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JP2017133698A - Chemical heat storage device - Google Patents

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JP2017133698A
JP2017133698A JP2014124150A JP2014124150A JP2017133698A JP 2017133698 A JP2017133698 A JP 2017133698A JP 2014124150 A JP2014124150 A JP 2014124150A JP 2014124150 A JP2014124150 A JP 2014124150A JP 2017133698 A JP2017133698 A JP 2017133698A
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JP
Japan
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heater
temperature
amount
ammonia
heat storage
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Application number
JP2014124150A
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Japanese (ja)
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康 佐竹
Yasushi Satake
康 佐竹
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chemical heat storage device capable of detecting abnormality in a mobile system of a reaction medium and abnormality in a heater at an early stage.SOLUTION: A chemical heat storage device 10 which heats a heating object includes: a heater 11 having a heat storage material 11a for generating heat by chemically reacting with a reaction medium; a reservoir 12 for storing the reaction medium; a connection pipe 13 for connecting the heater 11 and the reservoir 12; an opening/closing valve 14 provided at the connection pipe 13; a control part 15 for controlling opening/closing of the opening/closing valve 14; an acquisition part 15 for acquiring a value regarding generating heat quantity of the heater 11 during heating; and an estimation part 15 for estimating the value regarding the generating heat quantity of the heater 11 from the amount of the reaction medium which can be supplied to the heater 11 from the reservoir 12. The control part 15 determines that it is abnormal in the case where a difference between the value regarding the generating heat quantity acquired by the acquisition part 15 and the value regarding the generating heat quantity estimated by the estimation part 15 is equal to or greater than a threshold value, in the case where opening control of the opening/closing valve 14 is performed for supplying the reaction medium to the heater 11.SELECTED DRAWING: Figure 1

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.

車両等の排気系には、エンジンから排出される排気ガスに含まれる環境汚染物質(HC、CO、NOx等)を浄化するために、酸化触媒やNOx触媒等、種々の排気浄化触媒が設けられている。これらの排気浄化触媒は、活性温度以上で高い浄化能力を発揮するため、例えば、エンジン冷間始動時等の触媒の温度が低い時には、これを早期に活性温度以上に昇温させる必要がある。そこで、エンジン冷間始動時等に触媒を暖機して早期に活性温度以上に昇温させるための加熱装置を排気系に設けることが考えられている。この種の加熱装置としては、エネルギロス(燃費ロス)を低減しつつ触媒の暖機を行うことが可能な、反応媒体と蓄熱材との化学反応の熱を利用する化学蓄熱装置が知られている。例えば、特許文献1には、車両排気系に設けられた、加熱対象物としての触媒を暖機する化学蓄熱装置であって、触媒の外周部に設けられた反応材料(蓄熱材)を有する反応器(加熱器)と反応媒体としてのアンモニアを貯蔵する貯蔵器とが管路を介して接続され、この管路に開閉弁が設けられることが開示されている。   Various exhaust purification catalysts such as an oxidation catalyst and a NOx catalyst are provided in an exhaust system of a vehicle or the like in order to purify environmental pollutants (HC, CO, NOx, etc.) contained in exhaust gas exhausted from an engine. ing. Since these exhaust purification catalysts exhibit a high purification ability at or above the activation temperature, for example, when the temperature of the catalyst is low, such as during engine cold start, it is necessary to raise the temperature above the activation temperature at an early stage. Therefore, it has been considered to provide a heating device in the exhaust system for warming up the catalyst at the time of engine cold start or the like and raising the temperature to the activation temperature or higher at an early stage. As this type of heating device, there is known a chemical heat storage device that uses the heat of a chemical reaction between a reaction medium and a heat storage material that can warm up the catalyst while reducing energy loss (fuel consumption loss). Yes. For example, Patent Document 1 discloses a chemical heat storage device for warming up a catalyst as a heating target provided in a vehicle exhaust system, and a reaction having a reaction material (heat storage material) provided on an outer peripheral portion of the catalyst. It is disclosed that a heater (heater) and a reservoir for storing ammonia as a reaction medium are connected via a pipe line, and an open / close valve is provided in the pipe line.

特開2013−242053号公報JP 2013-242053 A

加熱器でアンモニアを蓄熱材と反応させて加熱対象物を加熱する暖機を行う場合又は貯蔵器で蓄熱材から脱離したアンモニアの回収を行う場合、所望の量のアンモニアを加熱器と貯蔵器との間で移動させる。このとき、管路に設けられた開閉弁は開制御され、管路を介したアンモニアの移動が可能となっている。しかしながら、例えば、開閉弁の故障や管路の詰まり等のアンモニアの移動経路(移動系)における異常が発生すると、加熱器と貯蔵器との間におけるアンモニアの移動が阻害される。また、加熱器の破損によるアンモニアの漏れや蓄熱材の劣化等の加熱器における異常が発生すると、加熱器での反応性が低下する。このような場合、意図したとおりの暖機やアンモニアの回収ができなくなる。   When warming up the object to be heated by reacting ammonia with the heat storage material with a heater or when recovering ammonia desorbed from the heat storage material with a storage device, a desired amount of ammonia is added to the heater and storage device. Move between. At this time, the on-off valve provided in the pipe line is controlled to open, and ammonia can be moved through the pipe line. However, for example, when an abnormality occurs in the ammonia moving path (moving system) such as a failure of an on-off valve or a clogged pipe, the movement of ammonia between the heater and the reservoir is hindered. In addition, when an abnormality occurs in the heater such as ammonia leakage due to breakage of the heater or deterioration of the heat storage material, the reactivity in the heater decreases. In such a case, it is impossible to warm up or recover ammonia as intended.

そこで、本技術分野においては、反応媒体の移動系の異常や加熱器の異常を早期に検知できる化学蓄熱装置が要請されている。   Therefore, in this technical field, there is a demand for a chemical heat storage device that can detect an abnormality in a moving system of a reaction medium and an abnormality in a heater at an early stage.

本発明の一側面に係る化学蓄熱装置は、加熱対象物を加熱する化学蓄熱装置であって、反応媒体と化学反応して熱を発生させる蓄熱材を有し、加熱対象物を加熱する加熱器と、反応媒体を貯蔵する貯蔵器と、加熱器と貯蔵器とを接続し、反応媒体が流れる接続管と、接続管に設けられる開閉弁と、開閉弁の開閉を制御する制御部と、加熱対象物の加熱時における加熱器の発生熱量に関する値を取得する取得部と、貯蔵器から加熱器に供給可能な反応媒体の量から加熱器の発生熱量に関する値を推定する推定部とを備え、制御部は、反応媒体を貯蔵器から加熱器に供給するために開閉弁の開制御を行った場合に、取得部で取得した発生熱量に関する値と推定部で推定した発生熱量に関する値との差が閾値以上の場合に異常と判定する判定処理を行う。   A chemical heat storage device according to one aspect of the present invention is a chemical heat storage device that heats an object to be heated, includes a heat storage material that chemically reacts with a reaction medium to generate heat, and heats the object to be heated. And a reservoir for storing the reaction medium, a heater and a reservoir, a connection pipe through which the reaction medium flows, an on-off valve provided in the connection pipe, a controller for controlling opening and closing of the on-off valve, and heating An acquisition unit that acquires a value related to the amount of heat generated by the heater when the object is heated, and an estimation unit that estimates a value related to the amount of generated heat of the heater from the amount of reaction medium that can be supplied from the reservoir to the heater, When the control unit performs open control of the on-off valve to supply the reaction medium from the reservoir to the heater, the difference between the value related to the generated heat amount acquired by the acquiring unit and the value related to the generated heat amount estimated by the estimating unit The determination process to determine that there is an abnormality when is over the threshold Cormorant.

この化学蓄熱装置では、取得部によって加熱器の実際の発生熱量に関する値を取得するとともに、推定部によって加熱器に供給可能な反応媒体の量から加熱器の発生熱量に関する値を推定する。反応媒体の移動系の異常で反応媒体が加熱器まで移動できない場合あるいは加熱器の異常で加熱器での反応性が低下している場合、供給可能な反応媒体の量から推定される加熱器の発生熱量に比べて、加熱器での実際の発生熱量が少なくなる。この場合、加熱器や加熱対象物等の温度上昇は少ない。一方、反応媒体が加熱器まで移動でき、加熱器での反応性も低下していない場合、推定の発生熱量と実際の発生熱量とは略同じになる。この場合、その実際の発生熱量に応じて加熱器や加熱対象物等の温度が上昇する。したがって、化学蓄熱装置では、実際の発生熱量に関する値と推定の発生熱量に関する値との差が閾値以上の場合に異常と判定することにより、反応媒体の移動系の異常や加熱器の異常を早期に検知できる。   In this chemical heat storage device, the acquisition unit acquires a value related to the actual generated heat amount of the heater, and the estimation unit estimates a value related to the generated heat amount of the heater from the amount of reaction medium that can be supplied to the heater. If the reaction medium cannot move to the heater due to an abnormality in the reaction medium movement system, or if the reactivity of the heater is reduced due to an abnormality in the heater, the heater estimated from the amount of reaction medium that can be supplied Compared to the amount of heat generated, the actual amount of heat generated in the heater is reduced. In this case, the temperature rise of the heater or the heating object is small. On the other hand, when the reaction medium can move to the heater and the reactivity in the heater is not lowered, the estimated generated heat amount and the actual generated heat amount are substantially the same. In this case, the temperature of the heater, the heating object, etc. rises according to the actual amount of heat generated. Therefore, in the chemical heat storage device, when the difference between the value related to the actual generated heat quantity and the value related to the estimated generated heat quantity is equal to or greater than the threshold value, it is determined that there is an abnormality in the moving system of the reaction medium or the heater abnormality early. Can be detected.

