媒である。

また、排気浄化システム１は、化学蓄熱装置１０を備えている。化学蓄熱装置１０は、通常は排気ガスの熱（排熱）を蓄えておき、必要なときに排熱を使用することにより、エネルギーレスで熱交換器４を加熱する装置である。化学蓄熱装置１０は、熱交換器４の周囲に配置された反応器１１と、この反応器１１と接続された吸着器１２と、を備えている。

反応器１１は、気体の反応媒体であるＮＨ_３と化学反応して熱を発生すると共に排熱を受けてＮＨ_３を脱離させる反応材１３を含んでいる。反応材１３としては、ハロゲン化物のＭＸａという組成を持つ材料が用いられる。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、２〜３である。なお、反応器１１は、ステンレス鋼、金属ビーズ、ＳｉＣビーズ、Ｓｉビーズ、カーボンビーズ、アルミナビーズ等の高熱伝導体を含んでいてもよい。

吸着器１２は、ＮＨ_３の物理吸着による保持及び脱離が可能な吸着材１４を内蔵している。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、ＮＨ_３を吸着材１４に物理吸着させることで、ＮＨ_３を貯蔵する。なお、吸着材１４は、成形体化されている。

反応器１１及び吸着器１２は、導入管１５を介して接続されている。導入管１５には、反応器１１と吸着器１２との間の流路を開閉させる開閉弁である電磁弁１６が設けられている。電磁弁１６は、コントローラ（不図示）により制御される。

このような化学蓄熱装置１０において、エンジン２からの排気ガスの温度が低いときは、電磁弁１６が開くことで、吸着器１２から反応器１１にＮＨ_３が導入管１５を介して供給され、反応器１１の反応材１３（例えばＭｇＢｒ_２）とＮＨ_３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。そして、反応器１１で発生した熱によって熱交換器４が加熱されると共に、熱交換器４を介して排気ガスが加熱される。
ＭｇＢｒ_２＋ｘＮＨ_３ ⇔ Ｍｇ（ＮＨ_３）ｘＢｒ_２＋熱 …（Ａ）

一方、エンジン２からの排気ガスの温度が高くなると、排熱が反応器１１の反応材１３に与えられることで、反応材１３とＮＨ_３とが分離する。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ＮＨ_３は、導入管１５を介して吸着器１２に戻り、吸着器１２の吸着材１４に物理吸着（回収）される。

続いて、図２〜図４を参照して、本実施形態に係る化学蓄熱装置１０が備える吸着器１２の構成について詳細に説明する。図２は、図１に示す吸着器１２を示す概略断面図である。図３は、図２のIII-III線に沿った断面図である。図４は、第１実施形態に係る化学蓄熱装置が備える吸着器において、プレート容器に収容された吸着材構造体を示す概略断面図である。

図２及び図３に示すように、吸着器１２は、吸着材収容部である複数のプレート容器２０と、プレート容器２０の内部に収容された吸着材構造体２６と、各プレート容器２０を支持する一対の支持部材２１と、各プレート容器２０の一端側に設けられるヘッダ部２５と、を有している。

各プレート容器２０は、平板により直方体状に形成され、互いに対向する一対の支持部材２１の間に延在している。各プレート容器２０の一端側は、吸着材１４を挿入するために開放されている。プレート容器２０は、各支持部材２１が延びている方向に複数段（本実施形態においては、三段）並設されている。各プレート容器２０は、隣り合う二つの伝熱フィン２２の間に配置されている。各プレート容器２０の外壁面２０ａには、伝熱フィン２２が固定されている。

一方の支持部材２１には、各プレート容器２０に吸着材構造体２６を収容するための複数の貫通孔２１ａが形成されている。吸着材構造体２６は、支持部材２１の貫通孔２１ａを介し、各プレート容器２０の一端側から各プレート容器２０の内部へ挿入される。これにより、吸着材構造体２６は、各プレート容器２０の一端側から各プレート容器２０の内部に収容される。吸着材構造体２６は、図示するようにそれぞれ一つの長い状態で各プレート容器２０の内部に挿入されてもよく、短い状態に切断された状態で小分けに各プレート容器２０の内部に挿入されてもよい。

