JP2017194043A - 化学蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反応材の再生を十分に行うことができると共に、加熱対象を十分に加熱することができ、且つ、装置のコンパクト化を図ることができる化学蓄熱装置を提供する。
【解決手段】第１の接続部４０Ａにおいては、オイル流通系３０に対する第１の接続流路４１の第１の開口部４１ａと、排ガス流通系１５に対する第２の接続流路４２の第２の開口部４２ａとは、積層方向から見た場合に、互いに異なる位置に配置されている。第１の接続部４０Ａの側面４０Ａｂに第１の開口部４１ａが形成され、積層方向から見て側面４０Ａｂとは異なる位置に配置された側面４０Ａｃに第２の開口部４２ａが形成されている。第１の接続部４０Ａにて反応器１２の一つの側面４５において二つの流通系１５，３０を接続することができる。これにより、配管構成を簡素化することができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、化学蓄熱装置に関する。

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、水との化学反応により発熱し脱水反応により吸熱する蓄熱材が収納された反応容器と、液体の水が貯留された凝縮容器とを備えている。エンジンオイルの温度が例えば４０℃以下の場合には、凝縮容器に貯留されている水が第１流路を通じて反応容器へ向かい、ノズルから反応容器の蓄熱材に噴霧される。すると、蓄熱材が化学反応により発熱し（発熱反応）、その熱エネルギーによってエンジンオイルが加熱される。一方、エンジンオイルが高温になると、脱水反応によって蓄熱材から水蒸気が発生し（再生反応）、第２流路を通じて凝縮して液体の水となって凝縮容器に戻る。

特開２０１０−２３０２６８号公報

上記従来技術においては、エンジンオイルの熱により蓄熱材（反応材）の再生を行っているが、エンジンオイルの熱だけでは蓄熱材を再生するための熱量が不足し、結果的に蓄熱材の再生が不十分になるおそれがある。また、上記従来技術においては、水と蓄熱材との化学反応により発生する熱によってエンジンオイル（加熱対象）を加熱しているが、水と蓄熱材との化学反応により発生する熱だけでは、エンジンオイルを十分に加熱することができない場合もある。更に、反応器に複数の配管が接続される化学蓄熱装置においては、配管接続を簡素化することで装置をコンパクトにすることが求められていた。

本発明の目的は、反応材の再生を十分に行うことができると共に、加熱対象を十分に加熱することができ、且つ、装置のコンパクト化を図ることができる化学蓄熱装置を提供することである。

本発明の一態様は、内燃機関を搭載した装置に具備され、加熱対象を加熱する化学蓄熱装置において、反応媒体が供給されると反応媒体との化学反応により発熱すると共に熱が与えられると反応媒体が脱離する反応材を含む反応器と、反応媒体を貯蔵する貯蔵器と、反応器と貯蔵器との間で反応媒体を流通させる反応媒体流通系と、反応器へ加熱対象を供給すると共に、反応器から加熱対象を流出させる加熱対象流通系と、反応器へ内燃機関から排出される排ガスを供給すると共に、反応器から排ガスを流出させる排ガス流通系と、を備え、反応器では、反応材が充填されて反応媒体が流れる反応媒体流路と、加熱対象が流れる加熱対象流路と、排ガスが流れる排ガス流路と、が互いに積層され、反応媒体、加熱対象、及び排ガスの何れかをそれぞれ第１の流体、第２の流体、及び第３の流体とした場合、反応器の一側面には、第１の流体の流通系と第１の流体の流路とを接続する第１の接続流路と、第２の流体の流通系と第２の流体の流路とを接続する第２の接続流路と、を備える第１の接続部が形成され、第１の流体の流通系に対する第１の接続流路の第１の開口部と、第２の流体の流通系に対する第２の接続流路の第２の開口部とは、積層方向から見た場合に、互いに異なる位置に配置され、反応器の他側面では、第３の流体の流通系と流路とが接続される。

このような化学蓄熱装置においては、反応器が反応媒体流路及び加熱対象流路に加えて排ガス流路を備えている。従って、高温の排ガスの熱を利用して、反応材から反応媒体を脱離させる、いわゆる反応材の再生を行うことが可能となる。これにより、反応材の再生を十分に行うことができる。また、高温の排ガスの熱を利用して加熱対象を加熱することが可能となる。これにより、加熱対象を十分に加熱することができる。また、反応器の一側面には、第１の流体の流通系と第１の流体の流路とを接続する第１の接続流路と、第２の流体の流通系と第２の流体の流路とを接続する第２の接続流路と、を備える第１の接続部が形成されている。このような第１の接続部においては、第１の流体の流通系に対する第１の接続流路の第１の開口部と、第２の流体の流通系に対する第２の接続流路の第２の開口部とは、積層方向から見た場合に、互いに異なる位置に配置されている。また、反応器の他側面では、第３の流体の流通系と第３の流体の流路とが接続される。以上のような構成によって、第１の接続部にて反応器の一つの側面において二つの流通系を接続することができる。これにより、配管構成を簡素化することができ、装置のコンパクト化を図ることができる。