一実施形態の化学蓄熱装置では、発生熱量に関する値は、発生熱量に応じて上昇する加熱器の上昇温度、発生熱量に応じて上昇する加熱対象物の上昇温度、発生熱量に応じて上昇する加熱対象物の内部を流れる流体の上昇温度のうちのいずれかの上昇温度である。なお、発生熱量に関する値は、加熱器の発生熱量自体でもよい。   In the chemical heat storage device of one embodiment, the value relating to the amount of generated heat includes the rising temperature of the heater that rises according to the amount of generated heat, the rising temperature of the heating object that rises according to the amount of generated heat, and the heating that rises according to the amount of generated heat. It is the rising temperature of any of the rising temperatures of the fluid flowing inside the object. In addition, the value regarding the generated heat quantity may be the generated heat quantity of the heater itself.

一実施形態の化学蓄熱装置では、化学蓄熱装置は、エンジンを駆動源とする車両に搭載され、当該車両の排気系における加熱対象物を加熱し、加熱器の下流側の排気ガスの温度を検出する下流側温度検出部を備え、取得部は、下流側温度検出部で検出した下流側の排気ガスの温度から上昇温度を取得する。さらに、一実施形態の化学蓄熱装置では、加熱器の上流側の排気ガスの温度を検出する上流側温度検出部を備え、取得部は、下流側温度検出部で検出した下流側の排気ガスの温度から上流側温度検出部で検出した上流側の排気ガスの温度を減算した温度差から上昇温度を取得する。   In the chemical heat storage device of one embodiment, the chemical heat storage device is mounted on a vehicle having an engine as a drive source, and heats an object to be heated in an exhaust system of the vehicle, and detects the temperature of exhaust gas downstream of the heater. A downstream temperature detection unit, and the acquisition unit acquires the rising temperature from the temperature of the downstream exhaust gas detected by the downstream temperature detection unit. Furthermore, the chemical heat storage device of one embodiment includes an upstream temperature detection unit that detects the temperature of the exhaust gas upstream of the heater, and the acquisition unit detects the downstream exhaust gas detected by the downstream temperature detection unit. The rising temperature is acquired from the temperature difference obtained by subtracting the temperature of the upstream exhaust gas detected by the upstream temperature detector from the temperature.

この化学蓄熱装置では、下流側温度検出部で検出した加熱器の下流側の排気ガスの温度だけを用いることにより、簡易な構成で加熱器等の上昇温度を取得することができる。さらに、化学蓄熱装置では、下流側温度検出部で検出した加熱器の下流側の排気ガスの温度に加えて上流側温度検出部で検出した加熱器の上流側の排気ガスの温度を用いることにより、加熱器等の上昇温度を精度良く取得することができる。   In this chemical heat storage device, by using only the temperature of the exhaust gas downstream of the heater detected by the downstream temperature detection unit, the rising temperature of the heater or the like can be acquired with a simple configuration. Further, in the chemical heat storage device, by using the temperature of the exhaust gas upstream of the heater detected by the upstream temperature detector in addition to the temperature of the exhaust gas downstream of the heater detected by the downstream temperature detector. The rising temperature of the heater or the like can be obtained with high accuracy.

一実施形態の化学蓄熱装置では、制御部は、エンジンの始動時に開閉弁の開制御を行った場合に判定処理を行う。エンジンの始動前は、排気ガスの温度が低く、加熱器の温度も低い。また、エンジンの始動前は、貯蔵器に多くの量の反応媒体が貯蔵されており、加熱器に多くの量の反応媒体を供給でき、加熱器で発生する熱量が多くなる。そのため、エンジン始動時には、加熱器の発生熱量に関する値を用いた判定を精度良く行うことができる。   In the chemical heat storage device of one embodiment, the control unit performs a determination process when the opening / closing valve is controlled to open at the time of starting the engine. Before starting the engine, the temperature of the exhaust gas is low and the temperature of the heater is also low. Further, before starting the engine, a large amount of reaction medium is stored in the storage device, so that a large amount of reaction medium can be supplied to the heater, and the amount of heat generated by the heater increases. Therefore, at the time of starting the engine, the determination using the value related to the amount of heat generated by the heater can be performed with high accuracy.

一実施形態の化学蓄熱装置では、推定部は、貯蔵器に貯蔵された反応媒体の貯蔵量を取得し、当該反応媒体の貯蔵量から加熱器に供給可能な反応媒体の量を取得し、当該供給可能な反応媒体の量から加熱器の発生熱量に関する値を推定する。このように、簡単に加熱器の発生熱量に関する値を推定できる。   In the chemical heat storage device of one embodiment, the estimation unit obtains a storage amount of the reaction medium stored in the reservoir, acquires an amount of the reaction medium that can be supplied to the heater from the storage amount of the reaction medium, and A value related to the amount of heat generated by the heater is estimated from the amount of reaction medium that can be supplied. In this way, a value related to the amount of heat generated by the heater can be easily estimated.

一実施形態の化学蓄熱装置では、貯蔵器の温度を検出する貯蔵器温度検出部と、貯蔵器の圧力を検出する貯蔵器圧力検出部とを備え、推定部は、貯蔵器温度検出部で検出した温度と貯蔵器圧力検出部で検出した圧力を用いて反応媒体の貯蔵量を取得する。このように、貯蔵器の温度と圧力から簡単に貯蔵器に貯蔵されている反応媒体の貯蔵量を取得できる。   The chemical heat storage device of one embodiment includes a reservoir temperature detection unit that detects the temperature of the reservoir and a reservoir pressure detection unit that detects the pressure of the reservoir, and the estimation unit is detected by the reservoir temperature detection unit. The storage amount of the reaction medium is obtained using the detected temperature and the pressure detected by the storage pressure detector. Thus, the storage amount of the reaction medium stored in the reservoir can be easily obtained from the temperature and pressure of the reservoir.

本発明によれば、反応媒体の移動系の異常や加熱器の異常を早期に検知できる。   According to the present invention, it is possible to detect an abnormality in the reaction medium moving system and an abnormality in the heater at an early stage.

一実施形態に係る化学蓄熱装置を備えた排気ガス浄化システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the exhaust gas purification system provided with the chemical heat storage apparatus which concerns on one Embodiment. 図1のヒータにおけるアンモニア供給量と発生熱量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ammonia supply amount and generated heat amount in the heater of FIG. 図1に示すストレージに関する各パラメータの関係を示すグラフであり、(a)がストレージ温度−アンモニア飽和蒸気圧の関係を示すグラフであり、(b)が相対圧力(=ストレージ圧力/アンモニア飽和蒸気圧)−アンモニア吸着量の関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between parameters for storage shown in FIG. 1, (a) is a graph showing the relationship of storage temperature-ammonia saturated vapor pressure, and (b) is a relative pressure (= storage pressure / ammonia saturated vapor pressure). It is a graph which shows the relationship of ammonia adsorption amount. 図1に示す化学蓄熱装置の暖機時にバルブを開いた後の動作を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the operation | movement after opening a valve | bulb at the time of warming-up of the chemical thermal storage apparatus shown in FIG. 図1に示す化学蓄熱装置における暖機時の異常検知の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the abnormality detection at the time of warming-up in the chemical thermal storage apparatus shown in FIG.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る化学蓄熱装置を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, a chemical heat storage device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the element which is the same or it corresponds in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

一実施形態に係る化学蓄熱装置は、車両のエンジンの排気系に設けられる排気ガス浄化システムに備えられる化学蓄熱装置に適用する。一実施形態に係る排気ガス浄化システムは、エンジン(特に、ディーゼルエンジン)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り、触媒のDOC[Diesel Oxidation Catalyst]、SCR[SelectiveCatalytic Reduction]とASC[Ammonia Slip Catalyst]及びフィルタのDPF[Diesel Particulate Filter]を備えている。また、一実施形態に係る排気ガス浄化システムは、暖機用の化学蓄熱装置も備えており、化学蓄熱装置がエンジンとDOCとの間に配置される熱交換器に設けられる。   A chemical heat storage device according to an embodiment is applied to a chemical heat storage device provided in an exhaust gas purification system provided in an exhaust system of a vehicle engine. An exhaust gas purification system according to an embodiment is a system that purifies harmful substances (environmental pollutants) contained in exhaust gas discharged from an engine (particularly a diesel engine), and is a catalyst DOC [Diesel Oxidation Catalyst]. SCR [Selective Catalytic Reduction], ASC [Ammonia Slip Catalyst], and DPF [Diesel Particulate Filter] of the filter. The exhaust gas purification system according to an embodiment also includes a chemical heat storage device for warming up, and the chemical heat storage device is provided in a heat exchanger disposed between the engine and the DOC.

図1を参照して、一実施形態に係る排気ガス浄化システム1の全体構成について説明する。図1は、一実施形態に係る排気ガス浄化システム1の概略構成図である。   With reference to FIG. 1, the whole structure of the exhaust-gas purification system 1 which concerns on one Embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification system 1 according to an embodiment.

排気ガス浄化システム1は、エンジン2の排気側に接続された排気管3の上流側から下流側に向けて、熱交換器4、ディーゼル酸化触媒(DOC)5、ディーゼル排気微粒子除去フィルタ(DPF)6、選択還元触媒(SCR)7、アンモニアスリップ触媒(ASC)8を備えている。これら熱交換器4、DOC5、DPF6、SCR7、ASC8が配設される各部分は、配設されない部分の排気管3の径よりも大きくなっている。排気管3及び熱交換器4、DOC5、DPF6、SCR7、ASC8の各内部にはエンジン2から排出される排気ガスが流れ、排気ガスの流れる方向によって上流側や下流側が規定される。   The exhaust gas purification system 1 includes a heat exchanger 4, a diesel oxidation catalyst (DOC) 5, a diesel exhaust particulate removal filter (DPF) from the upstream side to the downstream side of the exhaust pipe 3 connected to the exhaust side of the engine 2. 6. A selective reduction catalyst (SCR) 7 and an ammonia slip catalyst (ASC) 8 are provided. Each part where these heat exchangers 4, DOC5, DPF6, SCR7, and ASC8 are arranged is larger than the diameter of the exhaust pipe 3 where the parts are not arranged. Exhaust gas discharged from the engine 2 flows inside the exhaust pipe 3 and the heat exchanger 4, DOC5, DPF6, SCR7, and ASC8, and the upstream side and the downstream side are defined by the direction in which the exhaust gas flows.