図３及び図４に示すように、吸着材構造体２６は、上記二つの固体状の吸着材１４と、二つの断面楕円形状の押圧部材３０と、を有している。吸着材構造体２６が各プレート容器２０の内部に収容された状態で、各吸着材１４は、押圧部材３０を介して互いに対向するように配置されており、押圧部材３０は、各吸着材１４によって挟まれている。本実施形態において、二つの固体状の吸着材１４は、例えば粉末状の活性炭が固められて形成される成形体である。また、各吸着材１４は、断面矩形状を呈している。なお、押圧部材３０は一つ又は三つ以上であってもよい。本実施形態において、押圧部材３０は、二つの吸着材１４をそれぞれプレート容器２０の内壁面２０ｂに押し付けない非押圧状態から、二つの吸着材１４をそれぞれプレート容器２０の内壁面２０ｂに押し付ける押圧状態へと変化させるための部材である。

図４の（ａ）に示すように、プレート容器２０の内部には、二つの吸着材１４が断面楕円形状の押圧部材３０を間に二つ挟んだ状態で挿入される。このような状態でプレート容器２０の内部に各吸着材１４及び押圧部材３０が挿入されることで、プレート容器２０の内部に各吸着材１４及び押圧部材３０が収容される。このとき、各押圧部材３０の短径方向は、各吸着材１４の対向方向である。各押圧部材３０は、各押圧部材３０の短径方向で各吸着材１４と接触する位置で固定されている。すなわち、押圧部材３０によって、二つの吸着材１４は、それぞれプレート容器２０の内壁面２０ｂに押し付けられない非押圧状態となっている。

押圧部材３０は、一対の支持部材２１の間でプレート容器２０が延びる方向に向かって延在している。押圧部材３０は、軸心周りに回転可能に配置されている。具体的に、押圧部材３０における一端（プレート容器２０の開放側の一端）にはネジ穴が形成されており（不図示）、操作者がネジ穴にドライバ等を差し込んで回すことによって、押圧部材３０が軸心周りに回転される。図４の（ｂ）に示すように、プレート容器２０の内部に各吸着材１４及び押圧部材３０が収容された状態で、各押圧部材３０の長径方向が各吸着材１４の対向方向となるように回転される。そして、各押圧部材３０は、各押圧部材３０の長径方向で各吸着材１４と接触する位置で固定される。これにより、押圧部材３０によって、二つの吸着材１４は、それぞれプレート容器２０の内壁面２０ｂに押し付けられた押圧状態となる。

図４の（ａ）に示されるような押圧部材３０の短径方向で各吸着材１４に挟まれた状態（非押圧状態）から、図４の（ｂ）に示されるような押圧部材３０の長径方向で各吸着材１４に挟まれた状態（押圧状態）になることで、互いに対向する各吸着材１４の離間距離は、押圧部材３０の短軸に等しい距離から押圧部材３０の長軸に等しい距離へと変化する。これにより、プレート容器２０の内部において、各吸着材１４は、中央側から外側へ向かって押し付けられてプレート容器２０の内壁面２０ｂに密着する。

また、プレート容器２０の内部において各吸着材１４が中央側から外側へ向かって押圧部材３０によって押し付けられることにより、各吸着材１４が互いに引き離され、各吸着材１４の間における空間が押し広げられる。これにより、各吸着材１４の間にＮＨ_３が流通するＮＨ_３流路６０が形成される。

プレート容器２０は、外壁面２０ａに固定された伝熱フィン２２との間で熱交換を行う。伝熱フィン２２は、プレート容器２０の外部における外気と接触することにより、外気との間で熱交換を行う。これにより、プレート容器２０は、伝熱フィン２２を介して外気との間で熱交換を行う。

ヘッダ部２５は、例えばステンレス鋼により形成されている。ヘッダ部２５は、一方の支持部材２１に固定されている。ヘッダ部２５の内部は、支持部材２１の貫通孔２１ａを介してプレート容器２０の内部と連通されている。ヘッダ部２５は、導入管１５と接続されている。プレート容器２０内の吸着材１４に保持されたＮＨ_３は、ヘッダ部２５から導入管１５へと流れ、反応器１１へと供給される。また、反応材１３から脱離したＮＨ_３は、導入管１５からヘッダ部２５へと流れ、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。

