WO2015118921A1 - 化学蓄熱装置 - Google Patents

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浩康 河内
孝則 村崎
研二 森
康 佐竹
聡 針生
貴文 山▲崎▼
聡 梅村
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Definitions

  • the present invention relates to a chemical heat storage device that heats an object to be heated provided in an exhaust system of an engine, for example.
  • Patent Document 1 As a conventional chemical heat storage device, as described in Patent Document 1, for example, a non-recoverable heating device that heats engine element parts is known.
  • the chemical heat storage device described in Patent Document 1 is connected to an ammonia adsorber having an ammonia adsorbent capable of fixing and desorbing ammonia (NH 3 ) as a chemical reaction medium, and connected to the ammonia adsorber via a pipe.
  • a chemical heat reactor having a chemical heat storage material capable of leaving the NH 3 by excess heat from the heat source as well as heat by chemical reaction with NH 3, the opening and closing valve provided in the piping.
  • NH 3 desorbed from the ammonia adsorbent of the ammonia adsorber is supplied to the chemical heat storage reactor through the pipe.
  • the chemical heat storage material generates heat by a chemical reaction between NH 3 and the chemical heat storage material, and the engine element component is heated by the heat.
  • NH 3 is desorbed from the chemical heat storage material due to excessive heat of the engine element parts.
  • the NH 3 is fixed (recovered) to the ammonia adsorbent again through the pipe. Thereafter, the on-off valve is closed.
  • the chemical heat storage reactor (hereinafter simply referred to as the reactor) is in a high temperature state.
  • the on / off valve is closed when the on / off valve is an electromagnetic valve.
  • adsorber ammonia adsorber
  • the adsorber in order to heat the chemical heat storage material of the reactor at a high temperature, a pressure of several atmospheres or more is required. For this reason, the adsorber needs to be rigid enough to withstand the pressure.
  • the pressure in the adsorber varies depending on the outside air temperature. Specifically, when the outside air temperature increases, the temperature of the adsorber increases and the pressure in the adsorber increases.
  • the open / close valve is closed, even if the outside air temperature rises and the adsorber reaches a high temperature state, NH 3 cannot move from the adsorber to the reactor, so the adsorber is filled with NH 3. Then, the inside of the adsorber becomes an abnormal overpressure state. Therefore, when designing an adsorber in consideration of fluctuations in the outside air temperature, it is necessary to sufficiently increase the rigidity of the adsorber, and the size and weight of the adsorber increase more than necessary.
  • An object of the present invention is to provide a chemical heat storage device that can prevent the inside of a reactor or an adsorber from being in an abnormal overpressure state.
  • the present invention relates to a chemical heat storage device for heating an object to be heated, a reactor having a heat storage material that generates heat when it chemically reacts with a gaseous reaction medium, an adsorber having an adsorbent that adsorbs the reaction medium, and a reactor.
  • a reactor having a heat storage material that generates heat when it chemically reacts with a gaseous reaction medium
  • an adsorber having an adsorbent that adsorbs the reaction medium
  • a reactor When the internal pressure of at least one of the reactor and the adsorber exceeds a predetermined value, the reactor and the adsorber are adsorbed.
  • Communication means for communicating with the vessel.
  • the communication means is provided between the reactor and the adsorber, and the internal pressure of the first valve and the adsorber that are opened when the internal pressure of the reactor reaches the preset first valve opening set pressure is preset.
  • the first valve opens and the reaction medium moves from the reactor to the adsorber.
  • the second valve opens and the reaction medium moves from the adsorber to the reactor.
  • the first valve includes a check valve function that stops the flow of the reaction medium from the adsorber to the reactor, and the second valve functions as a check valve that stops the flow of the reaction medium from the reactor to the adsorber. May be included.
  • the reaction medium does not move from the adsorber to the reactor.
  • the reaction medium does not move from the reactor to the adsorber.
  • a first valve and a second valve are provided between the reactor and the adsorber, and the second valve opening set pressure may be larger than the first valve opening set pressure.
  • the second valve in a normal state where the internal pressure of the adsorber is relatively high, the second valve is prevented from opening and the reaction medium from the adsorber to the reactor being suppressed.
  • first valve or the second valve may constitute one unit with the on-off valve.
  • the number of valve units to be used is minimized, which is advantageous in terms of cost.
  • the communication means may further include a bypass passage provided in parallel with the on-off valve, and at least one of the first valve and the second valve may be provided in the bypass passage.
  • the structure of the on-off valve, the first valve, and the second valve is simplified.
  • the communication means detects the internal pressure of at least one of the reactor and the adsorber, and detects that the internal pressure of at least one of the reactor and the adsorber is a predetermined value or more by the detection means.
  • Control means for controlling to open the on-off valve may be provided. In such a configuration, when the internal pressure of the reactor becomes a predetermined value or more, the on-off valve opens and the reaction medium moves from the reactor to the adsorber. Further, when the internal pressure of the adsorber becomes a predetermined value or more, the open / close valve is opened, and the reaction medium moves from the adsorber to the reactor. Thereby, it is possible to reliably prevent the inside of the reactor or the adsorber from being in an abnormal overpressure state while minimizing the number of valves to be used.
  • the chemical heat storage device may further include a relief valve that opens when the internal pressure of at least one of the reactor and the adsorber reaches a predetermined relief setting value.
  • a relief valve that opens when the internal pressure of at least one of the reactor and the adsorber reaches a predetermined relief setting value.
  • the object to be heated is provided in the exhaust system of the engine, and the relief valve may be provided between at least one of the reactor and the adsorber and the exhaust system.
  • the relief valve opens, and the reaction medium is discharged from at least one of the reactor and the adsorber to the exhaust system.
  • the inside of the reactor or the adsorber can be prevented from being in an abnormal overpressure state. Therefore, it is not necessary to increase the size and weight of the reactor or the adsorber more than necessary so as not to rupture the reactor or the adsorber, and the cost can be reduced.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram which shows the exhaust gas purification system provided with 1st Embodiment of the chemical heat storage apparatus which concerns on this invention. It is a conceptual diagram which shows operation
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an exhaust purification system provided with a first embodiment of a chemical heat storage device according to the present invention.
  • an exhaust purification system 1 is provided in an exhaust system of a diesel engine 2 (hereinafter simply referred to as an engine 2) of a vehicle, and removes harmful substances (environmental pollutants) contained in exhaust gas discharged from the engine 2. It is a purification system.
  • the exhaust 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 passage 3 (exhaust system) connected to an engine 2.
  • DOC Diesel Oxidation Catalyst
  • ASC oxidation catalyst
  • the heat exchanger 4 is a device that transfers heat between the exhaust gas from the engine 2 and a reactor 11 described later, and has a honeycomb structure.