第１の開口部と第２の開口部とは、互いに交差する方向へ開口していてよい。この場合には、第１の開口部と第２の開口部とが同方向へ開口する場合に比して、各開口部の幅を広く確保することができる。

例えば、第１の流体は、加熱対象及び排ガスの何れか一方であり、第２の流体は、加熱対象及び排ガスの何れか他方であり、第３の流体は反応媒体であってよい。

反応器における一側面と対向する側面には、第１の流体の流通系と第１の流体の流路とを接続する第３の接続流路と、第２の流体の流通系と第２の流体の流路とを接続する第４の接続流路と、を備える第２の接続部が形成されてよい。この場合には、対向する側面側においても一つの側面で二つの流通系を接続することができるため、更に配管構成を簡素化することができる。

第１の接続部における第１の接続流路及び第２の接続部における第３の接続流路を結ぶ直線と、第１の接続部における第２の接続流路及び第２の接続部における第４の接続流路を結ぶ直線とは、積層方向から見たときに互いに交差する位置関係にあってよい。この場合には、各流路内で流体を均一に分散させ易くなる。

本発明によれば、反応材の再生を十分に行うことができると共に、加熱対象を十分に加熱することができ、且つ、装置のコンパクト化を図ることができる化学蓄熱装置が提供される。

本発明の実施形態に係る化学蓄熱装置を備えたエンジンオイル循環システムを排気浄化システムと共に示す概略構成図である。 図１に示された反応器の縦断面図である。 図１に示された反応器の接続部及び本体部を示す斜視図である。 図１に示された反応器の平面図である。 比較例に係る反応器の斜視図である。 実施形態及び比較例に係る反応器の縦断面図である。 変形例に係る化学蓄熱装置の反応器の斜視図である。 変形例に係る化学蓄熱装置の反応器の平面図である。

以下、本発明の実施形態について、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、本発明の第１実施形態に係る化学蓄熱装置を備えたエンジンオイル循環システムを排気浄化システムと共に示す概略構成図である。図１において、排気浄化システム１及びエンジンオイル循環システム２は、内燃機関であるディーゼルエンジン３（以下、単にエンジン３という）を搭載した車両Ｓに具備されている。

排気浄化システム１は、エンジン３から排出される排ガスに含まれる有害物質（環境汚染物質）を浄化する。排気浄化システム１は、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ：DieselOxidation Catalyst）４と、ディーゼル排気微粒子除去フィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）５と、選択還元触媒（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）６とを備えている。

ＤＯＣ４、ＤＰＦ５及びＳＣＲ６は、エンジン３と接続された排気通路７に上流側から下流側に向けて順に配設されている。ＤＯＣ４は、排ガス中に含まれるＨＣ及びＣＯ等を酸化して浄化する。ＤＰＦ５は、排ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集することにより、排ガスからＰＭを取り除く。ＳＣＲ６は、尿素またはアンモニア（ＮＨ_３）によって、排ガス中に含まれるＮＯｘを還元して浄化する。

エンジンオイル循環システム２は、エンジン３内の各部を潤滑するためのエンジンオイルを循環させる。エンジンオイル循環システム２は、オイルパン８と、オイルポンプ９と、オイルクーラ１０とを備えている。オイルパン８は、エンジンオイルを溜めておく。エンジン３内の各部を流れたエンジンオイルは、オイルパン８に戻る。オイルポンプ９は、オイルパン８に溜められたエンジンオイルを吸い上げてエンジン３に向けて圧送する。オイルクーラ１０は、エンジンオイルの温度が高くなり過ぎたときに、冷却水によりエンジンオイルを所定温度に冷却する。なお、エンジンオイルを冷却する理由は、エンジンオイルの過昇温による劣化を防ぐためである。