以上、本実施形態に係る化学蓄熱装置１０では、プレート容器２０の内部に収容された吸着材構造体２６が、少なくとも二つの固体状の吸着材１４及び押圧部材３０を有する。二つの吸着材１４は、押圧部材３０によりそれぞれプレート容器２０の内壁面２０ｂに押し付けられるので、吸着材１４をプレート容器２０に十分に密着させることができ、吸着材１４と外気との熱交換の効率を高めることができる。さらに、押圧部材３０により、二つの吸着材１４の間にＮＨ_３流路が形成されるので、このＮＨ_３流路をＮＨ_３が流通することにより、プレート容器２０の内部全体に行き渡るまでの時間を短縮することができ、吸着材１４に好適にＮＨ_３を吸着させることができる。以上より、吸着材１４と外気との熱交換の効率を高めると共に、吸着材１４に好適にＮＨ_３を吸着させることができる。

また、本実施形態に係る化学蓄熱装置１０によれば、押圧部材３０が二つの吸着材１４をそれぞれプレート容器２０の内壁面２０ｂに押し付ける押圧状態へと変化させる前に、すなわち二つの吸着材１４がそれぞれプレート容器２０の内壁面２０ｂに押し付けられない非押圧状態であるときに、二つの吸着材１４がプレート容器２０の内部に収容される。よって、二つの吸着材１４をプレート容器２０の内部に収容し易くすることができる。

さらに、本実施形態に係る化学蓄熱装置１０によれば、断面楕円形状の押圧部材３０が軸心周りに回転されることで、押圧部材３０の短径方向で押圧部材３０が二つの吸着材１４と接するように二つの吸着材１４に挟まれた状態から、押圧部材３０の長径方向で押圧部材３０が二つの吸着材１４と接するように二つの吸着材１４に挟まれた状態へ、押圧部材３０の方向を変化させて固定することができる。これにより、二つの吸着材１４を引き離すようにプレート容器２０の内壁面２０ｂへ押し付けてプレート容器２０に十分に密着させることができると共に、二つの吸着材１４の間を押し広げて二つの吸着材１４の間にＮＨ_３流路６０を形成することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る化学蓄熱装置の構成について説明する。第２実施形態に係る化学蓄熱装置は、第１実施形態に係る化学蓄熱装置１０と同様、反応器１１と、吸着器１２と、導入管１５と、を備える。第２実施形態に係る化学蓄熱装置においては、吸着材１４及び押圧部材が一体的にプレート容器２０に挿入されるのではなく、吸着材１４が収容された状態のプレート容器２０に押圧部材が後から挿入される点で、第１実施形態に係る化学蓄熱装置１０とは異なる。具体的な構成として、第２実施形態に係る化学蓄熱装置では、吸着材構造体２６が、断面楕円形状の押圧部材３０の代わりに断面矩形形状の押圧部材を有している。また、第２実施形態に係る化学蓄熱装置では、吸着材１４に切欠き部が形成されている。以下、詳細に説明する。

図５は、第２実施形態に係る化学蓄熱装置が備える吸着器１２において、プレート容器２０に収容された吸着材構造体２６を示す概略断面図であり、図４に対応する図である。図５に示すように、本実施形態において、吸着材構造体２６は、二つの固体状の吸着材１４と、押圧部材４０と、を有している。図５の（ａ）に示すように、本実施形態において、プレート容器２０の内部には、切欠き部１４ａが二つずつ形成された二つの吸着材１４が挿入及び収容される。プレート容器２０の内部に各吸着材１４が収容された状態で、各吸着材１４の各切欠き部１４ａは、互いに向かい合っている。このとき、押圧部材４０は、プレート容器２０の内部に収容されていない。すなわち、二つの吸着材１４は、それぞれプレート容器２０に押し付けられない非押圧状態となっている。

図５の（ｂ）に示すように、各吸着材１４が収容された状態のプレート容器２０の内部に、断面矩形形状の押圧部材４０が挿入される。押圧部材４０は、一対の支持部材２１の間でプレート容器２０が延びる方向に向かって延在している。押圧部材４０は、切欠き部１４ａの位置でプレート容器２０の一端から挿入され、プレート容器２０の内部へ押し込まれる。これにより、一方の吸着材１４の位置が、プレート容器２０の内部において中央側から外側へ向かってずらされて、プレート容器２０の内壁面２０ｂに押し付けられる。これにより、押圧部材４０によって、二つの吸着材１４は、それぞれプレート容器２０に押し付けられた押圧状態となる。各吸着材１４は、プレート容器２０の内壁面２０ｂと密着する。

また、一方の吸着材１４の位置が、プレート容器２０の内部において中央側から外側へ向かってずらされることにより、各吸着材１４が互いに引き離され、各吸着材１４の間における空間が押し広げられる。これにより、各吸着材１４の間にＮＨ_３が流通するＮＨ_３流路６０が形成される。