  • the heat exchanger 4 is not limited to the honeycomb structure, and a known heat exchange structure can be used.
  • the oxidation catalyst 5 is a catalyst that oxidizes and purifies HC (hydrocarbon), CO, and the like contained in the exhaust gas.
  • the DPF 6 is a filter that collects and removes particulate matter (PM) contained in the exhaust gas.
  • the SCR 7 is a catalyst that reduces and purifies NO x contained in the exhaust gas with urea or ammonia (NH 3 ).
  • the oxidation catalyst 8 is a catalyst that oxidizes NH 3 that has passed through the SCR 7 and has flowed downstream of the SCR 7.
  • the exhaust purification system 1 includes the chemical heat storage device 10 of the present embodiment.
  • the chemical heat storage device 10 is a device that normally stores heat (exhaust heat) of exhaust gas and heats the heat exchanger 4 without energy by using exhaust heat when necessary.
  • the chemical heat storage device 10 includes a reactor 11 disposed around the heat exchanger 4 and an adsorber 12 disposed away from the heat exchanger 4.
  • the reactor 11 includes a heat storage material 13 that generates heat for heating the heat exchanger 4 when it chemically reacts with NH 3 that is a gaseous reaction medium, and desorbs NH 3 by receiving exhaust heat. Yes.
  • a material having a composition MX a of a halide is used as the heat storage material 13.
  • M is an alkaline earth metal such as Mg, Ca and Sr, or a transition metal such as Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and Zn.
  • X is a halogen atom such as Cl, Br and I. a is 2 to 3.
  • the adsorber 12 includes an adsorbent 14 that can be held and desorbed by physical adsorption of NH 3 .
  • adsorbent 14 activated carbon, carbon black, mesoporous carbon, nanocarbon, or the like is used.
  • the adsorber 12 can store NH 3 by physically adsorbing NH 3 on the adsorbent 14.
  • the reactor 11 and the adsorber 12 are connected via a main pipe 15.
  • the main pipe 15 is provided with an electromagnetic valve 16 that is an open / close valve that opens and closes a flow path between the reactor 11 and the adsorber 12.
  • the solenoid valve 16 is controlled by a controller (not shown).
  • a bypass pipe 17 (bypass passage) is connected to the main pipe 15.
  • a mechanical safety valve 18 is provided in the bypass pipe 17 in parallel with the electromagnetic valve 16.
  • the safety valve 18 is a separate unit from the solenoid valve 16.
  • the safety valve 18 is a valve (first valve) that is mechanically opened when the pressure in the reactor 11 reaches the valve opening set pressure (first valve open set pressure).
  • the valve opening set pressure is preset by a spring (not shown) provided on the safety valve 18.
  • the safety valve 18 has a check valve function for stopping the flow of NH 3 from the adsorber 12 to the reactor 11. Therefore, when the pressure in the reactor 11 reaches the valve opening set pressure, the safety valve 18 is opened to move NH 3 from the reactor 11 to the adsorber 12, but the pressure in the adsorber 12 is set to the valve opening set pressure. However, NH 3 does not move from the adsorber 12 to the reactor 11.
  • the safety valve 18 constitutes a communication means for communicating the reactor 11 and the adsorber 12 when the internal pressure of at least one of the reactor 11 and the adsorber 12 exceeds a predetermined value.
  • the solenoid valve 16 is closed during the recovery of NH 3 , and the safety valve 18 operates even when the pressure in the reactor 11 suddenly increases. Abnormal overpressure can be prevented. Therefore, since it is not necessary to make the reactor 11 more robust than necessary so as not to rupture the reactor 11, an increase in the size and weight of the reactor 11 can be suppressed, and the cost can be reduced.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an exhaust purification system provided with a second embodiment of the chemical heat storage device according to the present invention.
  • the chemical heat storage device 10 of the present embodiment includes a safety valve unit 20 instead of the safety valve 18 in the first embodiment.
  • the safety valve unit 20 includes a mechanical safety valve 21 (first valve) and a mechanical safety valve 22 (second valve) provided in parallel to the safety valve 21.
  • the safety valve 21 is a valve (first valve) that mechanically opens when the pressure in the reactor 11 reaches the valve opening set pressure for the reactor (first valve open set pressure).
  • the valve opening set pressure for the reactor is preset by a spring (not shown) provided in the safety valve 21.
  • the safety valve 21 has a check valve function for stopping the flow of NH 3 from the adsorber 12 to the reactor 11.
  • the safety valve 22 is a valve (second valve) that is mechanically opened when the pressure in the adsorber 12 reaches the adsorber valve opening setting pressure (second valve opening setting pressure).
  • the adsorber valve opening set pressure is preset by a spring (not shown) provided in the safety valve 22.
  • the safety valve 22 has a check valve function for stopping the flow of NH 3 from the reactor 11 to the adsorber 12.
  • the pressure in the adsorber 12 is higher than the pressure in the reactor 11.
  • the valve opening set pressure for the adsorber of the safety valve 22 is set higher than the valve opening set pressure for the reactor of the safety valve 21.
  • the safety valves 21 and 22 constitute communication means for communicating the reactor 11 and the adsorber 12 when the internal pressure of at least one of the reactor 11 and the adsorber 12 exceeds a predetermined value.
  • the electromagnetic valve 16 is closed as described above, so that the reactor 11 is filled with high-temperature NH 3 gas as shown in FIG.
  • the pressure in 11 rises rapidly.
  • the safety valve 21 opens, so that NH 3 in the reactor 11 moves to the adsorber 12 through the bypass pipe 17. become. Thereby, the inside of the reactor 11 is not abnormally overpressured.
  • the reactor 11 does not have to be more robust than necessary so as not to rupture the reactor 11, and the adsorber 12 does not need to be more robust than necessary so as not to rupture the adsorber 12. .
  • the increase in the physique and weight of the reactor 11 and the adsorber 12 can be suppressed, and further cost reduction can be achieved.
  • the adsorber valve opening set pressure of the safety valve 22 is higher than the reactor valve opening set pressure of the safety valve 21. For this reason, even if the pressure in the adsorber 12 becomes high, the safety valve 22 does not open immediately, and malfunction of movement of NH 3 from the adsorber 12 to the reactor 11 can be suppressed. Further, since the valve opening setting pressure for the reactor of the safety valve 21 is lower than the valve opening setting pressure for the adsorber of the safety valve 22, the movement of NH 3 from the reactor 11 to the adsorber 12 is easily performed. 3 can be promoted.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an exhaust purification system including a third embodiment of the chemical heat storage device according to the present invention.
  • the chemical heat storage device 10 of the present embodiment includes a relief valve 30 in addition to the configuration of the second embodiment.
  • the relief valve 30 is provided in a pipe 31 that connects the reactor 11 and the exhaust passage 3.