また、エンジンオイル循環システム２は、エンジンオイルの早期昇温を可能とする化学蓄熱装置１１を備えている。化学蓄熱装置１１は、電力等の外部エネルギーを必要とせずに、エンジンオイルを加熱（暖機）する。具体的には、化学蓄熱装置１１は、排ガスの熱により反応器１２の反応材１８（後述）から反応媒体を脱離させ、その脱離した反応媒体を吸着器１３（後述）に蓄えると共に、反応媒体を反応器１２に供給して反応材１８と反応媒体とを化学反応させ、その時の反応熱によりエンジンオイルを加熱する。即ち、化学蓄熱装置１１は、可逆的な化学反応を利用して、エンジンオイルからの熱を蓄えると共にエンジンオイルに熱を供給する装置である。本実施形態では、反応媒体はアンモニア（ＮＨ_３）である。

化学蓄熱装置１１は、反応器１２と、吸着器１３と、ＮＨ_３流通系１４（反応媒体流通系）と、排ガス流通系１５と、オイル流通系３０と、を備えている。反応器１２は、例えばエンジン３の外壁面に取り付けられ固定されている。

反応器１２は、ＮＨ_３が供給されるとＮＨ_３との化学反応により発熱すると共に排ガス（後述）の熱が与えられるとＮＨ_３を脱離する反応材１８を含んでいる。反応材１８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。Ｍは、Ｍｇ、ＣａまたはＳｒ等のアルカリ土類金属、若しくはＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｕまたはＺｎ等の遷移金属である。Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒまたは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。

吸着器１３は、ＮＨ_３を貯蔵する貯蔵器である。吸着器１３は、ＮＨ_３の物理吸着及び脱離が可能な吸着材１９を含んでいる。吸着材１９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、ナノカーボンまたはゼオライト等が用いられる。なお、ＮＨ_３は吸着材１９に化学吸着されてもよい。

ＮＨ_３流通系１４は、反応器１２と吸着器１３との間でＮＨ_３を流通させる。ＮＨ_３流通系１４は、反応器１２と吸着器１３とを接続し、ＮＨ_３が双方向に流れるＮＨ_３配管２０と、このＮＨ_３配管２０に配設され、ＮＨ_３の流路を開閉する電磁式のバルブ２１とを有している。

排ガス流通系１５は、排気通路７から反応器１２に向けて排ガスを供給すると共に、反応器１２から排ガスを流出させる。排ガス流通系１５は、排気通路７におけるＤＰＦ５の下流側と反応器１２とを接続し、排気通路７から反応器１２に排ガスが流れる排ガス配管２２と、反応器１２と排気通路７におけるＤＯＣ４の上流側とを接続し、反応器１２から排気通路７に排ガスが流れる排ガス配管２３と、排ガス配管２２に配設され、排ガスの流路を開閉する電磁式のバルブ２４とを有している。

オイル流通系３０は、オイルクーラ１０から反応器１２へ加熱対象であるエンジンオイルを供給すると共に、反応器１２からエンジンオイルを流出させる。オイル流通系３０は、オイルクーラ１０と反応器１２とを接続し、オイルクーラ１０から反応器１２にエンジンオイルが流れるオイル配管１６と、反応器１２とエンジン３とを接続し、反応器１２からエンジン３にエンジンオイルが流れるオイル配管１７と、を有している。

反応器１２は、エンジンオイルが流れるオイル配管１６を介してオイルクーラ１０と接続されていると共に、エンジンオイルが流れるオイル配管１７を介してエンジン３と接続されている。反応器１２は、エンジンオイルに対して熱交換可能に配置されている。

図２は、反応器１２の概略的な縦断面図である。図２において、反応器１２は、直方体形状を呈している。反応器１２は、反応材１８が充填されて反応媒体であるＮＨ_３が流れる複数の反応媒体流路２５と、エンジンオイルが流れる複数のオイル流路２６（加熱対象流路）と、排ガスが通る複数の排ガス流路２７と、反応媒体流路２５、オイル流路２６及び排ガス流路２７を収容する筐体２８とを有している。筐体２８は、例えばＮＨ_３及び排ガスに対して耐腐食性を有する金属材料（例えばステンレス鋼）で形成されている。

反応媒体流路２５、オイル流路２６及び排ガス流路２７は、交互に積層されている。具体的には、排ガス流路２７上にはオイル流路２６が積層され、オイル流路２６上には反応媒体流路２５が積層されている。オイル流路２６は、反応媒体流路２５に隣接して配置されている。排ガス流路２７は、反応媒体流路２５及びオイル流路２６に隣接して配置されている。

筐体２８には、ＮＨ_３配管２０が接続されている。オイル流路２６は、エンジンオイルと反応材１８との熱交換を促進させるための複数のフィンを有している。排ガス流路２７は、排ガスと反応材１８及びエンジンオイルとの熱交換を促進させるための複数のフィンを有している。