以上、本実施形態に係る化学蓄熱装置にあっても、二つの吸着材１４が収容された状態のプレート容器２０の内部に押圧部材４０が挿入されることで、一方の吸着材１４の位置をずらして二つの吸着材１４をプレート容器２０の内壁面２０ｂへ押し付けてプレート容器２０に十分に密着させることができるので、吸着材１４と外気との熱交換の効率を高めることができる。さらに、一方の吸着材１４の位置をずらして二つの吸着材１４の間にＮＨ_３流路６０を形成することができるので、このＮＨ_３流路６０をＮＨ_３が流通することにより、ＮＨ_３がプレート容器２０の内部全体に行き渡るまでの時間を短縮することができ、吸着材１４に好適に反応媒体を吸着させることができる。

また、本実施形態に係る化学蓄熱装置にあっても、二つの吸着材１４がそれぞれプレート容器２０の内壁面２０ｂに押し付けられない非押圧状態であるときに、二つの吸着材１４がプレート容器２０の内部に収容される。よって、二つの吸着材１４をプレート容器２０の内部に収容し易くすることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る化学蓄熱装置の構成について説明する。第３実施形態に係る化学蓄熱装置は、第１実施形態に係る化学蓄熱装置１０と同様、反応器１１と、吸着器１２と、導入管１５と、を備える。第３実施形態に係る化学蓄熱装置においては、各吸着材１４及び押圧部材が一体的にプレート容器２０に挿入されるのではなく、吸着材１４が収容された状態のプレート容器２０に押圧部材が後から挿入される点で、第１実施形態に係る化学蓄熱装置１０とは異なる。具体的な構成として、第３実施形態に係る化学蓄熱装置では、吸着材構造体２６が、断面楕円形状の押圧部材３０の代わりに断面円形状の押圧部材を有している。また、第３実施形態に係る化学蓄熱装置では、吸着材１４の形状が断面矩形状ではなく断面三角形状であり、各吸着材１４の間にスペーサが設けられている。以下、詳細に説明する。

図６は、第３実施形態に係る化学蓄熱装置が備える吸着器１２において、プレート容器２０に収容された吸着材構造体２６を示す概略断面図であり、図４に対応する図である。図６の（ａ）に示すように、本実施形態において、プレート容器２０の内部には、断面三角形状の二つの吸着材１４が断面矩形形状のスペーサ５０と共に挿入及び収容される。プレート容器２０の内部に各吸着材１４及びスペーサ５０が収容された状態で、各吸着材１４は、互いの斜面１４ｂがスペーサ５０を介して対向するように配置されており、スペーサ５０は、各吸着材１４によって挟まれている。一方の吸着材１４は、他方の吸着材１４よりも小さい。他方の吸着材１４の位置は固定される。このとき、押圧部材５２は、プレート容器２０の内部に収容されていない。すなわち、二つの吸着材１４は、それぞれプレート容器２０に押し付けられない非押圧状態となっている。

図６の（ｂ）に示すように、各吸着材１４及びスペーサ５０が収容された状態のプレート容器２０の内部における一方の吸着材１４とプレート容器２０の内側面との間の空間に、断面円形状（円柱状）の押圧部材５２が挿入される。押圧部材５２は、一対の支持部材２１の間でプレート容器２０が延びる方向に向かって延在している。プレート容器２０の内部に押圧部材５２が挿入されることにより、スペーサ５０に対する一方の吸着材１４の位置がずらされて、プレート容器２０の内壁面２０ｂに押し付けられる。これにより、押圧部材５２によって、二つの吸着材１４は、それぞれプレート容器２０に押し付けられた押圧状態となる。各吸着材１４は、プレート容器２０の内壁面２０ｂに密着する。

また、スペーサ５０に対する一方の吸着材１４の位置がずらされることにより、各吸着材１４が互いに引き離され、各吸着材１４の間における空間が押し広げられる。これにより、各吸着材１４の間にＮＨ_３が流通するＮＨ_３流路６０が形成される。