  • One end of the pipe 31 is connected to an exhaust pipe 32 that connects the heat exchanger 4 and the oxidation catalyst 5 in the exhaust passage 3.
  • the relief valve 30 is a valve that mechanically opens when the pressure in the reactor 11 reaches the relief set value.
  • the relief set value is set in advance by a spring (not shown) provided in the relief valve 30.
  • the relief set value is set higher than the valve opening set pressure for the reactor of the safety valve 21.
  • the relief valve 30 has a check valve function for stopping the flow of gas from the exhaust pipe 32 to the reactor 11.
  • the relief valve 30 operates to discharge the exhaust pipe from the reactor 11. NH 3 is released to 32. For this reason, it is possible to prevent the reactor 11 and the adsorber 12 from being excessively pressurized.
  • NH 3 in the reactor 11 is discharged to the exhaust pipe 32 upstream of the oxidation catalyst 5, but the NH 3 release destination is not limited to the exhaust pipe 32, It may be a pre-exhaust pipe of any one of the exchanger 4, the diesel exhaust particulate removal filter 6, the selective reduction catalyst 7 and the oxidation catalyst 8.
  • the relief valve 30 that opens when the pressure in the reactor 11 reaches the relief set value is provided between the reactor 11 and the exhaust passage 3, but the pressure in the adsorber 12 is A relief valve that opens when the relief set value is reached may be provided between the adsorber 12 and the exhaust passage 3, or a relief valve that opens when the pressure in the reactor 11 or the adsorber 12 reaches the relief set value.
  • a passage connecting the reactor 11 and the adsorber 12 may be provided.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing an exhaust gas purification system provided with a fourth embodiment of the chemical heat storage device according to the present invention.
  • the chemical heat storage device 10 of this embodiment includes a solenoid valve unit 40 instead of the solenoid valve 16 and the safety valve 18 in the first embodiment.
  • the electromagnetic valve unit 40 includes a check valve 42 with respect to the electromagnetic valve 41 as an on-off valve that is a main part.
  • the solenoid valve 41 and the check valve 42 constitute one unit. That is, the solenoid valve unit 40 is a solenoid valve 41 with a check valve 42.
  • the solenoid valve unit 40 is controlled by a controller (not shown).
  • the electromagnetic valve 41 is a valve that opens and closes the flow path between the reactor 11 and the adsorber 12.
  • the check valve 42 opens mechanically and stops NH 3 from flowing from the adsorber 12 to the reactor 11. It is a valve (first valve).
  • the valve opening set pressure is preset by a spring (not shown) provided in the electromagnetic valve unit 40.
  • the check valve 42 constitutes communication means for communicating the reactor 11 and the adsorber 12 when the internal pressure of at least one of the reactor 11 and the adsorber 12 becomes a predetermined value or more.
  • the solenoid valve unit 40 When the engine 2 is stopped during the recovery of NH 3, the solenoid valve unit 40 is closed by the operation of the solenoid valve 41. Then, as shown in FIG. 8, the reactor 11 is filled with high-temperature NH 3 gas, and the pressure in the reactor 11 rapidly increases. At this time, when the pressure in the reactor 11 reaches the valve opening set pressure of the solenoid valve unit 40, the solenoid valve unit 40 is opened by the operation of the check valve 42, so that NH 3 in the reactor 11 passes through the main pipe 15. It moves to the adsorber 12 through. Thereby, the overpressure state in the reactor 11 can be relieved.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing an exhaust purification system including a fifth embodiment of the chemical heat storage device according to the present invention.
  • the chemical heat storage device 10 of the present embodiment is provided with a mechanical safety valve 45 in addition to the configuration of the fourth embodiment.
  • the safety valve 45 is provided in parallel to the solenoid valve unit 40 in a bypass pipe 46 (bypass passage) connected to the main pipe 15.
  • the safety valve 45 is a valve (second valve) that is mechanically opened when the pressure in the adsorber 12 reaches the adsorber valve opening setting pressure (second valve opening setting pressure).
  • the adsorber valve opening set pressure is preset by a spring (not shown) provided in the safety valve 45.
  • the adsorber valve opening setting pressure of the safety valve 45 is set higher than the valve opening setting pressure (first valve opening setting pressure) of the electromagnetic valve unit 40.
  • the safety valve 45 has a check valve function for stopping the flow of NH 3 from the reactor 11 to the adsorber 12.
  • the check valve 42 and the safety valve 45 constitute communication means for communicating the reactor 11 and the adsorber 12 when the internal pressure of at least one of the reactor 11 and the adsorber 12 exceeds a predetermined value. .
  • the electromagnetic valve unit 40 When the engine 2 is stopped and the heat is applied to the adsorber 12 due to an increase in the outside air temperature and the adsorber 12 is in a high temperature state, the electromagnetic valve unit 40 is closed. For this reason, as shown in FIG. 10, the pressure in the adsorber 12 rapidly increases due to the high-temperature NH 3 gas in the adsorber 12. At this time, when the pressure in the adsorber 12 reaches the adsorber valve opening set pressure of the safety valve 45, the safety valve 45 opens, so that NH 3 in the adsorber 12 moves to the reactor 11 through the bypass pipe 46. become. Thereby, the overpressure state in the adsorber 12 can be relieved.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing an exhaust purification system including a sixth embodiment of the chemical heat storage device according to the present invention.
  • the chemical heat storage device 10 of the present embodiment has the main pipe 15 and the electromagnetic valve 16 in the first embodiment, but does not have the bypass pipe 17 and the safety valve 18.
  • the chemical heat storage device 10 includes a pressure sensor 50 (detection means) for detecting the pressure in the adsorber 12 and a controller 51 (control means) connected to the pressure sensor 50.
  • the controller 51 controls the electromagnetic valve 16 based on the detection value of the pressure sensor 50.
  • FIG. 12 is a flowchart showing details of the electromagnetic valve control processing procedure executed by the controller 51. This process is executed in a period other than during the exothermic reaction and the regeneration reaction. Note that the solenoid valve 16 is in a closed state during periods other than during the exothermic reaction and during the regeneration reaction.
  • the detection value of the pressure sensor 50 is input (procedure S101), and it is determined whether or not the pressure in the adsorber 12 (adsorber pressure) detected by the pressure sensor 50 is lower than the set pressure (procedure). S102).
  • the set pressure is set in advance by experiments or the like.
  • step S103 When the pressure in the adsorber 12 is lower than the set pressure, the solenoid valve 16 is controlled to close (step S103), and the process returns to step S101.
  • step S104 When the pressure in the adsorber 12 is equal to or higher than the set pressure, the solenoid valve 16 is controlled to open (step S104), and the process returns to step S101.