反応器１２において、オイル流路２６をエンジンオイルが流れる方向と排ガス流路２７を排ガスが流れる方向とは、平行である。また、エンジンオイルが流れる方向と排ガスが流れる方向とは、同じ方向であるが、逆方向であってもよい。ただし、エンジンオイルが流れる方向と排ガスが流れる方向は、特に限定されない。

図１に戻り、化学蓄熱装置１１において、エンジン３の起動直後におけるエンジンオイルの温度が低いときは、バルブ２１が開弁されると、吸着器１３と反応器１２との圧力差によって、吸着器１３の吸着材１９からＮＨ_３が脱離し、そのＮＨ_３がＮＨ_３配管２０を通って反応器１２に供給される。そして、反応器１２の反応材１８（例えばＭｇＢｒ_２）とＮＨ_３とが化学反応（化学吸着）して熱が発生する。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１２内において、反応材１８から発生した熱がエンジンオイルに伝えられ、エンジンオイルが加熱（暖機）される。暖められたエンジンオイルは、オイル配管１７を通ってエンジン３内の各部に送られる。
ＭｇＢｒ_２＋_ｘＮＨ_３ ⇔ Ｍｇ（ＮＨ_３）_ｘＢｒ_２＋熱 …（Ａ）

その後、高温の排ガスが排ガス配管２２を通して反応器１２に供給されると、排ガスの熱が反応材１８に与えられることで、反応材１８からＮＨ_３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。このとき、バルブ２１が開弁されると、反応器１２と吸着器１３との圧力差によって、ＮＨ_３がＮＨ_３配管２０を通って吸着器１３に戻り、吸着器１３の吸着材１９に物理吸着される。これにより、ＮＨ_３が吸着器１３に回収されることとなる。また、例えば、排ガスの温度が再生温度以上になったときは、高温の排ガスの熱を利用してエンジンオイルを加熱してもよい。

図３（ｂ）に示すように、第１の接続部４０Ａ及び（後述の）第２の接続部４０Ｂが取り付けられる前段階における反応器１２（以降、当該部分を本体部５０と称する）の筐体２８は、図３（ｂ）に示すように、直方体の箱状をなしている。図に示すようなＸＹＺ座標系を設定した場合、反応器１２の本体部５０の筐体２８は、Ｘ軸正側の側面２８ａ、Ｘ軸負側の側面２８ｂ、Ｙ軸正側の側面２８ｃ、Ｙ軸負側の側面２８ｄ、Ｚ軸正側の側面２８ｅ、Ｚ軸負側の側面２８ｆを備えている。また、筐体２８のＸ軸正側の側面２８ａに排ガス流路２７及びオイル流路２６の入口部が形成され、Ｘ軸負側の側面２８ｂに排ガス流路２７及びオイル流路２６の出口部が形成される。

図４に示すように、本実施形態に係る化学蓄熱装置１１において、反応器１２の一側面４５には、第１の接続部４０Ａが形成される。反応器１２における一側面４５と対向する側面４６には、第２の接続部４０Ｂが形成される。本実施形態では、接続部４０Ａ，４０Ｂとして、反応器１２の本体部５０に取り付けるアタッチメントタイプのものを例示している。第１の接続部４０Ａは、本体部５０の筐体２８におけるＸ軸正側の側面２８ａに取り付けられる。第２の接続部４０Ｂは、本体部５０の筐体２８におけるＸ軸負側の側面２８ｂに取り付けられる。接続部４０Ａ，４０Ｂは、三角柱状の形状をなしており（図３（ａ）参照）、筐体２８に取り付けられる側面４０Ａａ，４０Ｂａと、各配管に取り付けられる側面４０Ａｂ，４０Ａｃ，４０Ｂｂ，４０Ｂｃと、を備えている。側面４０Ａｂと側面４０Ａｃとがなす角度は限定されないが、鈍角をなしていることが好ましい。側面４０Ｂｂと側面４０Ｂｃとがなす角度は限定されないが、鈍角をなしていることが好ましい。

接続部４０Ａ，４０Ｂ取付後の反応器１２においては、第１の接続部４０Ａの側面４０Ａｂ，４０Ａｃが反応器１２の側面４５（一側面）をなしている。また、第２の接続部４０Ｂの側面４０Ｂｂ，４０Ｂｃが反応器１２の側面４６（対向する側面）をなしている。なお、接続部４０Ａ，４０Ｂの取付後の反応器１２の「側面」とは、反応器１２に対してＸＹＺ座標の六方向を設定した場合に、いずれかの方向に配置された側面を指している。すなわち、側面４０Ａｂ，４０Ａｃは平面の数としては二面であるが、反応器１２全体としては、Ｘ軸正側に配置された面であるため、反応器１２の一つの側面４５として数える。同様に、側面４０Ｂｂ，４０Ｂｃは平面の数としては二面であるが、反応器１２全体としては、Ｘ軸負側に配置された面であるため、反応器１２の一つの側面４６として数える。なお、接続部４０Ａ，４０Ｂによって形成される側面４５，４６の形状は特に限定されず、例えば三角形状の先端部を平面とすることで台形形状としてもよく、丸み付けをすることで円弧状の形状としてもよい。