熱交換器4は、エンジン2から排出された排気ガスと後述するヒータ11との間で熱の交換(伝達)を行う機器である。熱交換器4は、高熱伝導性を有する金属材料で形成され、外筒の内部がハニカム構造となっている。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適用可能である。   The heat exchanger 4 is a device that exchanges (transfers) heat between exhaust gas discharged from the engine 2 and a heater 11 described later. The heat exchanger 4 is formed of a metal material having high thermal conductivity, and the inside of the outer cylinder has a honeycomb structure. The heat exchanger 4 is not limited to the honeycomb structure, and a known heat exchange structure can be applied.

DOC5は、排気ガス中に含まれるHCやCO等を酸化する触媒である。DPF6は、排気ガス中に含まれるPMを捕集して取り除くフィルタである。SCR7は、インジェクタ7aによって排気管3内の上流側にアンモニア(NH)あるいは尿素水(加水分解してアンモニアになる)が供給されると、アンモニアと排気ガス中に含まれるNOxとを化学反応させることによって、NOxを還元して浄化する触媒である。ASC8は、SCR7をすり抜けて下流側に流れたアンモニアを酸化する触媒である。 The DOC 5 is a catalyst that oxidizes HC, CO, and the like contained in the exhaust gas. The DPF 6 is a filter that collects and removes PM contained in the exhaust gas. When SCR 7 is supplied with ammonia (NH 3 ) or urea water (hydrolyzed into ammonia) to the upstream side of the exhaust pipe 3 by the injector 7 a, the SCR 7 chemically reacts with NOx contained in the exhaust gas. This is a catalyst that reduces and purifies NOx. The ASC 8 is a catalyst that oxidizes ammonia that has passed through the SCR 7 and has flowed downstream.

各触媒5,7,8には、環境汚染物質に対する浄化能力を発揮できる温度領域(すなわち、活性温度)が存在する。しかし、エンジン2の始動直後などは、エンジン2から排出された直後の排気ガスの温度は比較的低温であり、その活性温度より低い場合がある。そこで、エンジン2の始動直後などでも、各触媒5,7,8で浄化能力を発揮させるために、各触媒5,7,8での温度を迅速に活性温度にする必要がある。そのために、排気ガス浄化システム1は、最上流の熱交換器4(内部を流れる排気ガス)を加熱し、触媒の暖機を行う化学蓄熱装置10を備えている。   Each catalyst 5, 7, 8 has a temperature range (that is, an activation temperature) that can exhibit a purification ability against environmental pollutants. However, immediately after the engine 2 is started, the temperature of the exhaust gas immediately after being discharged from the engine 2 is relatively low and may be lower than its activation temperature. Thus, even immediately after the engine 2 is started, the temperature at each of the catalysts 5, 7, and 8 needs to be quickly brought to the active temperature in order to exert the purification capability at each of the catalysts 5, 7, and 8. For this purpose, the exhaust gas purification system 1 includes a chemical heat storage device 10 that heats the most upstream heat exchanger 4 (exhaust gas flowing inside) and warms up the catalyst.

化学蓄熱装置10は、外部エネルギレスで触媒などの加熱対象物を暖機する化学蓄熱装置である。具体的には、化学蓄熱装置10は、加熱対象物からの熱を蓄熱して蓄熱材から脱離する反応媒体を蓄えておき、その蓄えられた反応媒体を必要なときに蓄熱材に供給することで蓄熱材と反応媒体とを化学反応させ、化学反応時の反応熱(放熱)を利用して加熱対象物を暖めるものである。即ち、化学蓄熱装置10は、可逆的な化学反応を利用して、加熱対象物からの熱を蓄えるとともに、加熱対象物に熱を供給するものであるといえる。この実施形態では、化学蓄熱装置10は、最も上流に位置する触媒であるDOC5より上流側に配置した熱交換器4を加熱する。熱交換器4の内部には排気ガスが流れており、排気ガスとの間で熱交換をする構成となっている。したがって、排気ガスの流れる配管の最も上流側(エンジン2に近い側)に化学蓄熱装置10を配置することによって、エンジン2の始動時等における温度がさほど高くない状態の排気ガスを、熱交換器4の下流に配置された触媒(DOC5,SCR7、ASC8)へ到達する前に迅速に昇温できる。なお、この実施形態では、熱交換器4が特許請求の範囲に記載の加熱対象物に相当する。   The chemical heat storage device 10 is a chemical heat storage device that warms up an object to be heated such as a catalyst without external energy. Specifically, the chemical heat storage device 10 stores a reaction medium that stores heat from an object to be heated and desorbs from the heat storage material, and supplies the stored reaction medium to the heat storage material when necessary. In this way, the heat storage material and the reaction medium are chemically reacted, and the object to be heated is heated using reaction heat (heat radiation) during the chemical reaction. That is, it can be said that the chemical heat storage device 10 uses a reversible chemical reaction to store heat from the object to be heated and supply heat to the object to be heated. In this embodiment, the chemical heat storage device 10 heats the heat exchanger 4 disposed on the upstream side of the DOC 5 that is the catalyst located on the most upstream side. Exhaust gas flows inside the heat exchanger 4 and is configured to exchange heat with the exhaust gas. Therefore, by disposing the chemical heat storage device 10 on the most upstream side of the pipe through which the exhaust gas flows (the side close to the engine 2), the exhaust gas in a state where the temperature at the time of starting the engine 2 is not so high is converted into a heat exchanger. The temperature can be quickly raised before reaching the catalyst (DOC5, SCR7, ASC8) disposed downstream of the No.4. In this embodiment, the heat exchanger 4 corresponds to the heating object described in the claims.

化学蓄熱装置10は、ヒータ11、ストレージ12、接続管13、バルブ14等を備えており、コントローラ15によって制御される。なお、この実施形態では、ヒータ11が特許請求の範囲に記載の加熱器に相当し、ストレージ12が特許請求の範囲に記載の貯蔵器に相当し、接続管13が特許請求の範囲に記載の接続管に相当し、バルブ14が特許請求の範囲に記載の開閉弁に相当し、コントローラ15が特許請求の範囲に記載の制御部に相当する。   The chemical heat storage device 10 includes a heater 11, a storage 12, a connecting pipe 13, a valve 14, and the like, and is controlled by a controller 15. In this embodiment, the heater 11 corresponds to the heater described in the claims, the storage 12 corresponds to the reservoir described in the claims, and the connecting pipe 13 corresponds to the claims. It corresponds to a connecting pipe, the valve 14 corresponds to an on-off valve described in the claims, and the controller 15 corresponds to a control unit described in the claims.

ヒータ11は、熱交換器4の外周部の全周に設けられ、断面形状が熱交換器4を囲む環状である。ヒータ11は、反応媒体(アンモニア)との化学反応により発熱する蓄熱材11aを有しており、この蓄熱材11aがケーシングに収納されている。ここでは、反応媒体としてアンモニアを用いている。ヒータ11では、アンモニアが供給されるとアンモニアと蓄熱材11aとが化学反応(化学吸着または配位結合)し、熱を発生させる。また、ヒータ11では、排気ガスの排熱を受けて蓄熱材11aが所定温度以上になると蓄熱材11aとアンモニアとが分離(脱離)して、アンモニアを放出し、アンモニアの回収が可能となる。この所定温度は、ヒータ11で用いられる蓄熱材11aと反応媒体との組み合わせなどによって決まる。   The heater 11 is provided on the entire circumference of the outer peripheral portion of the heat exchanger 4, and the cross-sectional shape is an annular shape surrounding the heat exchanger 4. The heater 11 has a heat storage material 11a that generates heat by a chemical reaction with a reaction medium (ammonia), and the heat storage material 11a is housed in a casing. Here, ammonia is used as the reaction medium. In the heater 11, when ammonia is supplied, the ammonia and the heat storage material 11a chemically react (chemical adsorption or coordination bond) to generate heat. Further, in the heater 11, when the heat storage material 11a is heated to a predetermined temperature or more by receiving exhaust heat of the exhaust gas, the heat storage material 11a and ammonia are separated (desorbed), and ammonia is released, making it possible to recover the ammonia. . This predetermined temperature is determined by the combination of the heat storage material 11a used in the heater 11 and the reaction medium.