  • the pressure sensor 50 and the controller 51 constitute communication means for communicating the reactor 11 and the adsorber 12 when the internal pressure of at least one of the reactor 11 and the adsorber 12 exceeds a predetermined value.
  • the electromagnetic valve 16 is closed during periods other than during the exothermic reaction and during the regeneration reaction. Therefore, when the adsorber 12 heat is given to the adsorber 12 by the rise of outside temperature becomes a high temperature condition, as shown in FIG. 13, the pressure within the adsorber 12 by NH 3 gas having a high temperature within the adsorber 12 Rises rapidly. At this time, when the pressure in the adsorber 12 reaches the set pressure, the electromagnetic valve 16 is opened, so that NH 3 in the adsorber 12 moves to the reactor 11 through the main pipe 15. Thereby, the inside of the adsorber 12 is not abnormally overpressured. Therefore, as in the second embodiment, since the rigidity of the adsorber 12 does not need to be increased more than necessary, an increase in the size and weight of the adsorber 12 can be suppressed.
  • the solenoid valve 16 is controlled to open when the pressure in the adsorber 12 is equal to or higher than the set pressure.
  • the present invention is not limited to this, and a pressure sensor that detects the pressure in the reactor 11 is used.
  • the electromagnetic valve 16 may be controlled to open when the pressure in the reactor 11 becomes equal to or higher than the set pressure.
  • the relief valve 30 in the third embodiment may be separately provided.
  • any one of the safety valve 18, the safety valve 21, and the check valve 42 which is the first valve that mechanically opens when the pressure in the reactor 11 reaches the first valve opening set pressure.
  • the first valve that opens when the pressure in the reactor 11 reaches the first valve opening set pressure is not provided, and the first valve that opens when the pressure in the adsorber 12 reaches the second valve opening set pressure is provided. It is good also as a structure which provides 2 valves.
  • the second valve opening set pressure of the second valve is set higher than the first valve opening set pressure of the first valve.
  • the second valve opening set pressure of the second valve may be equal to the first valve opening set pressure of the first valve.
  • NH 3 is used as a gaseous reaction medium that chemically reacts with the heat storage material 13 of the reactor 11, but the reaction medium is not particularly limited to NH 3 , and CO 2 or the like is used. Also good.
  • the heat storage material 13 that chemically reacts with CO 2 includes MgO, CaO, BaO, Ca (OH) 2 , Mg (OH) 2 , Fe (OH) 2 , and Fe (OH). 3 , FeO, Fe 2 O 3 and Fe 3 O 4 can be used.
  • the reactor 11 is arrange
  • the adsorber 12 includes the adsorbent 14 that physically adsorbs NH 3.
  • the adsorber 12 is not limited to this, and may include an adsorbent that chemically adsorbs NH 3. Good.
  • the said embodiment heats the heat exchanger 4 provided in the exhaust system of the diesel engine 2
  • this invention is the other part (oxidation catalyst 5 provided in the exhaust system of the diesel engine 2).
  • Etc. can also be applied.
  • the present invention can also be applied to one that heats a catalyst or the like provided in an exhaust system of a gasoline engine, or one that heats an object to be heated other than the engine exhaust system.

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Abstract