以上、本実施形態に係る化学蓄熱装置にあっても、二つの吸着材１４が収容された状態のプレート容器２０の内部に、スペーサ５０に対する吸着材１４の位置をずらすように押圧部材５２が挿入されることで、二つの吸着材１４は、押圧部材５２によりそれぞれプレート容器２０の内壁面２０ｂに押し付けられるので、吸着材１４をプレート容器２０に十分に密着させることができ、吸着材１４と外気との熱交換の効率を高めることができる。さらに、押圧部材５２により、二つの吸着材１４の間にＮＨ_３を流通させるためのＮＨ_３流路６０が形成されるので、このＮＨ_３流路６０をＮＨ_３が流通することにより、ＮＨ_３がプレート容器２０の内部全体に行き渡るまでの時間を短縮することができ、吸着材１４に好適にＮＨ_３を吸着させることができる。

また、本実施形態に係る化学蓄熱装置にあっても、二つの吸着材１４がそれぞれプレート容器２０の内壁面２０ｂに押し付けられない非押圧状態であるときに、二つの吸着材１４がプレート容器２０の内部に収容される。よって、二つの吸着材１４をプレート容器２０の内部に収容し易くすることができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る化学蓄熱装置の構成について説明する。第４実施形態に係る化学蓄熱装置は、第１実施形態に係る化学蓄熱装置１０と同様、反応器１１と、吸着器１２と、導入管１５と、を備える。第４実施形態に係る化学蓄熱装置では、吸着材構造体２６が、断面楕円形状の押圧部材３０の代わりに押圧部材として機能する多孔体を有している点で、第１実施形態に係る化学蓄熱装置１０とは異なる。以下、詳細に説明する。

図７は、第４実施形態に係る化学蓄熱装置が備える吸着器を組み立てる様子を示す概略断面図である。図７に示すように、吸着材構造体２６は、二つの吸着材１４と、多孔体２７と、を有している。多孔体２７は、各吸着材１４によって挟まれた状態で、各プレート容器２０の一端側から支持部材２１の貫通孔２１ａを介して各プレート容器２０の内部へ挿入される。

多孔体２７は、例えば気孔が多く開けられた金属ウール等の金属多孔体であり、弾性を有している。多孔体２７は、プレート容器２０の内部において、各吸着材１４を中央側から外側へ向かって押し付ける。これにより、プレート容器２０の内部において、各吸着材１４は、伝熱フィン２２が固定された外壁面２０ａの反対側の内壁面２０ｂに密着する。すなわち、多孔体２７は、プレート容器２０の内壁面２０ｂに吸着材１４を押し付け、吸着材１４をプレート容器２０に密着させる押圧部材として機能する。また、多孔体２７は、気孔が多く開けられていることにより、ＮＨ_３が流通するＮＨ_３流路（反応媒体流路）として機能する。

以上、本実施形態に係る化学蓄熱装置にあっても、二つの吸着材１４は、多孔体２７によりそれぞれプレート容器２０の内壁面２０ｂに押し付けられるので、吸着材１４をプレート容器２０に十分に密着させることができ、吸着材１４と外気との熱交換の効率を高めることができる。さらに、多孔体２７により、二つの吸着材１４の間にＮＨ_３流路が形成されるので、このＮＨ_３流路をＮＨ_３が流通することにより、プレート容器２０の内部全体に行き渡るまでの時間を短縮することができ、吸着材１４に好適にＮＨ_３を吸着させることができる。以上より、吸着材１４と外気との熱交換の効率を高めると共に、吸着材１４に好適にＮＨ_３を吸着させることができる。

また、多孔体２７は、二つの吸着材１４の間に配置された弾性を有する部材であるので、多孔体２７の弾性力によって、二つの吸着材１４をそれぞれプレート容器２０の内壁面２０ｂに簡単かつ好適に押し付けることができると共に、ＮＨ_３流路を適切に形成することができる。

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。

例えば、吸着材構造体２６は、多孔体２７の代わりにバネを有してもよい。この場合、バネの弾性により、各吸着材１４をプレート容器２０の内部において中央側から外側に好適に押し付けることができる。また、バネの弾性により、各吸着材１４の間を押し広げて、各吸着材１４の間にＮＨ_３流路を形成することができる。

上記実施形態において、固体の吸着材１４は粉末状の物質を固めて形成した成形体であるとしたが、これに限られない。例えば、固体の吸着材１４は、粘性のある物質を固めて形成してもよい。

上記実施形態において、プレート容器２０の一端側にヘッダ部２５を備えているとしたが、ヘッダ部２５を備えずに、導入管１５を分岐させて各プレート容器２０へと直接接続してもよい。