図３（ａ）を参照して、第１の接続部４０Ａの詳細な構成について説明する。なお、図３（ａ）では第１の接続部４０Ａのみが示されているが、第２の接続部４０Ｂも同様の構成を有している。図３（ａ）に示すように、第１の接続部４０Ａは、オイル流通系３０とオイル流路２６とを接続する接続流路（第１の接続部の第１の接続流路、第２の接続部の第３の接続流路）４１と、排ガス流通系１５と排ガス流路２７とを接続する接続流路（第１の接続部の第３の接続流路、第２の接続部の第４の接続流路）４２と、を備える。オイル流通系３０に対する接続流路４１の第１の開口部４１ａは、側面４０Ａｂに形成される。排ガス流通系１５に対する接続流路４２の第２の開口部４２ａは、側面４０Ａｃに形成される。すなわち、第１の開口部４１ａ及び第２の開口部４２ａは、反応器１２としては、一つの側面４５に配置されている。また、第１の開口部４１ａと、第２の開口部４２ａとは、積層方向（Ｚ軸方向）から見た場合に、互いに異なる位置に配置される。なお、「互いに異なる位置に配置される」とは、第１の開口部４１ａと第２の開口部４２ａとが全く重なることなく、完全に離間していてもよく、開口部４１ａと第２の開口部４２ａとが一部重なる部分があってもよい。また、側面４０Ａｂと側面４０Ａｃとが互いに交差しているため、第１の開口部４１ａと第２の開口部４２ａとは、互いに交差する方向へ開口している。本体部５０の側面２８ａのオイル流路２６の開口部に対する接続流路４１の開口部は、側面４０Ａａに形成される。本体部５０の側面２８ａの排ガス流路２７の開口部に対する接続流路４２の開口部は、側面４０Ａａに形成される。従って、第１の接続部４０Ａを本体部５０に接続することで、接続流路４１とオイル流路２６とが連通し、接続流路４２と排ガス流路２７とが連通する。なお、第２の接続部４０Ｂも第１の接続部４０Ａと同趣旨の構成を備えているため、説明を省略する。

図４へ戻り、反応器１２と各種配管の接続関係について説明する。図４に示すように、第１の接続部４０Ａの側面４０Ａｂには、エンジンオイルを反応器１２に供給するオイル配管１６が接続されている。第１の接続部４０Ａの側面４０Ａｃには、排ガスを反応器１２に供給する排ガス配管２２が接続されている。すなわち、流体の供給側におけるオイル配管１６及び排ガス配管２２は、反応器１２における同一の側面４５に接続される。第２の接続部４０Ｂの側面４０Ｂｂには、エンジンオイルを反応器１２から流出させるオイル配管１７が接続されている。第２の接続部４０Ｂの側面４０Ｂｃには、排ガスを反応器１２から流出させる排ガス配管２３が接続されている。すなわち、流体の流出側におけるオイル配管１７及び排ガス配管２３は、反応器１２における同一の側面４６に接続される。反応器１２の他側面であるＹ軸正側の側面２８ｃでは、ＮＨ_３流通系１４であるＮＨ_３配管２０が接続されている。以上のように、反応器１２に対して、三つの側面に各種配管が接続された構成となっている。

また、以上のような接続関係により、第１の接続部４０Ａにおける接続流路４１及び第２の接続部４０Ｂにおける接続流路４１を結ぶ直線Ｌ１と、第１の接続部４０Ａにおける接続流路４２及び第２の接続部４０Ｂにおける接続流路４２を結ぶ直線Ｌ２とは、積層方向から見たときに互いに交差する位置関係となる。

次に、本実施形態に係る化学蓄熱装置１１の作用・効果について説明する。

図５を参照して、比較例に係る化学蓄熱装置の反応器１１２について説明する。反応器１１２では、Ｘ軸正側の側面２８ａにエンジンオイルを供給するためのオイル配管１６が接続され、Ｘ軸負側の側面２８ｂにエンジンオイルを流出させるためのオイル配管１７が接続される。また、Ｙ軸正側の側面２８ｃに排ガスを供給するための排ガス配管２２が接続され、Ｙ軸負側の側面２８ｄに排ガスを流出させるための排ガス配管２３が接続される。また、Ｚ軸正側の側面２８ｅにＮＨ_３を供給するためのＮＨ_３配管２０が接続される。このような反応器１１２では、側面２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，２８ｅの５面に配管が接続されている。従って、配管接続が複雑化し、装置のサイズが大きくなるという問題があった。