　化学蓄熱装置１０は、熱交換器４の周囲に配置され、ＮＨ３と化学反応すると熱を発生すると共に排熱を受けてＮＨ３を脱離する蓄熱材１３を含む反応器１１と、ＮＨ３の物理吸着による保持及び脱離が可能な吸着材１４を含む吸着器１２と、反応器１１と吸着器１２との間に設けられ、両者間の流路を開閉する電磁弁１６と、反応器１１と吸着器１２との間に電磁弁１６に対して並列に設けられ、反応器１１内の圧力が予め設定された開弁設定圧に達すると、機械的に開く安全弁１８とを備えている。安全弁１８は、吸着器１２から反応器１１にＮＨ３が流れるのを止める逆止弁機能を有している。

Description

化学蓄熱装置
　本発明は、例えばエンジンの排気系等に設けられた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に記載されているように、エンジン要素部品を加熱する無回収式加熱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、化学反応媒体としてのアンモニア（ＮＨ３）の固定化及び脱離が可能なアンモニア吸着材を有するアンモニア吸着器と、このアンモニア吸着器と配管を介して接続され、ＮＨ３との化学反応により発熱すると共に熱源からの余剰熱によりＮＨ３を脱離する化学蓄熱材を有する化学蓄熱反応器と、配管に設けられた開閉弁とを備えている。
　エンジンの始動時には、開閉弁を開放することで、アンモニア吸着器のアンモニア吸着材から脱離したＮＨ３が配管を通じて化学蓄熱反応器に供給される。そして、ＮＨ３と化学蓄熱材との化学反応によって化学蓄熱材が発熱し、その熱によりエンジン要素部品が加熱される。エンジンの暖機後には、エンジン要素部品の余剰熱によって化学蓄熱材からＮＨ３が脱離する。そして、そのＮＨ３が配管を通じてアンモニア吸着材に再び固定（回収）される。その後、開閉弁が閉止される。
特開２０１３－７２５５８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、ＮＨ３の回収時には、化学蓄熱反応器（以下、単に反応器）が高温状態となるが、その状態でエンジンを停止させると、開閉弁が電磁弁である場合には開閉弁が閉じられる。そのような状態では、反応器からアンモニア吸着器（以下、単に吸着器）にＮＨ３を戻せないため、反応器内にＮＨ３が充満し、反応器内が異常な過圧状態となる。このとき、反応器を破裂させないようにするには、反応器の剛性を十分高くする必要があり、反応器の体格及び重量が必要以上に増大してしまう。
　また、反応器の化学蓄熱材を高温で発熱させるためには、数気圧以上の圧力が必要となる。このため、吸着器としては、その圧力に耐え得る剛性が必要となる。ところで、吸着器内の圧力は、外気温によって変動する。具体的には、外気温が高くなると、吸着器の温度が高くなり、吸着器内の圧力が高くなる。ここで、開閉弁が閉じている際には、外気温が上昇して吸着器が高温状態になっても、吸着器から反応器にＮＨ３が移動できないため、吸着器内にＮＨ３が充満し、吸着器内が異常な過圧状態となる。従って、外気温の変動を考慮して吸着器の設計を行う場合には、吸着器の剛性を十分高くする必要があり、吸着器の体格及び重量が必要以上に増大してしまう。
　本発明の目的は、反応器または吸着器の内部が異常な過圧状態となることを防止できる化学蓄熱装置を提供することである。
　本発明は、加熱対象物を加熱する化学蓄熱装置において、気体の反応媒体と化学反応すると熱を発生する蓄熱材を有する反応器と、反応媒体を吸着する吸着材を有する吸着器と、反応器と吸着器との間に設けられ、反応器と吸着器との間の流路を開閉する開閉弁と、反応器及び吸着器の少なくとも一方の内部圧力が所定値以上になると、反応器と吸着器とを連通する連通手段とを備える。
　このような本発明の化学蓄熱装置においては、反応器と吸着器との間に設けられた開閉弁が閉じている状態でも、反応器及び吸着器の少なくとも一方の内部圧力が所定値以上になると、反応器と吸着器とが連通するので、反応器と吸着器との間で反応媒体が移動するようになる。これにより、反応器または吸着器の内部が異常な過圧状態となることを防止できる。
　連通手段は、反応器と吸着器との間に設けられ、反応器の内部圧力が予め設定された第１開弁設定圧に達すると開く第１弁及び吸着器の内部圧力が予め設定された第２開弁設定圧に達すると開く第２弁の少なくとも一方を有していてもよい。このような構成では、反応器の内部圧力が第１弁の第１開弁設定圧に達すると、第１弁が開き、反応器から吸着器に反応媒体が移動するようになる。また、吸着器の内部圧力が第２弁の第２開弁設定圧に達すると、第２弁が開き、吸着器から反応器に反応媒体が移動するようになる。これにより、反応器または吸着器の内部圧力を検出するセンサを用いなくても、反応器または吸着器の内部が異常な過圧状態となることを確実に防止できる。
　このとき、第１弁は、吸着器から反応器への反応媒体の流れを止める逆止弁機能を含み、第２弁は、反応器から吸着器への反応媒体の流れを止める逆止弁機能を含んでいてもよい。この場合には、吸着器の内部圧力が第１弁の第１開弁設定圧に達しても、吸着器から反応器へ反応媒体が移動することが無い。また、反応器の内部圧力が第２弁の第２開弁設定圧に達しても、反応器から吸着器へ反応媒体が移動することが無い。
　また、反応器と吸着器との間には、第１弁及び第２弁が設けられており、第２開弁設定圧は、第１開弁設定圧よりも大きくてもよい。この場合には、吸着器の内部圧力が比較的高い通常状態時に、第２弁が開いて吸着器から反応器に反応媒体が移動してしまうことが抑制される。
　さらに、第１弁及び第２弁の何れか一方は、開閉弁と１つのユニットを構成していてもよい。この場合には、使用する弁ユニットの数が必要最小限で済むため、コスト的に有利となる。
　また、連通手段は、開閉弁と並列に設けられたバイパス通路を更に有し、第１弁及び第２弁の少なくとも一方は、バイパス通路に設けられていてもよい。この場合には、開閉弁、第１弁及び第２弁の構造が簡単になる。
　また、連通手段は、反応器及び吸着器の少なくとも一方の内部圧力を検出する検出手段と、検出手段により反応器及び吸着器の少なくとも一方の内部圧力が所定値以上であることが検出されると、開閉弁を開くように制御する制御手段とを有していてもよい。このような構成では、反応器の内部圧力が所定値以上になると、開閉弁が開き、反応器から吸着器に反応媒体が移動するようになる。また、吸着器の内部圧力が所定値以上になると、開閉弁が開き、吸着器から反応器に反応媒体が移動するようになる。これにより、使用する弁の数を必要最小限としつつ、反応器または吸着器の内部が異常な過圧状態となることを確実に防止できる。
　さらに、化学蓄熱装置は、反応器及び吸着器の少なくとも一方の内部圧力が予め決められたリリーフ設定値に達すると開くリリーフ弁を更に備えていてもよい。この場合には、反応器及び吸着器の少なくとも一方の内部圧力が連通手段では対応できないほど高くなったときでも、反応器及び吸着器の少なくとも一方の内部圧力がリリーフ設定値に達すると、リリーフ弁が開き、反応器及び吸着器の少なくとも一方から反応媒体が排出されるようになる。これにより、反応器または吸着器の内部が異常な過圧状態となることを一層防止できる。
　このとき、加熱対象物は、エンジンの排気系に設けられており、リリーフ弁は、反応器及び吸着器の少なくとも一方と排気系との間に設けられていてもよい。この場合には、反応器及び吸着器の少なくとも一方の内部圧力がリリーフ設定値に達すると、リリーフ弁が開き、反応器及び吸着器の少なくとも一方から排気系に反応媒体が排出されることになる。
　本発明によれば、反応器または吸着器の内部が異常な過圧状態となることを防止できる。これにより、反応器または吸着器を破裂させないように、反応器または吸着器の体格及び重量を必要以上に大きくしなくて済み、コストダウンを図ることが可能となる。