上記第２及び第３実施形態において、吸着材１４が収容された状態のプレート容器２０に押圧部材が後から挿入されることにより、一方の吸着材１４の位置をずらすとしたが、一方の吸着材１４だけでなく他方の吸着材１４の位置も共にずらしてもよい。

上記第３実施形態において、一方の吸着材１４は、他方の吸着材１４よりも小さいとしたが、これに限られず、例えば各吸着材１４の大きさが同じであってもよい。また、他方の吸着材１４の位置は固定されていなくてもよい。また、各吸着材１４及びスペーサ５０が収容された状態のプレート容器２０の内部に挿入される押圧部材５２は、複数であってもよい。

反応器１１に導入される反応媒体は、ＮＨ_３に限られず、例えばＣＯ_２としても良い。この場合には、ＣＯ_２と化学反応させる反応材としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａО、Ｃａ（ＯＨ）_２、Ｍｇ（ＯＨ）_２、Ｆｅ（ＯＨ）_２、Ｆｅ（ＯＨ）_３、ＦｅＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４等を使用することができる。

ＮＨ_３等の反応媒体を吸着材１４に吸着する方法としては、物理吸着に限られず、化学吸着等であっても良い。

反応器１１は、熱交換器４が配置された位置における排気管３の周囲に配置されているとしたが、これに限られない。例えば、酸化触媒５が配置された位置における排気管３の周囲に配置されてもよい。この場合、酸化触媒５が、反応器１１が配置された部分に対応する排気管３の内部に設けられた加熱対象物となる。即ち、反応器１１は、熱交換器４を加熱するものに限られず、例えば排気管３の酸化触媒５等、エンジン２の排気系に設けられた他の部分を加熱するものにも適用可能である。また、反応器１１は、加熱対象物の内部に配置されてもよい。また、反応器１１は、排気管３における加熱対象物が存在しない部分を加熱するものにも適用可能である。

１０…化学蓄熱装置、１１…反応器、１２…吸着器、１３…反応材、１４…吸着材、２０…プレート容器（容器）、２０ｂ…内壁面、２６…吸着材構造体、２７…多孔体（押圧部材、反応媒体流路）、３０，４０，５２…押圧部材、５０…スペーサ、６０…ＮＨ_３流路（反応媒体流路）。

Claims (6)

1. 反応媒体と化学反応して熱を発生させる反応材を有する反応器と、
   前記反応器と接続され、前記反応媒体を吸着する吸着器と、
   を備え、
   前記吸着器は、容器と、前記容器の内部に収容された吸着材構造体と、を有し、
   前記吸着材構造体は、前記反応媒体の吸着による保持及び脱離が可能な少なくとも二つの固体状の吸着材と、前記二つの吸着材をそれぞれ前記容器の内壁面に押し付けて、前記二つの吸着材の間に前記反応媒体を流通させるための反応媒体流路を形成する押圧部材と、を有する、化学蓄熱装置。
2. 前記押圧部材は、前記二つの吸着材をそれぞれ前記容器の内壁面に押し付けない非押圧状態から、前記二つの吸着材をそれぞれ前記容器の内壁面に押し付ける押圧状態へ変化させるための部材であり、
   前記二つの吸着材は、前記押圧部材が前記非押圧状態であるときに、前記容器の内部に収容される、
   請求項１に記載の化学蓄熱装置。
3. 前記押圧部材は、断面楕円形状を有すると共に、前記二つの吸着材の間に前記押圧部材の軸心周りに回転可能に配置されている、
   請求項２に記載の化学蓄熱装置。
4. 前記押圧部材は、前記二つの吸着材が収容された状態の前記容器の内部に挿入されることで、前記二つの吸着材をそれぞれ前記容器の内壁面に押し付けて、前記二つの吸着材の間に前記反応媒体流路を形成する、
   請求項２に記載の化学蓄熱装置。
5. 前記二つの吸着材は、断面三角形状を有すると共に、前記容器の内部において互いの斜面がスペーサを介して対向するように配置されており、
   前記押圧部材は、前記スペーサに対する前記吸着材の位置をずらすように前記二つの吸着材が収容された状態の前記容器の内部に挿入されることで、前記二つの吸着材をそれぞれ前記容器の内壁面に押し付けて、前記二つの吸着材の間に前記反応媒体流路を形成する、
   請求項４に記載の化学蓄熱装置。
6. 前記押圧部材は、前記二つの吸着材の間に配置された弾性を有する部材である、
   請求項１に記載の化学蓄熱装置。

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