これに対して、本実施形態に係る化学蓄熱装置１１においては、反応器１２が反応媒体流路２５及びオイル流路２６に加えて排ガス流路２７を備えている。従って、高温の排ガスの熱を利用して、反応材１８からＮＨ_３を脱離させる、いわゆる反応材１８の再生を行うことが可能となる。これにより、反応材１８の再生を十分に行うことができる。また、高温の排ガスの熱を利用してエンジンオイルを加熱することが可能となる。これにより、エンジンオイルを十分に加熱することができる。また、反応器１２の一側面４５には、エンジンオイルのオイル流通系３０とオイル流路２６とを接続する接続流路４１と、排ガス流通系１５と排ガス流路２７とを接続する接続流路４２と、を備える第１の接続部４０Ａが形成されている。このような第１の接続部４０Ａにおいては、オイル流通系３０に対する接続流路４１の第１の開口部４１ａと、排ガス流通系１５に対する接続流路４２の第２の開口部４２ａとは、積層方向（Ｚ軸方向）から見た場合に、互いに異なる位置に配置されている。本実施形態では、第１の接続部４０Ａの側面４０Ａｂに第１の開口部４１ａが形成され、積層方向から見て側面４０Ａｂとは異なる位置に配置された側面４０Ａｃに第２の開口部４２ａが形成されている。また、反応器１２のＹ軸正側の側面２８ｃでは、ＮＨ_３流通系１４とＮＨ_３配管２０とが接続される。以上のような構成によって、第１の接続部４０Ａにて反応器１２の一つの側面４５において二つの流通系１５，３０を接続することができる。これにより、配管構成を簡素化することができ、装置のコンパクト化を図ることができる。図５に示す比較例では、五つの側面に各種配管が接続されるのに対し、本実施形態では、反応器１２に対して、三つの側面に各種配管が接続された構成となっている。

また、反応器１２のＹ軸正側の側面２８ｃには、ＮＨ_３流通系１４とＮＨ_３配管２０とが接続される。この場合、積層方向と直交する方向からＮＨ_３配管２０を接続することができる。従って、図６（ａ）に示すように、ＮＨ_３配管２０からＮＨ_３を各反応媒体流路２５へ分配するためのヘッダ５１の厚さｔ１を、ＮＨ_３配管２０の径に影響を受けることなく薄くすることができる。一方、図６（ｂ）に示す比較例に係る反応器のように、ＮＨ_３配管２０が積層方向から側面２８ｅに接続されている場合、ヘッダ５１の厚さｔ２はＮＨ_３配管２０の径に影響を受けて大きくなってしまう。以上より、本実施形態に係る反応器１２では、ヘッダ５１の厚みを薄くすることでコンパクト化を図ることができる。

第１の開口部４１ａと第２の開口部４２ａとは、互いに交差する方向へ開口していている。この場合には、第１の開口部４１ａと第２の開口部４２ａとが同方向へ開口する場合（後述の図７（ｂ）の構成）に比して、各開口部４１ａ，４２ａの幅を広く確保することができる。

反応器１２における一側面４５と対向する側面４６には、オイル流通系３０とオイル流路２６とを接続する接続流路４１と、排ガス流通系１５と排ガス流路２７とを接続する接続流路４２と、を備える第２の接続部４０Ｂが形成されてよい。この場合には、対向する側面側においても一つの側面で二つの流通系を接続することができるため、更に配管構成を簡素化することができる。

また、第１の接続部４０Ａにおける接続流路４１及び第２の接続部４０Ｂにおける接続流路４１を結ぶ直線Ｌ１と、第１の接続部４０Ａにおける接続流路４２及び第２の接続部４０Ｂにおける接続流路４２を結ぶ直線Ｌ２とは、積層方向から見たときに互いに交差する位置関係にある。この場合には、各流路内で流体を均一に分散させ易くなる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記実施形態には限定されない。例えば、上述の実施形態では、接続部は、本体部に対して取付可能な構造を有していたが、図７（ａ）に示すように、本体部と接続部が一体的に構成されていてもよい。また、図７（ｂ）に示すような構成を採用してもよい。図７（ｂ）では、接続部１４０がＸ軸正側の側面１４０Ａｂを有している。側面１４０Ａｂでは、同一平面上に、第１の開口部１４１ａ及び第２の開口部１４２ａが形成されている。各開口部１４１ａ，１４２ａは、積層方向から見て互いに異なる位置に配置されるように、開口部側において接続流路１４１，１４２の幅が絞られている。なお、各開口部１４１ａ，１４２ａは、積層方向から見て互いに交差していない。