本発明に係る化学蓄熱装置の第１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動作を示す概念図である。 本発明に係る化学蓄熱装置の第２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３に示した化学蓄熱装置の動作を示す概念図である。 本発明に係る化学蓄熱装置の第３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５に示した化学蓄熱装置の動作を示す概念図である。 本発明に係る化学蓄熱装置の第４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７に示した化学蓄熱装置の動作を示す概念図である。 本発明に係る化学蓄熱装置の第５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９に示した化学蓄熱装置の動作を示す概念図である。 本発明に係る化学蓄熱装置の第６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１１に示したコントローラにより実行される電磁弁制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。 図１１に示した化学蓄熱装置の動作を示す概念図である。
　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第１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３（排気系）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：Selective Catalytic 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（炭化水素）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（ＮＨ３）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ＮＨ３を酸化する触媒である。
　また、排気浄化システム１は、本実施形態の化学蓄熱装置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、熱交換器４から離間して配置された吸着器１２とを備えている。
　反応器１１は、気体の反応媒体であるＮＨ３と化学反応すると、熱交換器４を加熱するための熱を発生すると共に、排熱を受けてＮＨ３を脱離する蓄熱材１３を含んでいる。蓄熱材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及びＳｒ等のアルカリ土類金属、または、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎ等の遷移金属である。Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩ等のハロゲン原子である。ａは、２～３である。
　吸着器１２は、ＮＨ３の物理吸着による保持及び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及びナノカーボン等が用いられる。吸着器１２には、ＮＨ３を吸着材１４に物理吸着させることで、ＮＨ３を貯蔵することができる。
　反応器１１及び吸着器１２は、主配管１５を介して接続されている。主配管１５には、反応器１１と吸着器１２との間の流路を開閉す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（図示せず）により制御される。
　主配管１５には、バイパス配管１７（バイパス通路）が接続されている。バイパス配管１７には、機械式の安全弁１８が電磁弁１６に対して並列に設けられている。安全弁１８は、電磁弁１６と別のユニットである。安全弁１８は、反応器１１内の圧力が開弁設定圧（第１開弁設定圧）に達すると、機械的に開くバルブ（第１弁）である。開弁設定圧は、安全弁１８に設けられたバネ（図示せず）により予め設定されている。
　安全弁１８は、吸着器１２から反応器１１にＮＨ３が流れるのを止める逆止弁機能を有している。従って、反応器１１内の圧力が開弁設定圧に達すると、安全弁１８が開くことで、反応器１１から吸着器１２にＮＨ３が移動するが、吸着器１２内の圧力が開弁設定圧に達しても、吸着器１２から反応器１１にＮＨ３が移動することは無い。
　ここで、安全弁１８は、反応器１１及び吸着器１２の少なくとも一方の内部圧力が所定値以上になると、反応器１１と吸着器１２とを連通する連通手段を構成している。
　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ＮＨ３が主配管１５を介して供給される。反応器１１の蓄熱材１３（例えばＭｇＢｒ２）とＮＨ３とが化学反応して化学吸着（配位結合）すると、蓄熱材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。
　　　　ＭｇＢｒ２＋ｘＮＨ３　⇔　Ｍｇ（ＮＨ３）ｘＢｒ２＋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の蓄熱材１３に与えられることで、蓄熱材１３とＮＨ３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、蓄熱材１３から脱離したＮＨ３は、主配管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。
　ここで、排熱によるＮＨ３の回収中にエンジン２を停止させると、電磁弁１６に電気が供給されなくなるため、電磁弁１６が閉じる。すると、図２に示すように、反応器１１内に高温のＮＨ３ガスが充満し、反応器１１内の圧力が急激に上昇する。このとき、反応器１１内の圧力が安全弁１８の開弁設定圧に達すると、安全弁１８が開くため、反応器１１内のＮＨ３がバイパス配管１７を通って吸着器１２に移動するようになる。これにより、反応器１１内が異常に過圧されることは無い。
　このように本実施形態によれば、ＮＨ３の回収中に電磁弁１６が閉じることで、反応器１１内の圧力が急激に上昇しても、安全弁１８が動作するので、反応器１１内が異常に過圧されることを防止できる。従って、反応器１１を破裂させないように反応器１１を必要以上に頑丈な構造としなくて済むため、反応器１１の体格及び重量の増大を抑制し、コストダウンを図ることができる。
　図３は、本発明に係る化学蓄熱装置の第２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、本実施形態の化学蓄熱装置１０は、上記第１実施形態における安全弁１８に代えて、安全弁ユニット２０を備えている。安全弁ユニット２０は、機械式の安全弁２１（第１弁）と、この安全弁２１に対して並列に設けられた機械式の安全弁２２（第２弁）とを有している。
　安全弁２１は、反応器１１内の圧力が反応器用開弁設定圧（第１開弁設定圧）に達すると、機械的に開くバルブ（第１弁）である。反応器用開弁設定圧は、安全弁２１に設けられたバネ（図示せず）により予め設定されている。安全弁２１は、吸着器１２から反応器１１にＮＨ３が流れるのを止める逆止弁機能を有している。
　安全弁２２は、吸着器１２内の圧力が吸着器用開弁設定圧（第２開弁設定圧）に達すると、機械的に開くバルブ（第２弁）である。吸着器用開弁設定圧は、安全弁２２に設けられたバネ（図示せず）により予め設定されている。安全弁２２は、反応器１１から吸着器１２にＮＨ３が流れるのを止める逆止弁機能を有している。
　通常状態では、吸着器１２内の圧力が反応器１１内の圧力よりも高くなる。このため、安全弁２２の吸着器用開弁設定圧は、安全弁２１の反応器用開弁設定圧よりも高く設定されている。
　ここで、安全弁２１，２２は、反応器１１及び吸着器１２の少なくとも一方の内部圧力が所定値以上になると、反応器１１と吸着器１２とを連通する連通手段を構成している。