蓄熱材11aは、熱交換器4の外筒の外周面の全周に接するように配設される。蓄熱材11aとしては、反応媒体であるアンモニアと化学反応して発熱し、熱交換器4を通過する排気ガスを触媒(DOC5等)の活性温度以上に昇温できる材料を用いる。アンモニアと反応した後の蓄熱材11aは、熱交換器4を流れる高温の排気ガスからの熱を蓄熱すると、アンモニアを脱離する。この蓄熱材11aの材料としては、ハロゲン化合物のMXの組成を持つ材料であり、M=Mg、Ca、Srなどのアルカリ土類金属、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Znなどの遷移金属であり、XがCl、Br、Iなどであり、a=2、3である。なお、蓄熱材11aには、熱伝導性を向上させる添加物を混合してもよい。添加物としては、例えば、カーボンファイバ、カーボンビーズ、SiCビーズ、Cu、Ag、Ni、Ci−Cr、Al、Fe、ステンレスなどの金属ビーズ、高分子ビーズ、高分子ファイバである。ケーシングは、ヒータ11の外周側の全面及びヒータ11の上流端部と下流端部の全面を覆うように配設され、熱交換器4の外筒の外周面との間で密閉された空間を形成し、その中に蓄熱材11aを封入している。このように、蓄熱材11aは密閉空間内に封入されているので、アンモニアと繰り返し化学反応できる。なお、蓄熱材11aとケーシングとの間に断熱材を設けてもよいし、グラファイトシート、アルミニウムなどの金属シートなどで形成された熱伝導シートを設けてもよい。 The heat storage material 11 a is disposed so as to be in contact with the entire circumference of the outer peripheral surface of the outer cylinder of the heat exchanger 4. As the heat storage material 11 a, a material that generates heat by chemically reacting with ammonia as a reaction medium and can raise the exhaust gas passing through the heat exchanger 4 to the activation temperature of the catalyst (DOC5 or the like) is used. When the heat storage material 11a after reacting with ammonia stores heat from the high-temperature exhaust gas flowing through the heat exchanger 4, it desorbs ammonia. The material of the heat storage material 11a is a material having a composition of a halogen compound MXa, and M = alkaline earth metal such as Mg, Ca, Sr, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, etc. Transition metal, X is Cl, Br, I, etc., a = 2,3. In addition, you may mix the additive which improves thermal conductivity with the thermal storage material 11a. Examples of the additive include carbon fibers, carbon beads, SiC beads, metal beads such as Cu, Ag, Ni, Ci—Cr, Al, Fe, and stainless steel, polymer beads, and polymer fibers. The casing is disposed so as to cover the entire outer peripheral surface of the heater 11 and the entire upstream end and downstream end of the heater 11, and a sealed space between the outer peripheral surface of the outer cylinder of the heat exchanger 4. The heat storage material 11a is enclosed therein. Thus, since the heat storage material 11a is enclosed in the sealed space, it can repeatedly react with ammonia. In addition, you may provide a heat insulating material between the thermal storage material 11a and a casing, and you may provide the heat conductive sheet formed with metal sheets, such as a graphite sheet and aluminum.

図2を参照して、ヒータ11におけるアンモニア供給量、発生熱量、上昇温度の関係について説明する。図2は、ヒータ11におけるアンモニア供給量と発生熱量との関係を示すグラフであり、横軸がヒータ11に供給されるアンモニア供給量であり、縦軸がヒータ11で発生する熱量である。ストレージ12からヒータ11にアンモニアが供給されると、アンモニアの供給量に対応する量の蓄熱材11aがアンモニアと化学反応し、熱を発生させる。したがって、図2に示すように、ヒータ11へのアンモニア供給量が増加するとヒータ11での発生熱量が線形に増加する。したがって、この線形のグラフAを参照して、ヒータ11へのアンモニアの供給量から発生熱量を求めることができる。ヒータ11では、この発生熱量が増加するほど温度が上昇する。この発生熱量に応じたヒータ11で上昇する温度は、所定の換算式で求めることができる。この所定の換算式は、ヒータ11の熱容量などに基づいて得られる。   With reference to FIG. 2, the relationship between the ammonia supply amount, generated heat amount, and rising temperature in the heater 11 will be described. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of ammonia supplied to the heater 11 and the amount of heat generated. The horizontal axis represents the amount of ammonia supplied to the heater 11, and the vertical axis represents the amount of heat generated by the heater 11. When ammonia is supplied from the storage 12 to the heater 11, the heat storage material 11a in an amount corresponding to the supply amount of ammonia chemically reacts with ammonia to generate heat. Therefore, as shown in FIG. 2, when the amount of ammonia supplied to the heater 11 increases, the amount of heat generated in the heater 11 increases linearly. Therefore, with reference to this linear graph A, the amount of generated heat can be obtained from the amount of ammonia supplied to the heater 11. In the heater 11, the temperature rises as the amount of generated heat increases. The temperature rising by the heater 11 corresponding to the amount of generated heat can be obtained by a predetermined conversion formula. This predetermined conversion formula is obtained based on the heat capacity of the heater 11 and the like.

ストレージ12は、反応媒体であるアンモニアを保持(吸着)及び分離(放出)が可能な吸着材12aが内蔵されている。吸着材12aとしては、例えば、物理吸着によるアンモニアの貯蔵が可能な活性炭が用いられる。ストレージ12では、アンモニアを吸着材12aから分離させてヒータ11に供給するとともに、暖機終了後には排気ガスの排熱を受けて蓄熱材11aより脱離したアンモニアを吸着材12aに物理吸着させることで再び回収する。なお、吸着材12aとしては、活性炭に限られず、例えば、メソポーラスシリカ、メソポーラスカーボンやメソポーラスアルミナ等のメソ孔を有するメソポーラス材、または、ゼオライト、シリカゲルを用いてもよい。   The storage 12 contains an adsorbent 12a that can hold (adsorb) and separate (release) ammonia as a reaction medium. As the adsorbent 12a, for example, activated carbon capable of storing ammonia by physical adsorption is used. In the storage 12, ammonia is separated from the adsorbent 12 a and supplied to the heater 11, and after the warm-up is completed, the exhaust heat of exhaust gas is received and the ammonia desorbed from the heat storage material 11 a is physically adsorbed to the adsorbent 12 a. Collect again. The adsorbent 12a is not limited to activated carbon, and for example, mesoporous material having mesopores such as mesoporous silica, mesoporous carbon and mesoporous alumina, or zeolite and silica gel may be used.

図3を参照して、ストレージ12のおける温度、圧力、アンモニア吸着量(ストレージ12で貯蔵されているアンモニアの貯蔵量)の関係について説明する。図3(a)は、ストレージ12内の温度−アンモニア飽和蒸気圧の関係を示すグラフであり、横軸が温度(℃)であり、縦軸がアンモニア飽和蒸気圧(kPa)である。図3(b)は、ストレージ12内の相対圧力(=ストレージ12内の圧力/アンモニア飽和蒸気圧)−アンモニア吸着量の関係を示すグラフであり、横軸が相対圧力であり、縦軸がアンモニア吸着量(g)である。   With reference to FIG. 3, the relationship among the temperature, pressure, and ammonia adsorption amount (amount of ammonia stored in the storage 12) in the storage 12 will be described. FIG. 3A is a graph showing the relationship between the temperature in the storage 12 and the ammonia saturated vapor pressure, where the horizontal axis is temperature (° C.) and the vertical axis is ammonia saturated vapor pressure (kPa). FIG. 3B is a graph showing the relationship between the relative pressure in the storage 12 (= pressure in the storage 12 / ammonia saturated vapor pressure) −ammonia adsorption amount, the horizontal axis is relative pressure, and the vertical axis is ammonia. Adsorption amount (g).

ストレージ12内の温度とアンモニア飽和蒸気圧とは、図3(a)に示すように、温度が高くなるとアンモニア飽和蒸気圧が高くなるアンモニア飽和蒸気圧曲線C1で示す関係がある。したがって、このアンモニア飽和蒸気圧曲線C1を参照して、ストレージ12内の温度からストレージ12内のアンモニア飽和蒸気圧を求めることができる。また、ストレージ12内の相対圧力とアンモニア吸着量とは、図3(b)に示すように、相対圧力が高くなるとアンモニア吸着量(アンモニアの貯蔵量)が増加するアンモニア吸着量曲線C2で示す関係がある。したがって、このアンモニア吸着量曲線C2を参照して、相対圧力からストレージ12内のアンモニア吸着量を求めることができる。この2つの関係から、ストレージ12内の温度と圧力を取得できると、ストレージ12内の温度からアンモニア飽和蒸気圧を求め、このアンモニア飽和蒸気圧とストレージ12内の圧力から相対圧力を算出し、この相対圧力からアンモニア吸着量を求めることができる。   As shown in FIG. 3A, the temperature in the storage 12 and the ammonia saturated vapor pressure have a relationship indicated by an ammonia saturated vapor pressure curve C1 in which the ammonia saturated vapor pressure increases as the temperature increases. Therefore, the ammonia saturated vapor pressure in the storage 12 can be obtained from the temperature in the storage 12 with reference to the ammonia saturated vapor pressure curve C1. Further, as shown in FIG. 3B, the relative pressure in the storage 12 and the ammonia adsorption amount are represented by an ammonia adsorption amount curve C2 in which the ammonia adsorption amount (ammonia storage amount) increases as the relative pressure increases. There is. Therefore, the ammonia adsorption amount in the storage 12 can be obtained from the relative pressure with reference to the ammonia adsorption amount curve C2. If the temperature and pressure in the storage 12 can be obtained from these two relationships, the ammonia saturated vapor pressure is obtained from the temperature in the storage 12, the relative pressure is calculated from the ammonia saturated vapor pressure and the pressure in the storage 12, and this The ammonia adsorption amount can be determined from the relative pressure.

このように、ストレージ12内の温度と圧力から、ストレージ12に貯蔵されているアンモニア吸着量(アンモニア貯蔵量)を推定できる。暖機時には、このストレージ12のアンモニアの貯蔵量から、暖機時においてストレージ12及びヒータ11の圧力を所定圧に保つためにストレージ12に残存している残存量を減算した量のアンモニアをヒータ11に供給可能である。したがって、ストレージ12のアンモニア貯蔵量から、ヒータ11に供給可能なアンモニアの量を求めることができる。   In this way, the ammonia adsorption amount (ammonia storage amount) stored in the storage 12 can be estimated from the temperature and pressure in the storage 12. At the time of warm-up, the amount of ammonia obtained by subtracting the remaining amount remaining in the storage 12 in order to keep the pressure of the storage 12 and the heater 11 at a predetermined pressure from the amount of ammonia stored in the storage 12 at the time of warm-up. Can be supplied. Therefore, the amount of ammonia that can be supplied to the heater 11 can be obtained from the amount of ammonia stored in the storage 12.