例えば、図８（ａ）に示すように、エンジンオイルのオイル配管１６が第１の接続部４０Ａの側面４０Ａｂに接続され、オイル配管１７が第２の接続部４０Ｂの側面４０Ｂｃに接続されてもよい。また、排ガスの排ガス配管２２が第１の接続部４０Ａの側面４０Ａｃに接続され、排ガス配管２３が第２の接続部４０Ｂの側面４０Ｂｂに接続されてもよい。このように、第１の接続部４０Ａにおける接続流路４１及び第２の接続部４０Ｂにおける接続流路４１を結ぶ直線と、第１の接続部４０Ａにおける接続流路４２及び第２の接続部４０Ｂにおける接続流路４２を結ぶ直線とが、積層方向から見たときに互いに交差しないような接続関係であってもよい。

また、加熱対象であるエンジンオイル、排ガス、反応媒体であるＮＨ_３の流通系のうち、どの流通系を接続部に接続するかは、適宜変更可能である。例えば、図８（ｂ）に示すように、接続部に対してエンジンオイルの流通系及びＮＨ_３の流通系が接続され、接続部が形成されていない側面に排ガスの流通系が接続されてもよい。また、接続部に対して排ガスの流通系及びＮＨ_３の流通系が接続され、接続部が形成されていない側面にエンジンオイルの流通系が接続されてもよい。なお、このような構成を採用してもよいが、当該構成においては、第２の接続部における側面４０Ｂｃに配管が接続されない状態となる。従って、第１の接続部及び第２の接続部に対しては、排ガス及びエンジンオイルの流通系を接続することで、各接続部の側面を余らせることなく有効に利用することができる。

また、接続部は、反応器に対して少なくとも１個以上形成されていればよい。例えば、図８（ｃ）に示すように、接続部が反応器に対して１個だけ形成されてもよい。この場合、排ガスの出口側の配管とエンジンオイルの出口側の配管は、反応器における異なる側面に設けられる。このような場合であっても、一つの側面に二つの流通系を接続できるため、少なくとも図５に示す比較例よりも、配管接続に必要な側面を一つ減らすことができる。なお、図８（ｃ）では、エンジンガス及び排ガスの流通系の供給側の配管が接続部に接続されているが、流出側の配管が接続部に接続されてもよい。すなわち、請求項における第１の流体と第２の流体の流通系と第１の接続部の接続態様は特に限定されず、第１の流体の流通系の供給側と流出側の何れが第１の接続部に接続されてもよく、第２の流体の流通系の供給側と流出側の何れが第１の接続部に接続されてもよい。

なお、上述の実施形態では、エンジンオイルが第１の接続部に対する第１の流体に対応し、排ガスが第１の接続部に対する第２の流体に対応し、ＮＨ_３ガスが他側面に対する第３の流体に該当しているが、これに限られない。例えば、第１の接続部４０ＡにＮＨ_３配管２０が接続されていてもよい。また、側面２８ｃに排ガスを供給する排ガス配管２２が接続され、側面２８ｄに排ガス供給する排ガス配管２３が接続されてもよい。

また、上記第１実施形態では、反応器１２は、反応媒体流路２５、オイル流路２６及び排ガス流路２７が交互に積層された構造を有している。しかし、反応器１２の構成としては、特にそのような積層構造には限られず、オイル流路２６が反応媒体流路２５に隣接して配置され、排ガス流路２７が反応媒体流路２５及びオイル流路２６に隣接して配置されていればよい。

また、上記実施形態では、反応媒体であるＮＨ_３と組成式ＭＸａで表される反応材１８とを化学反応させて熱を発生させているが、反応媒体としては、特にＮＨ_３には限られず、ＣＯ_２またはＨ_２Ｏ等を使用してもよい。反応媒体としてＣＯ_２を使用する場合、ＣＯ_２と化学反応させる反応材１８としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｃａ（ＯＨ）_２、Ｍｇ（ＯＨ）_２、Ｆｅ（ＯＨ）_２、Ｆｅ（ＯＨ）_３、ＦｅＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３またはＦｅ_３Ｏ_４等が用いられる。反応媒体としてＨ_２Ｏを使用する場合、Ｈ_２Ｏと化学反応させる反応材１８としては、ＣａＯ、ＭｎＯ、ＣｕＯまたはＡｌ_２Ｏ_３等が用いられる。