　ＮＨ３の回収中にエンジン２を停止させると、上述したように電磁弁１６が閉じるため、図４（ａ）に示すように、反応器１１内に高温のＮＨ３ガスが充満し、反応器１１内の圧力が急激に上昇する。このとき、反応器１１内の圧力が安全弁２１の反応器用開弁設定圧に達すると、安全弁２１が開くため、反応器１１内のＮＨ３がバイパス配管１７を通って吸着器１２に移動するようになる。これにより、反応器１１内が異常に過圧されることは無い。
　エンジン２の停止時に、外気温の上昇により吸着器１２に熱が与えられて吸着器１２が高温状態になると、電磁弁１６が閉じている。このため、図４（ｂ）に示すように、吸着器１２内の高温のＮＨ３ガスにより吸着器１２内の圧力が急激に上昇する。このとき、吸着器１２内の圧力が安全弁２２の吸着器用開弁設定圧に達すると、安全弁２２が開くため、吸着器１２内のＮＨ３がバイパス配管１７を通って反応器１１に移動するようになる。これにより、吸着器１２内が異常に過圧されることは無い。
　従って、反応器１１を破裂させないように反応器１１を必要以上に頑丈な構造としなくて済むことに加え、吸着器１２を破裂させないように吸着器１２を必要以上に頑丈な構造としなくて済む。このため、反応器１１及び吸着器１２の体格及び重量の増大を抑制し、更なるコストダウンを図ることができる。
　また、安全弁２２の吸着器用開弁設定圧が安全弁２１の反応器用開弁設定圧よりも高くなっている。このため、吸着器１２内の圧力が高くなっても、安全弁２２が直ぐに開くことは無く、吸着器１２から反応器１１へのＮＨ３の移動の誤動作を抑制することができる。また、安全弁２１の反応器用開弁設定圧が安全弁２２の吸着器用開弁設定圧に比べて低いため、反応器１１から吸着器１２へのＮＨ３の移動が容易に行われるようになり、ＮＨ３の回収を促進することができる。
　図５は、本発明に係る化学蓄熱装置の第３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、本実施形態の化学蓄熱装置１０は、上記第２実施形態における構成に加えて、リリーフ弁３０を備えている。
　リリーフ弁３０は、反応器１１と排気通路３とを接続する配管３１に設けられている。配管３１の一端は、排気通路３における熱交換器４と酸化触媒５とを繋ぐ排気管３２に接続されている。
　リリーフ弁３０は、反応器１１内の圧力がリリーフ設定値に達すると、機械的に開くバルブである。リリーフ設定値は、リリーフ弁３０に設けられたバネ（図示せず）により予め設定されている。リリーフ設定値は、安全弁２１の反応器用開弁設定圧よりも高く設定されている。リリーフ弁３０は、排気管３２から反応器１１にガスが流れるのを止める逆止弁機能を有している。
　エンジン２の停止時に、反応器１１及び吸着器１２の両方が高温状態になると、電磁弁１６が閉じている。このため、図６に示すように、反応器１１内及び吸着器１２内の高温のＮＨ３ガスにより反応器１１内及び吸着器１２内の圧力が急激に上昇する。このとき、反応器１１内の圧力が安全弁２１の反応器用開弁設定圧に達すると、安全弁２１が開き、吸着器１２内の圧力が安全弁２２の吸着器用開弁設定圧に達すると、安全弁２２が開く。しかし、反応器１１内及び吸着器１２内は、ＮＨ３ガスにより過圧された状態のままである。
　反応器１１内の圧力がリリーフ弁３０のリリーフ設定圧に達すると、リリーフ弁３０が開くため、反応器１１内のＮＨ３が配管３１を通って酸化触媒５の前段の排気管３２に放出されるようになる。そして、排気管３２に放出されたＮＨ３は、酸化触媒５によって酸化されてＮＯｘとなる。
　このように反応器１１内及び吸着器１２内の圧力が何れも急激に上昇することで、安全弁２１，２２では対応できない状態になっても、リリーフ弁３０の動作によって反応器１１内から排気管３２にＮＨ３が放出される。このため、反応器１１内及び吸着器１２内が異常に過圧されることを防止できる。
　なお、本実施形態では、反応器１１内のＮＨ３を酸化触媒５の前段の排気管３２に放出するようにしたが、ＮＨ３の放出先としては、特に排気管３２には限られず、熱交換器４、ディーゼル排気微粒子除去フィルタ６、選択還元触媒７及び酸化触媒８の何れかの前段の排気管等であってもよい。
　また、本実施形態では、反応器１１と排気通路３との間に、反応器１１内の圧力がリリーフ設定値に達すると開くリリーフ弁３０を設けるようにしたが、吸着器１２内の圧力がリリーフ設定値に達すると開くリリーフ弁を、吸着器１２と排気通路３との間に設けてもよいし、反応器１１内または吸着器１２内の圧力がリリーフ設定値に達すると開くリリーフ弁を、反応器１１と吸着器１２とをつなぐ通路に設けてもよい。
　図７は、本発明に係る化学蓄熱装置の第４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、本実施形態の化学蓄熱装置１０は、上記第１実施形態における電磁弁１６及び安全弁１８に代えて、電磁弁ユニット４０を備えている。
　電磁弁ユニット４０は、主要部である開閉弁としての電磁弁４１に対して逆止弁４２を備えている。電磁弁４１及び逆止弁４２は、１つのユニットを構成している。つまり、電磁弁ユニット４０は、逆止弁４２付きの電磁弁４１である。電磁弁ユニット４０は、コントローラ（図示せず）により制御される。
　電磁弁４１は、反応器１１と吸着器１２との間の流路を開閉するバルブである。逆止弁４２は、反応器１１内の圧力が開弁設定圧（第１開弁設定圧）に達すると、機械的に開くと共に、吸着器１２から反応器１１にＮＨ３が流れるのを止めるバルブ（第１弁）である。開弁設定圧は、電磁弁ユニット４０に設けられたバネ（図示せず）により予め設定されている。
　ここで、逆止弁４２は、反応器１１及び吸着器１２の少なくとも一方の内部圧力が所定値以上になると、反応器１１と吸着器１２とを連通する連通手段を構成している。
　ＮＨ３の回収中にエンジン２を停止させると、電磁弁４１の動作により電磁弁ユニット４０が閉じる。すると、図８に示すように、反応器１１内に高温のＮＨ３ガスが充満し、反応器１１内の圧力が急激に上昇する。このとき、反応器１１内の圧力が電磁弁ユニット４０の開弁設定圧に達すると、逆止弁４２の動作により電磁弁ユニット４０が開くため、反応器１１内のＮＨ３が主配管１５を通って吸着器１２に移動するようになる。これにより、反応器１１内の過圧状態を緩和することができる。
　図９は、本発明に係る化学蓄熱装置の第５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、本実施形態の化学蓄熱装置１０は、上記第４実施形態における構成に加えて、機械式の安全弁４５を備えている。
　安全弁４５は、主配管１５に接続されたバイパス配管４６（バイパス通路）に電磁弁ユニット４０に対して並列に設けられている。安全弁４５は、吸着器１２内の圧力が吸着器用開弁設定圧（第２開弁設定圧）に達すると、機械的に開くバルブ（第２弁）である。吸着器用開弁設定圧は、安全弁４５に設けられたバネ（図示せず）により予め設定されている。安全弁４５の吸着器用開弁設定圧は、電磁弁ユニット４０の開弁設定圧（第１開弁設定圧）よりも高く設定されている。また、安全弁４５は、反応器１１から吸着器１２にＮＨ３が流れるのを止める逆止弁機能を有している。
　ここで、逆止弁４２及び安全弁４５は、反応器１１及び吸着器１２の少なくとも一方の内部圧力が所定値以上になると、反応器１１と吸着器１２とを連通する連通手段を構成している。
　エンジン２の停止時に、外気温の上昇により吸着器１２に熱が与えられて吸着器１２が高温状態になると、電磁弁ユニット４０が閉じている。このため、図１０に示すように、吸着器１２内の高温のＮＨ３ガスにより吸着器１２内の圧力が急激に上昇する。このとき、吸着器１２内の圧力が安全弁４５の吸着器用開弁設定圧に達すると、安全弁４５が開くため、吸着器１２内のＮＨ３がバイパス配管４６を通って反応器１１に移動するようになる。これにより、吸着器１２内の過圧状態を緩和することができる。
　図１１は、本発明に係る化学蓄熱装置の第６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、本実施形態の化学蓄熱装置１０は、上記第１実施形態における主配管１５及び電磁弁１６を有しているが、バイパス配管１７及び安全弁１８を有していない。