接続管13は、ヒータ11とストレージ12とを接続する管であり、ヒータ11とストレージ12との間で反応媒体(アンモニア)が流れる流路となる。バルブ14は、接続管13の途中に配設され、ヒータ11とストレージ12との間のアンモニアの流路を開閉するバルブである。バルブ14が開かれると、接続管13を介してヒータ11とストレージ12との間でアンモニアの移動が可能となる。バルブ14の開閉制御は、コントローラ15で行われる。バルブ14は、電磁式のノーマリクローズのバルブであり、電流を流したときに開く。なお、バルブ14は、電磁式以外のバルブでもよい。   The connection pipe 13 is a pipe that connects the heater 11 and the storage 12, and serves as a flow path through which a reaction medium (ammonia) flows between the heater 11 and the storage 12. The valve 14 is disposed in the middle of the connection pipe 13 and opens and closes the ammonia flow path between the heater 11 and the storage 12. When the valve 14 is opened, ammonia can be transferred between the heater 11 and the storage 12 via the connecting pipe 13. The controller 15 performs opening / closing control of the valve 14. The valve 14 is an electromagnetic normally closed valve and opens when a current is passed. The valve 14 may be a non-electromagnetic valve.

図4を参照して、この接続管13及びバルブ14によるヒータ11とストレージ12との間のアンモニアの移動(特に、暖機時)について説明する。図4は、化学蓄熱装置10の暖機時にバルブを開いた後の動作を示す概念図である。なお、図4において、ヒータ11の蓄熱材11a内に存在するNHは蓄熱材11aに化学吸着されたアンモニアを示しており、ストレージ12の吸着材12a内に存在するNHは吸着材12aに物理吸着されたアンモニアを示している。 With reference to FIG. 4, the movement of ammonia between the heater 11 and the storage 12 by the connecting pipe 13 and the valve 14 (particularly during warm-up) will be described. FIG. 4 is a conceptual diagram showing an operation after the valve is opened when the chemical heat storage device 10 is warmed up. Incidentally, in FIG. 4, NH 3 present in the heat storage material 11a of the heater 11 shows the ammonia chemically adsorbed to the heat storage material 11a, NH 3 present in the adsorbent in the 12a of the storage 12 to the adsorbent 12a It shows physisorbed ammonia.

図2に示すヒータ11内のアンモニアA11は、蓄熱材11aに化学吸着されていない気相のアンモニアを示す。これは、例えば、蓄熱材11aの昇温にともなって蓄熱材11aから脱離したアンモニアや、ストレージ12に回収されずに残留した残留アンモニアなどである。このアンモニアA11の量に応じて、ヒータ11内の圧力が変わる。また、ストレージ12内には、吸着材12aに物理吸着されたアンモニア以外にも、吸着材12aに吸着されていないアンモニアA12(気体)が存在する。これら吸着材12aに吸着されたアンモニア及び吸着されていないアンモニアA12の量に応じて、ストレージ12内の圧力が変わる。 Ammonia A 11 in the heater 11 shown in FIG. 2 shows the ammonia gas phase in the heat storage material 11a is not chemically adsorbed. This is, for example, ammonia desorbed from the heat storage material 11a as the temperature of the heat storage material 11a increases, or residual ammonia remaining without being recovered in the storage 12. Depending on the amount of the ammonia A 11, it varies the pressure in the heater 11. In addition to the ammonia physically adsorbed on the adsorbent 12a, ammonia A 12 (gas) not adsorbed on the adsorbent 12a exists in the storage 12. Depending on the amount of adsorbent 12a ammonia A 12 that are not ammonia and adsorption adsorbed to vary the pressure in the storage 12.

加熱対象物の暖機前は、ストレージ12内にアンモニアが貯蔵されているので、ストレージ12の圧力がヒータ11内の圧力よりも高くなっている。この状態でバルブ14を開制御すると、移動系が正常状態にある時には、接続管13に設けられたバルブ14が開かれて、ストレージ12とヒータ11との圧力差により、図4に示すように、アンモニア(気体)がストレージ12からヒータ11へ接続管13を介して移動する。そして、ヒータ11では、蓄熱材11aとアンモニアとが化学反応して熱を発生し、その発生した熱量に応じて温度が上昇する。この暖機時等にバルブ14が開かれると、短時間後に接続管13で接続されたヒータ11とストレージ12との間で圧力が平衡状態になり、ヒータ11内の圧力とストレージ12内の圧力とが同じ圧力(平衡吸着圧)になる。この平衡状態になるまでの時間は、アンモニアの拡散速度及び接続管13の長さや管径等により異なる。   Before the heating object is warmed up, ammonia is stored in the storage 12, so the pressure in the storage 12 is higher than the pressure in the heater 11. When the valve 14 is controlled to open in this state, when the moving system is in a normal state, the valve 14 provided in the connection pipe 13 is opened, and the pressure difference between the storage 12 and the heater 11 causes a difference as shown in FIG. Ammonia (gas) moves from the storage 12 to the heater 11 via the connection pipe 13. In the heater 11, the heat storage material 11a and ammonia chemically react to generate heat, and the temperature rises according to the amount of generated heat. When the valve 14 is opened at the time of warming up or the like, the pressure is balanced between the heater 11 and the storage 12 connected by the connecting pipe 13 after a short time, and the pressure in the heater 11 and the pressure in the storage 12 are balanced. Becomes the same pressure (equilibrium adsorption pressure). The time until this equilibrium state is reached varies depending on the diffusion rate of ammonia, the length of the connecting pipe 13, the pipe diameter, and the like.

しかし、接続管13とバルブ14からなるアンモニアの移動系に異常が発生すると、接続管13を介したヒータ11とストレージ12との間でのアンモニアの移動が、正常状態と同じように行われない場合がある。この場合、バルブ14の開制御が開始されてから所定時間が経過しても、ストレージ12に貯蔵されているアンモニアがヒータ11へ移動しない。そのため、ヒータ11では、蓄熱材11aとアンモニアとの化学反応が行われず、熱を発生しない。その結果、ヒータ11の温度が上昇せず、加熱対象物や排気ガスの温度も上昇しない。アンモニアの移動系の異常としては、例えば、経年劣化等による機械的故障又は電気的故障でバルブ14が開かない場合、蓄熱材11aの一部が欠落したものが接続管13内に詰まった場合、接続管13の一部が破損した場合などがある。   However, if an abnormality occurs in the ammonia moving system including the connection pipe 13 and the valve 14, the movement of ammonia between the heater 11 and the storage 12 via the connection pipe 13 is not performed in the same manner as in a normal state. There is a case. In this case, the ammonia stored in the storage 12 does not move to the heater 11 even if a predetermined time has elapsed after the opening control of the valve 14 is started. Therefore, in the heater 11, a chemical reaction between the heat storage material 11a and ammonia is not performed, and heat is not generated. As a result, the temperature of the heater 11 does not rise, and the temperature of the object to be heated and the exhaust gas does not rise. As an abnormality in the ammonia moving system, for example, when the valve 14 is not opened due to mechanical failure or electrical failure due to aging or the like, or when a part of the heat storage material 11a is missing is clogged in the connection pipe 13, There is a case where a part of the connecting pipe 13 is damaged.

アンモニアの移動系に異常がない場合でも、ヒータ11に異常があると、ヒータ11での化学反応の反応性が低下する場合がある。この場合、供給可能な量のアンモニアがヒータ11に移動しても、ヒータ11では、反応性が正常な場合よりも蓄熱材11aとアンモニアとの化学反応が行われず、発生する熱量が少ない。その結果、ヒータ11での温度上昇も少なく、加熱対象物や排気ガスの温度上昇も少ない。全く化学反応が行われず、温度が上昇しない場合もある。ヒータ11の異常としては、例えば、ヒータ11の破損よってアンモニアが漏れる場合、ヒータ11内の蓄熱材11aが劣化している場合などがある。   Even if there is no abnormality in the ammonia transfer system, if the heater 11 is abnormal, the reactivity of the chemical reaction in the heater 11 may be reduced. In this case, even if the amount of ammonia that can be supplied moves to the heater 11, the heater 11 does not perform a chemical reaction between the heat storage material 11a and ammonia and generates less heat than when the reactivity is normal. As a result, the temperature rise in the heater 11 is small, and the temperature rise of the object to be heated and the exhaust gas is also small. In some cases, no chemical reaction takes place and the temperature does not rise. Examples of the abnormality of the heater 11 include a case where ammonia leaks due to the heater 11 being damaged, and a case where the heat storage material 11a in the heater 11 is deteriorated.

コントローラ15は、CPU[CentralProcessing Unit]、ROM[ReadOnly Memory]、RAM[Random Access Memory]などからなり、化学蓄熱装置10を制御する制御部である。コントローラ15には、温度センサ16,17,18、圧力センサ19などの各種センサが接続されており、これら複数のセンサより、適宜、制御に必要な情報を取得する。また、コントローラ15は、バルブ14が接続されており、取得した情報に基づいて化学蓄熱装置10を制御するための各処理を行い、必要に応じてバルブ14の開閉制御を行う。コントローラ15での具体的な処理について説明する前に、温度センサ16,17,18、圧力センサ19について説明しておく。コントローラ15は化学蓄熱装置10専用のものでもよいし、エンジンECU[Electronic Control Unit]等のECUの一機能として組み込まれるものとしてもよい。   The controller 15 includes a CPU [Central Processing Unit], a ROM [Read Only Memory], a RAM [Random Access Memory], and the like, and is a control unit that controls the chemical heat storage device 10. Various sensors such as temperature sensors 16, 17, 18 and a pressure sensor 19 are connected to the controller 15, and information necessary for control is appropriately acquired from the plurality of sensors. Further, the controller 15 is connected to the valve 14, performs each process for controlling the chemical heat storage device 10 based on the acquired information, and performs opening / closing control of the valve 14 as necessary. Before describing specific processing in the controller 15, the temperature sensors 16, 17, 18, and the pressure sensor 19 will be described. The controller 15 may be dedicated to the chemical heat storage device 10 or may be incorporated as a function of an ECU such as an engine ECU [Electronic Control Unit].