また、上記実施形態では、オイルクーラ１０とエンジン３との間に反応器１２が配置されているが、特にその形態には限られず、例えばオイルパン８とオイルポンプ９との間に反応器１２を配置してもよいし、或いはオイルポンプ９とオイルクーラ１０との間に反応器１２を配置してもよい。

また、エンジンオイルが循環するオイル循環経路に反応器１２をバイパスする経路を設け、反応材１８の再生時には、エンジンオイルをバイパスさせて反応器１２に流通させず、排ガスのみを反応器１２に流すようにしてもよい。この場合には、排ガスの熱がエンジンオイルに奪われることが抑制されるため、反応材１８の再生を早期に行うことができる。

さらに、上記実施形態の化学蓄熱装置１１は、エンジンオイルを加熱しているが、加熱対象としては、特にエンジンオイルには限られず、例えば他のオイルでも良く、水または空気等であってもよい。

また、上記実施形態の化学蓄熱装置１１は、車両Ｓに搭載されているが、本発明は、車両以外にも、船舶等のように内燃機関を搭載した装置であれば、適用可能である。

３…エンジン（内燃機関）、１１…化学蓄熱装置、１２…反応器、１３…吸着器（貯蔵器）、１４…ＮＨ_３流通系（反応媒体流通系）、１５…排ガス流通系、１８…反応材、２５…反応媒体流路、２６…オイル流路（加熱対象流路）、２７…排ガス流路、３０…オイル流通系（加熱対象流通系）、４０Ａ…第１の接続部、４０Ｂ…第２の接続部、４１…接続流路（第１の接続流路、第３の接続流路）、４１ａ…第１の開口部、４２…接続流路（第２の接続流路、第４の接続流路）、４２ａ…第２の開口部。

Claims (5)

1. 内燃機関を搭載した装置に具備され、加熱対象を加熱する化学蓄熱装置において、
   反応媒体が供給されると前記反応媒体との化学反応により発熱すると共に熱が与えられると前記反応媒体が脱離する反応材を含む反応器と、
   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の間で前記反応媒体を流通させる反応媒体流通系と、
   前記反応器へ前記加熱対象を供給すると共に、前記反応器から前記加熱対象を流出させる加熱対象流通系と、
   前記反応器へ前記内燃機関から排出される排ガスを供給すると共に、前記反応器から前記排ガスを流出させる排ガス流通系と、を備え、
   前記反応器では、
   前記反応材が充填されて前記反応媒体が流れる反応媒体流路と、
   前記加熱対象が流れる加熱対象流路と、
   前記排ガスが流れる排ガス流路と、が互いに積層され、
   前記反応媒体、前記加熱対象、及び前記排ガスの何れかをそれぞれ第１の流体、第２の流体、及び第３の流体とした場合、
   前記反応器の一側面には、前記第１の流体の流通系と前記第１の流体の流路とを接続する第１の接続流路と、前記第２の流体の流通系と前記第２の流体の流路とを接続する第２の接続流路と、を備える第１の接続部が形成され、
   前記第１の流体の流通系に対する前記第１の接続流路の第１の開口部と、前記第２の流体の流通系に対する前記第２の接続流路の第２の開口部とは、積層方向から見た場合に、互いに異なる位置に配置され、
   前記反応器の他側面では、前記第３の流体の流通系と前記第３の流体の流路とが接続される、化学蓄熱装置。
2. 前記第１の開口部と前記第２の開口部とは、互いに交差する方向へ開口している、請求項１に記載の化学蓄熱装置。
3. 前記第１の流体は、前記加熱対象及び前記排ガスの何れか一方であり、前記第２の流体は、前記加熱対象及び前記排ガスの何れか他方であり、前記第３の流体は前記反応媒体である、請求項１又は２に記載の化学蓄熱装置。
4. 前記反応器における前記一側面と対向する側面には、前記第１の流体の流通系と前記第１の流体の流路とを接続する第３の接続流路と、前記第２の流体の流通系と前記第２の流体の流路とを接続する第４の接続流路と、を備える第２の接続部が形成される、請求項３に記載の化学蓄熱装置。
5. 前記第１の接続部における前記第１の接続流路及び前記第２の接続部における前記第３の接続流路を結ぶ直線と、前記第１の接続部における前記第２の接続流路及び前記第２の接続部における前記第３の接続流路を結ぶ直線とは、前記積層方向から見たときに互いに交差する位置関係にある、請求項４に記載の化学蓄熱装置。