　化学蓄熱装置１０は、吸着器１２内の圧力を検出する圧力センサ５０（検出手段）と、この圧力センサ５０に接続されたコントローラ５１（制御手段）とを備えている。コントローラ５１は、圧力センサ５０の検出値に基づいて電磁弁１６を制御する。
　図１２は、コントローラ５１により実行される電磁弁制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、発熱反応時及び再生反応時以外の期間に実行される。なお、発熱反応時及び再生反応時以外の期間は、電磁弁１６は閉じた状態にある。
　図１２において、まず圧力センサ５０の検出値を入力し（手順Ｓ１０１）、圧力センサ５０により検出された吸着器１２内の圧力（吸着器圧力）が設定圧よりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１０２）。設定圧は、実験等により予め設定されている。
　吸着器１２内の圧力が設定圧よりも低いときは、電磁弁１６を閉じるように制御し（手順Ｓ１０３）、手順Ｓ１０１に戻る。吸着器１２内の圧力が設定圧以上であるときは、電磁弁１６を開くように制御し（手順Ｓ１０４）、手順Ｓ１０１に戻る。
　ここで、圧力センサ５０及びコントローラ５１は、反応器１１及び吸着器１２の少なくとも一方の内部圧力が所定値以上になると、反応器１１と吸着器１２とを連通する連通手段を構成している。
　エンジン２が停止していない状態でも、発熱反応時及び再生反応時以外の期間は電磁弁１６が閉じている。このため、外気温の上昇により吸着器１２に熱が与えられて吸着器１２が高温状態になると、図１３に示すように、吸着器１２内の高温のＮＨ３ガスにより吸着器１２内の圧力が急激に上昇する。このとき、吸着器１２内の圧力が設定圧に達すると、電磁弁１６が開くため、吸着器１２内のＮＨ３が主配管１５を通って反応器１１に移動するようになる。これにより、吸着器１２内が異常に過圧されることは無い。従って、上記第２実施形態と同様に、吸着器１２の剛性を必要以上に高くしなくて済むため、吸着器１２の体格及び重量の増大を抑制することができる。
　なお、本実施形態では、吸着器１２内の圧力が設定圧以上であるときに、電磁弁１６を開くように制御したが、特にそれに限られず、反応器１１内の圧力を検出する圧力センサを設け、反応器１１内の圧力が設定圧以上になったときに、電磁弁１６を開くように制御してもよい。
　また、本実施形態においても、上記第３実施形態におけるリリーフ弁３０を別途備えていてもよい。
　以上、本発明に係る化学蓄熱装置の好適な実施形態について幾つか説明してきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものでは無い。例えば上記第１～第５実施形態では、反応器１１内の圧力が第１開弁設定圧に達すると、機械的に開く第１弁である安全弁１８、安全弁２１及び逆止弁４２の何れかが設けられているが、反応器１１内の圧力が第１開弁設定圧に達すると開く第１弁は設けずに、吸着器１２内の圧力が第２開弁設定圧に達すると開く第２弁を設ける構成としてもよい。
　また、上記第２、第３及び第５実施形態では、第２弁の第２開弁設定圧が第１弁の第１開弁設定圧よりも高く設定されているが、特にその形態には限られず、第２弁の第２開弁設定圧を第１弁の第１開弁設定圧と等しくしてもよい。
　また、上記実施形態では、反応器１１の蓄熱材１３と化学反応する気体の反応媒体としてＮＨ３を使用したが、反応媒体としては、特にＮＨ３には限られず、ＣＯ２等を使用してもよい。反応媒体としてＣＯ２を使用する場合、ＣＯ２と化学反応する蓄熱材１３としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｆｅ（ＯＨ）２、Ｆｅ（ＯＨ）３、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３及びＦｅ３Ｏ４等を使用することができる。
　さらに、上記実施形態では、熱交換器４の周囲に反応器１１が配置されているが、反応器１１の配置箇所としては、特にそれには限られず、例えば熱交換器４の中であってもよい。
　また、上記実施形態では、吸着器１２がＮＨ３を物理吸着する吸着材１４を含んでいるが、吸着器１２としては特にこれに限られず、ＮＨ３を化学吸着する吸着材を含んでいてもよい。
　さらに、上記実施形態は、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を加熱するものであるが、本発明は、ディーゼルエンジン２の排気系に設けられた他の部分（酸化触媒５等）を加熱するものにも適用可能である。また、本発明は、ガソリンエンジンの排気系に設けられた触媒等を加熱するもの、或いはエンジンの排気系以外の加熱対象物を加熱するものにも適用可能である。
　４…熱交換器（加熱対象物）、３…排気通路（排気系）、１０…化学蓄熱装置、１１…反応器、１２…吸着器、１３…蓄熱材、１４…吸着材、１６…電磁弁（開閉弁）、１７…バイパス配管（バイパス通路）、１８…安全弁（第１弁、連通手段）、２１…安全弁（第１弁、連通手段）、２２…安全弁（第２弁、連通手段）、３０…リリーフ弁、４１…電磁弁（開閉弁）、４２…逆止弁（第１弁、連通手段）、４５…安全弁（第２弁、連通手段）、４６…バイパス配管（バイパス通路）、５０…圧力センサ（検出手段、連通手段）、５１…コントローラ（検出手段、連通手段）。

Claims (9)

  1. 　加熱対象物を加熱する化学蓄熱装置において、
    　気体の反応媒体と化学反応すると熱を発生する蓄熱材を有する反応器と、
    　前記反応媒体を吸着する吸着材を有する吸着器と、
    　前記反応器と前記吸着器との間に設けられ、前記反応器と前記吸着器との間の流路を開閉する開閉弁と、
    　前記反応器及び前記吸着器の少なくとも一方の内部圧力が所定値以上になると、前記反応器と前記吸着器とを連通する連通手段とを備える、化学蓄熱装置。
  2. 　前記連通手段は、前記反応器と前記吸着器との間に設けられ、前記反応器の内部圧力が予め設定された第１開弁設定圧に達すると開く第１弁及び前記吸着器の内部圧力が予め設定された第２開弁設定圧に達すると開く第２弁の少なくとも一方を有する、請求項１記載の化学蓄熱装置。
  3. 　前記第１弁は、前記吸着器から前記反応器への前記反応媒体の流れを止める逆止弁機能を含み、
    　前記第２弁は、前記反応器から前記吸着器への前記反応媒体の流れを止める逆止弁機能を含む、請求項２記載の化学蓄熱装置。
  4. 　前記反応器と前記吸着器との間には、前記第１弁及び前記第２弁が設けられており、
    　前記第２開弁設定圧は、前記第１開弁設定圧よりも大きい、請求項２または３記載の化学蓄熱装置。
  5. 　前記第１弁及び前記第２弁の何れか一方は、前記開閉弁と１つのユニットを構成している、請求項２～４の何れか一項記載の化学蓄熱装置。
  6. 　前記連通手段は、前記開閉弁と並列に設けられたバイパス通路を更に有し、
    　前記第１弁及び前記第２弁の少なくとも一方は、前記バイパス通路に設けられている、請求項２～４の何れか一項記載の化学蓄熱装置。
  7. 　前記連通手段は、前記反応器及び前記吸着器の少なくとも一方の内部圧力を検出する検出手段と、前記検出手段により前記反応器及び前記吸着器の少なくとも一方の内部圧力が前記所定値以上であることが検出されると、前記開閉弁を開くように制御する制御手段とを有する、請求項１記載の化学蓄熱装置。
  8. 　前記反応器及び前記吸着器の少なくとも一方の内部圧力が予め設定されたリリーフ設定値に達すると開くリリーフ弁を更に備える、請求項１～７の何れか一項記載の化学蓄熱装置。
  9. 　前記加熱対象物は、エンジンの排気系に設けられており、
    　前記リリーフ弁は、前記反応器及び前記吸着器の少なくとも一方と前記排気系との間に設けられている、請求項８記載の化学蓄熱装置。
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