なお、この実施形態では、温度センサ16が特許請求の範囲に記載の上流側温度検出部に相当し、温度センサ17が特許請求の範囲に記載の下流側温度検出部に相当し、コントローラ15での処理が特許請求の範囲に記載の取得部に相当し、温度センサ18が特許請求の範囲に記載の貯蔵器温度検出部に相当し、圧力センサ19が特許請求の範囲に記載の貯蔵器圧力検出部に相当し、コントローラ15での処理が特許請求の範囲に記載の推定部に相当する。   In this embodiment, the temperature sensor 16 corresponds to the upstream temperature detection unit described in the claims, and the temperature sensor 17 corresponds to the downstream temperature detection unit described in the claims. Is equivalent to the acquisition unit described in the claims, the temperature sensor 18 is equivalent to the reservoir temperature detection unit described in the claims, and the pressure sensor 19 is the reservoir pressure described in the claims. It corresponds to a detection unit, and the processing in the controller 15 corresponds to an estimation unit described in the claims.

温度センサ16は、エンジン2と熱交換器4との間の排気管3内を流れる排気ガスの温度を検出するセンサである。温度センサ16では、一定時間毎に、熱交換器4及びヒータ11の上流側の排気ガスの温度を検出し、その検出した温度情報をコントローラ15に送信する。また、温度センサ17は、熱交換器4とDOC5との間の排気管3内を流れる排気ガスの温度を検出するセンサである。温度センサ17では、一定時間毎に、熱交換器4及びヒータ11の下流側の排気ガスの温度を検出し、その検出した温度情報をコントローラ15に送信する。この温度センサ16,17で検出される排気ガスの温度は、ヒータ11での上昇温度の取得等のために、以下のコントローラ15の処理で利用される。   The temperature sensor 16 is a sensor that detects the temperature of exhaust gas flowing in the exhaust pipe 3 between the engine 2 and the heat exchanger 4. The temperature sensor 16 detects the temperature of the exhaust gas upstream of the heat exchanger 4 and the heater 11 at regular intervals, and transmits the detected temperature information to the controller 15. The temperature sensor 17 is a sensor that detects the temperature of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 3 between the heat exchanger 4 and the DOC 5. The temperature sensor 17 detects the temperature of the exhaust gas on the downstream side of the heat exchanger 4 and the heater 11 at regular intervals, and transmits the detected temperature information to the controller 15. The temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensors 16 and 17 is used in the following processing of the controller 15 in order to acquire the rising temperature in the heater 11 and the like.

なお、ヒータ11内に設けられる蓄熱材11aは、アンモニアとの化学反応によりその体積が膨張する。そのため、例えば、ヒータ11の内部に温度センサを設けた場合には、温度センサが蓄熱材11aの膨張による圧力を受けて壊れることを防止する必要がある。また、ヒータ11では、ケーシング内に封入された蓄熱材11aがアンモニアと繰り返し化学反応できるように、密閉空間を形成している。そのため、ヒータ11の内部に温度センサを設けた場合には、密閉空間の気密性を十分に確保する必要がある。このようにヒータ11に温度センサを設けることがコストや部品点数の増加などの面から困難となる場合には、ヒータ11の温度を取得するために、ヒータ11に温度センサを設ける代わりに、熱交換器4(ヒータ11)の上流部及び下流部の排気ガスの温度を検出する温度センサ16,17で代用している。   Note that the volume of the heat storage material 11a provided in the heater 11 expands due to a chemical reaction with ammonia. Therefore, for example, when a temperature sensor is provided inside the heater 11, it is necessary to prevent the temperature sensor from being damaged by receiving pressure due to expansion of the heat storage material 11a. The heater 11 forms a sealed space so that the heat storage material 11a enclosed in the casing can repeatedly react with ammonia. Therefore, when a temperature sensor is provided inside the heater 11, it is necessary to sufficiently ensure the airtightness of the sealed space. When it is difficult to provide a temperature sensor in the heater 11 in terms of cost, increase in the number of parts, and the like, instead of providing a temperature sensor in the heater 11 in order to obtain the temperature of the heater 11, a heat sensor is provided. Temperature sensors 16 and 17 that detect the temperature of the exhaust gas upstream and downstream of the exchanger 4 (heater 11) are used instead.

また、エンジン2では、燃焼制御のために必要な排気ガスの温度を温度センサ16,17のうちの少なくとも一方の温度センサにより取得している。つまり、排気ガスの温度を検出する温度センサ16,17のうちの少なくとも一方の温度センサは必須のセンサである。したがって、この温度センサ16,17を化学蓄熱装置10の制御にも利用することで、ヒータ11の温度を取得するための温度センサを別途設ける必要がなくなり、コストや部品点数の増加を抑制することができる。   Further, in the engine 2, the temperature of the exhaust gas necessary for combustion control is acquired by at least one of the temperature sensors 16 and 17. That is, at least one of the temperature sensors 16 and 17 that detect the temperature of the exhaust gas is an essential sensor. Therefore, by using these temperature sensors 16 and 17 also for controlling the chemical heat storage device 10, it is not necessary to separately provide a temperature sensor for acquiring the temperature of the heater 11, and an increase in cost and the number of parts can be suppressed. Can do.

温度センサ18は、ストレージ12内の温度を検出するセンサである。温度センサ18では、一定時間毎に、ストレージ12内の温度を検出し、その検出した温度情報をコントローラ15に送信する。圧力センサ19は、ストレージ12内の圧力を検出するセンサである。圧力センサ19では、一定時間毎に、ストレージ12内の圧力を検出し、その検出した圧力情報をコントローラ15に送信する。   The temperature sensor 18 is a sensor that detects the temperature in the storage 12. The temperature sensor 18 detects the temperature in the storage 12 at regular time intervals, and transmits the detected temperature information to the controller 15. The pressure sensor 19 is a sensor that detects the pressure in the storage 12. The pressure sensor 19 detects the pressure in the storage 12 at regular intervals, and transmits the detected pressure information to the controller 15.

なお、温度センサ16,17,18や圧力センサ19には、検出の応答性能(応答速度等)がそれぞれある。そのため、各温度センサ16,17,18は、応答速度に応じて、排気管3内やストレージ12内の温度が変化してからその変化後の温度を検出するまでに時間を要する。また、圧力センサ19は、応答速度に応じて、ストレージ12内の圧力が変化してからその変化後の圧力を検出するまでに時間を要する。   The temperature sensors 16, 17, 18 and the pressure sensor 19 have detection response performance (response speed, etc.), respectively. Therefore, each of the temperature sensors 16, 17, and 18 takes time until the temperature after the change in the exhaust pipe 3 or the storage 12 is detected according to the response speed. Further, the pressure sensor 19 takes time until the pressure after the change is detected after the pressure in the storage 12 changes according to the response speed.

それでは、コントローラ15での具体的な処理について説明する。コントローラ15では、エンジン2の稼働中、温度センサ16で検出された熱交換器4の上流側での排気ガスの温度が暖機開始温度以下か否かを判定する。コントローラ15では、排気ガスの温度が暖機開始温度以下と判定すると、バルブ14を開くためにバルブ14に電流を供給する。暖機開始温度は、排気ガス浄化システム1において暖機が必要な温度である。暖機開始温度は、触媒(DOC5等)の活性温度等に基づいて設定される。   Now, specific processing in the controller 15 will be described. The controller 15 determines whether the temperature of the exhaust gas upstream of the heat exchanger 4 detected by the temperature sensor 16 during operation of the engine 2 is equal to or lower than the warm-up start temperature. When the controller 15 determines that the temperature of the exhaust gas is equal to or lower than the warm-up start temperature, it supplies current to the valve 14 to open the valve 14. The warm-up start temperature is a temperature that requires warm-up in the exhaust gas purification system 1. The warm-up start temperature is set based on the activation temperature of the catalyst (such as DOC5).

エンジン2の稼働中の暖機終了後、コントローラ15では、温度センサ16で検出された排気ガスの温度(ヒータ11(蓄熱材11a)の温度に相当)がアンモニア回収可能温度より高いか否かを判定する。コントローラ15では、排気ガスの温度がアンモニア回収可能温度より高いと判定すると、バルブ14を開くためにバルブ14に電流を供給する。また、コントローラ15では、排気ガスの温度がアンモニア回収可能温度以下と判定すると、バルブ14を閉じるためにバルブ14への電流の供給を停止する。アンモニア回収可能温度は、暖機後にヒータ11からアンモニアを回収可能な温度である。アンモニア回収可能温度は、ヒータ11で用いられる蓄熱材11aとアンモニアの組み合わせによって決まる蓄熱材11aからアンモニアが分離する温度等に基づいて設定される。また、アンモニア回収可能温度は、外気温も考慮して設定されてもよく、例えば、外気温が高いほど高い温度が設定される。   After completion of warm-up while the engine 2 is operating, the controller 15 determines whether or not the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor 16 (corresponding to the temperature of the heater 11 (heat storage material 11a)) is higher than the ammonia recoverable temperature. judge. When the controller 15 determines that the temperature of the exhaust gas is higher than the temperature at which ammonia can be recovered, current is supplied to the valve 14 to open the valve 14. When the controller 15 determines that the temperature of the exhaust gas is equal to or lower than the temperature at which ammonia can be recovered, the controller 15 stops supplying current to the valve 14 in order to close the valve 14. The ammonia recoverable temperature is a temperature at which ammonia can be recovered from the heater 11 after warming up. The ammonia recoverable temperature is set based on the temperature at which ammonia is separated from the heat storage material 11a determined by the combination of the heat storage material 11a used in the heater 11 and ammonia. Further, the ammonia recoverable temperature may be set in consideration of the outside air temperature. For example, the higher the outside air temperature, the higher the temperature.

特に、暖機時には、コントローラ15では、バルブ14への電流の供給(つまり、バルブ14の開制御)の前に温度センサ18で検出されたストレージ12内の温度を用いて、図3(a)に示すアンモニア飽和蒸気圧曲線C1を参照してアンモニア飽和蒸気圧を取得する。コントローラ15では、バルブ14の開制御前に圧力センサ19で検出されたストレージ12内の圧力をこのアンモニア飽和蒸気圧で除算して相対圧力を算出する。コントローラ15では、この相対圧力を用いて、図3(b)に示すアンモニア吸着量曲線C2を参照してストレージ12でのアンモニア吸着量を取得する。コントローラ15では、このアンモニア吸着量(アンモニア貯蔵量)から、ストレージ12及びヒータ11の圧力を所定圧に保つために残存している残存量を減算して、バルブ14の開制御前のヒータ11に供給可能なアンモニアの量を取得する。さらに、コントローラ15では、この供給可能な量のアンモニアが全てヒータ11に供給されたと仮定して、この供給可能なアンモニアの量を用いて、図2に示すグラフ(マップ)Aを参照してヒータ11での発生熱量を取得する。そして、コントローラ15では、この発生熱量を所定の換算式によって換算して、ヒータ11で上昇する温度を推定する。なお、このヒータ11で上昇する温度の推定処理についてはバルブ14の開制御前と開制御後の何れのタイミングで行ってもよいが、この推定処理にはバルブ14の開制御前のヒータ11に供給可能なアンモニアの量が必要となるので、少なくともバルブ14の開制御前に温度センサ18で検出されたストレージ12内の温度と圧力センサ19で検出されたストレージ12内の圧力を取得しておく必要がある。   In particular, at the time of warm-up, the controller 15 uses the temperature in the storage 12 detected by the temperature sensor 18 before the supply of current to the valve 14 (that is, the opening control of the valve 14), and FIG. The ammonia saturated vapor pressure curve C1 shown in FIG. The controller 15 calculates the relative pressure by dividing the pressure in the storage 12 detected by the pressure sensor 19 before the opening control of the valve 14 by the ammonia saturated vapor pressure. The controller 15 uses this relative pressure to acquire the ammonia adsorption amount in the storage 12 with reference to the ammonia adsorption amount curve C2 shown in FIG. The controller 15 subtracts the remaining amount in order to keep the pressure of the storage 12 and the heater 11 at a predetermined pressure from this ammonia adsorption amount (ammonia storage amount), so that the heater 11 before opening control of the valve 14 is subtracted. Obtain the amount of ammonia that can be supplied. Further, the controller 15 assumes that all of the supplyable amount of ammonia has been supplied to the heater 11 and uses this supplied amount of ammonia to refer to the graph (map) A shown in FIG. The amount of heat generated at 11 is acquired. Then, the controller 15 converts the generated heat amount by a predetermined conversion formula, and estimates the temperature rising by the heater 11. Note that the process for estimating the temperature rising by the heater 11 may be performed at any timing before or after the valve 14 is opened, but this estimation process is performed on the heater 11 before the valve 14 is opened. Since the amount of ammonia that can be supplied is required, at least the temperature in the storage 12 detected by the temperature sensor 18 and the pressure in the storage 12 detected by the pressure sensor 19 are acquired before the valve 14 is opened. There is a need.

コントローラ15では、暖機時のバルブ14の開制御を開始してからの時間を計測し、その計測した時間が一定時間経過したか否かを判定する。一定時間は、暖機時のヒータ11での上昇温度を用いて安定した異常判定を行うために必要な時間である。この一定時間は、上記したバルブ14が開かれてから圧力が平衡状態になるまでの時間、温度センサ16,17,18や圧力センサ19の応答速度に応じた検出の遅れ時間等のうちの最も長い時間に基づいて設定するとよい。一定時間としては、例えば、数秒である。   The controller 15 measures the time from the start of opening control of the valve 14 during warm-up, and determines whether or not the measured time has elapsed for a certain time. The certain time is a time required for performing a stable abnormality determination using the temperature rise in the heater 11 during warm-up. This fixed time is the longest of the time from when the valve 14 is opened until the pressure reaches an equilibrium state, the detection delay time according to the response speed of the temperature sensors 16, 17, 18 and the pressure sensor 19. Set based on long time. The fixed time is, for example, several seconds.

バルブ14の開制御を開始してから一定時間が経過すると、コントローラ15では、温度センサ17で検出されたヒータ11の下流側の温度から温度センサ16で検出されたヒータ11の上流側の温度を減算して温度差を取得する。この温度差を、暖機時にヒータ11で実際に上昇した温度として代用する。この温度差を所定の換算式で換算してヒータ11で上昇した温度をより精度良く取得するようにしてもよい。   When a certain period of time has elapsed after starting the opening control of the valve 14, the controller 15 changes the temperature on the upstream side of the heater 11 detected by the temperature sensor 16 from the temperature on the downstream side of the heater 11 detected by the temperature sensor 17. Subtract the temperature difference. This temperature difference is substituted as the temperature actually increased by the heater 11 during warm-up. The temperature difference may be converted using a predetermined conversion formula so that the temperature increased by the heater 11 may be obtained with higher accuracy.

そして、コントローラ15では、バルブ14の開制御後に実測したヒータ11で上昇した温度とバルブ14の開制御前のアンモニアの供給可能な量から推定したヒータ11での上昇する温度との温度差(絶対値)を算出する。コントローラ15では、この温度差(絶対値)が閾値未満か否かを判定する。この閾値は、ヒータ11での上昇温度の実測値と推定値とが略同じ温度か否かを判定するための閾値である。閾値は、温度センサ16,17,18や圧力センサ19の各検出誤差等に基づいて設定するとよい。また、ヒータ11の温度の代用として温度センサ16,17によって排気ガスの温度を検出しているので、この温度センサ16,17が設けられる箇所での排気ガスの温度とこの箇所から離れた箇所にあるヒータ11の温度との温度差も考慮して閾値を設定するとよい。   Then, in the controller 15, the temperature difference (absolutely) between the temperature measured by the heater 11 measured after the valve 14 is opened and the temperature raised by the heater 11 estimated from the amount of ammonia that can be supplied before the valve 14 is opened. Value). The controller 15 determines whether this temperature difference (absolute value) is less than a threshold value. This threshold value is a threshold value for determining whether the actually measured value and the estimated value of the rising temperature at the heater 11 are substantially the same temperature. The threshold value may be set based on detection errors of the temperature sensors 16, 17, 18 and the pressure sensor 19. Further, since the temperature of the exhaust gas is detected by the temperature sensors 16 and 17 as a substitute for the temperature of the heater 11, the temperature of the exhaust gas at the location where the temperature sensors 16 and 17 are provided and the location away from the location. The threshold value may be set in consideration of a temperature difference from the temperature of a certain heater 11.

温度差(絶対値)が閾値未満の場合、コントローラ15では、接続管13とバルブ14からなるアンモニアの移動系及びヒータ11は正常と判定する。一方、温度差(絶対値)が閾値以上の場合、コントローラ15では、アンモニアの移動系あるいはヒータ11に何らかの異常があると判定し、車両の運転者に対して異常通知を行う。この異常通知としては、例えば、化学蓄熱装置10の警告灯の点灯、化学蓄熱装置10(特に、接続管13、バルブ14、ヒータ11)の異常を知らせる情報のディスプレイの表示や音声の出力がある。   When the temperature difference (absolute value) is less than the threshold value, the controller 15 determines that the ammonia moving system including the connecting pipe 13 and the valve 14 and the heater 11 are normal. On the other hand, if the temperature difference (absolute value) is equal to or greater than the threshold, the controller 15 determines that there is some abnormality in the ammonia moving system or the heater 11, and notifies the vehicle driver of the abnormality. This abnormality notification includes, for example, lighting of a warning lamp of the chemical heat storage device 10, display of information indicating an abnormality of the chemical heat storage device 10 (particularly, the connection pipe 13, the valve 14, and the heater 11) and output of sound. .

以上のように構成した化学蓄熱装置10の動作を説明する。特に、暖機時の異常検知の動作について図5のフローチャートに沿って説明する。図5は、化学蓄熱装置10における暖機時の異常検知の動作を示すフローチャートである。   The operation of the chemical heat storage device 10 configured as described above will be described. In particular, the abnormality detection operation during warm-up will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 5 is a flowchart showing an abnormality detection operation during warm-up in the chemical heat storage device 10.

エンジン2の稼働中、コントローラ15では、温度センサ16で検出された排気ガスの温度が暖機開始温度以下か否かを判定する(S1)。S1にて排気ガスの温度が暖機開始温度より高いと判定した場合、コントローラ15では、バルブ14への電流の供給を停止する(S2)。バルブ14では、電流が供給されないので、閉じる。この場合、接続管13を介したアンモニアの移動は不能である。S1の判定は、温度センサ16で検出される排気ガスの温度が暖機開始温度以下になるまで繰り返し行われる。   While the engine 2 is operating, the controller 15 determines whether or not the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor 16 is equal to or lower than the warm-up start temperature (S1). If it is determined in S1 that the temperature of the exhaust gas is higher than the warm-up start temperature, the controller 15 stops the supply of current to the valve 14 (S2). The valve 14 is closed because no current is supplied. In this case, ammonia cannot move through the connecting pipe 13. The determination of S1 is repeatedly performed until the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor 16 becomes equal to or lower than the warm-up start temperature.

S1にて排気ガスの温度が暖機開始温度以下と判定した場合、コントローラ15では、温度センサ18で検出されたストレージ12内の温度と圧力センサ19で検出されたストレージ12内の圧力からストレージ12でのアンモニア貯蔵量を取得し、このアンモニア貯蔵量からストレージ12及びヒータ11の圧力を所定圧に保つために残存している残存量を減算してヒータ11に供給可能なアンモニア量を取得し、この供給可能なアンモニア量から図2に示すグラフAを参照してヒータ11での発生熱量を取得し、この発生熱量から所定の換算式によりヒータ11で上昇する温度(推定値)を算出する(S3)。ここでは、バルブ14を開く前のストレージ12からヒータ11に供給可能な量のアンモニアをヒータ11に供給できた場合を想定して、ヒータ11で上昇する温度を推定しておく。そして、コントローラ15では、バルブ14に電流を供給する(S4)。接続管13やバルブ14に異常がない場合、バルブ14は、供給された電流が流れると、開く。これによって、接続管13を介したアンモニアの移動が可能となる。このとき、ストレージ12内の圧力がヒータ11内の圧力よりも高く、アンモニアがヒータ11側に移動し、接続管13内を流れる。そして、接続管13内を流れるアンモニアが、ヒータ11に供給される。この際、バルブ14を開いてから短時間で、ヒータ11内の圧力とストレージ12内の圧力とが同じ圧力になる(圧力の平衡状態)。ヒータ11に異常がない場合、ヒータ11では、この供給された量のアンモニアと蓄熱材11aとが化学反応して熱を発生し、発生した熱量に応じて温度が上昇する。この熱は、ヒータ11を暖めると熱交換器4の外筒に伝わり、伝熱効果によって熱交換器4の内部にまで伝わる。熱交換器4全体が加熱され、熱交換器4の内部を流れる排気ガスが迅速に昇温する。さらに、この昇温された排気ガスが下流側に流れ、DOC5、SCR7、ASC8の各触媒が昇温する。そして、この各触媒の温度が活性温度以上になると、排気ガスを浄化できる。   When it is determined in S 1 that the temperature of the exhaust gas is equal to or lower than the warm-up start temperature, the controller 15 calculates the storage 12 from the temperature in the storage 12 detected by the temperature sensor 18 and the pressure in the storage 12 detected by the pressure sensor 19. To obtain the amount of ammonia that can be supplied to the heater 11 by subtracting the remaining amount in order to keep the pressure of the storage 12 and the heater 11 at a predetermined pressure. The amount of heat generated in the heater 11 is acquired from the amount of ammonia that can be supplied with reference to the graph A shown in FIG. 2, and the temperature (estimated value) rising in the heater 11 is calculated from the amount of generated heat using a predetermined conversion formula ( S3). Here, assuming that the amount of ammonia that can be supplied to the heater 11 from the storage 12 before opening the valve 14 can be supplied to the heater 11, the temperature rising by the heater 11 is estimated. Then, the controller 15 supplies a current to the valve 14 (S4). When there is no abnormality in the connecting pipe 13 and the valve 14, the valve 14 opens when the supplied current flows. As a result, ammonia can be moved through the connecting pipe 13. At this time, the pressure in the storage 12 is higher than the pressure in the heater 11, and ammonia moves to the heater 11 side and flows in the connection pipe 13. Then, ammonia flowing in the connection pipe 13 is supplied to the heater 11. At this time, the pressure in the heater 11 and the pressure in the storage 12 become the same pressure in a short time after opening the valve 14 (pressure equilibrium state). When there is no abnormality in the heater 11, in the heater 11, the supplied amount of ammonia and the heat storage material 11a chemically react to generate heat, and the temperature rises according to the generated heat amount. When the heater 11 is warmed, this heat is transferred to the outer cylinder of the heat exchanger 4 and is transferred to the inside of the heat exchanger 4 due to the heat transfer effect. The entire heat exchanger 4 is heated, and the exhaust gas flowing inside the heat exchanger 4 is quickly heated. Further, the heated exhaust gas flows downstream, and the temperature of each catalyst of DOC5, SCR7, and ASC8 rises. And when the temperature of each catalyst becomes more than the activation temperature, the exhaust gas can be purified.

コントローラ15では、S4のバルブ14の開制御の開始からの時間を計測し、開始から一定時間経過したか否かを判定する(S5)。S5の判定は、一定時間経過するまで繰り返し行われる。S5にて一定時間経過したと判定すると、コントローラ15では、温度センサ16で検出されたヒータ11の上流側の温度と温度センサ17で検出されたヒータ11の下流側の温度からヒータ11で上昇した温度(実測値)を取得する(S6)。ここで、ヒータ11で実際に上昇した温度を取得する。但し、ヒータ11にアンモニアが供給されていない場合あるいはヒータ11での反応性が低下している場合、ヒータ11では温度が上昇していない。   The controller 15 measures the time from the start of the opening control of the valve 14 in S4, and determines whether or not a certain time has elapsed from the start (S5). The determination in S5 is repeated until a certain time has elapsed. If it is determined in S5 that the predetermined time has elapsed, the controller 15 increases the temperature at the heater 11 from the temperature at the upstream side of the heater 11 detected by the temperature sensor 16 and the temperature at the downstream side of the heater 11 detected by the temperature sensor 17. A temperature (actually measured value) is acquired (S6). Here, the temperature actually increased by the heater 11 is acquired. However, when ammonia is not supplied to the heater 11 or when the reactivity of the heater 11 is lowered, the temperature of the heater 11 is not increased.

そして、コントローラ15では、ヒータ11での上昇温度の実測値と推定値との差(絶対値)を算出し、その差が閾値未満か否かを判定する(S7)。S7にて差が閾値未満と判定した場合(バルブ14の開制御開始から一定時間経過後にヒータ11で実際に上昇した温度とアンモニアの供給可能な量から推定されたヒータ11で上昇する温度とが略同じの場合)、コントローラ15では、アンモニアの移動系及びヒータ11に異常がないと判定する。一方、S7にて差が閾値以上と判定した場合(バルブ14の開制御開始から一定時間経過後にヒータ11で実際に上昇した温度とアンモニアの供給可能な量から推定されたヒータ11で上昇する温度とが異なる場合)、コントローラ15では、アンモニアの移動系あるいはヒータ11に異常があることを検知し(S8)、異常があることを車両の運転者に対して通知する(S9)。この場合、ストレージ12内の吸着材12aから分離したアンモニアがヒータ11に正常に移動しておらず、接続管13、バルブ14、ヒータ11のうちのいずれかに異常がある。   Then, the controller 15 calculates a difference (absolute value) between the actually measured value and the estimated value of the rising temperature at the heater 11, and determines whether or not the difference is less than the threshold value (S7). When it is determined in S7 that the difference is less than the threshold value (the temperature actually increased by the heater 11 after a certain time has elapsed from the start of the opening control of the valve 14 and the temperature increased by the heater 11 estimated from the amount of ammonia that can be supplied). In the case of substantially the same), the controller 15 determines that there is no abnormality in the ammonia moving system and the heater 11. On the other hand, if it is determined in S7 that the difference is equal to or greater than the threshold value (the temperature actually increased by the heater 11 after a certain time has elapsed from the start of the valve 14 opening control and the temperature increased by the heater 11 estimated from the amount of ammonia that can be supplied) The controller 15 detects that there is an abnormality in the ammonia moving system or the heater 11 (S8), and notifies the vehicle driver that there is an abnormality (S9). In this case, the ammonia separated from the adsorbent 12a in the storage 12 has not moved normally to the heater 11, and any one of the connecting pipe 13, the valve 14, and the heater 11 is abnormal.

特に、エンジン2の始動時に暖機を行う場合、エンジン2の始動前は、排気ガスの温度が低く、ヒータ11の温度も低い。また、エンジン2の始動前は、ストレージ12に十分な量のアンモニアが貯蔵されており、ヒータ11に多くの量のアンモニアを供給でき、ヒータ11で発生する熱量も多くなる。そのため、エンジン2の始動時には、ヒータ11で上昇する温度が大きくなり、ヒータ11で上昇する温度を用いた判定を精度良く行うことができる。   In particular, when warming up when the engine 2 is started, the temperature of the exhaust gas is low and the temperature of the heater 11 is also low before the engine 2 is started. In addition, a sufficient amount of ammonia is stored in the storage 12 before the engine 2 is started, so that a large amount of ammonia can be supplied to the heater 11 and the amount of heat generated by the heater 11 also increases. Therefore, when the engine 2 is started, the temperature rising by the heater 11 becomes large, and the determination using the temperature rising by the heater 11 can be performed with high accuracy.

暖機終了後、エンジン2の稼働がある程度継続し、エンジン2から排出された排気ガスの温度が高くなると、ヒータ11では、アンモニアと蓄熱材11aとが分離し、アンモニアが発生する。そして、排気ガスの温度がアンモニア回収可能温度より高い場合、バルブ14に電流が供給される。バルブ14は、供給された電流が流れると、開く。これによって、接続管13でのアンモニアの移動が可能となる。このとき、ヒータ11内の圧力がストレージ12内の圧力よりも高く、アンモニアがストレージ12側に移動し、接続管13内を流れる。そして、接続管13内を流れるアンモニアが、ストレージ12で回収される。ストレージ12では、吸着材12aでアンモニアを吸着して貯蔵する。   When the operation of the engine 2 is continued to some extent after the warm-up is finished and the temperature of the exhaust gas discharged from the engine 2 becomes high, ammonia and the heat storage material 11a are separated in the heater 11 and ammonia is generated. When the temperature of the exhaust gas is higher than the temperature at which ammonia can be recovered, a current is supplied to the valve 14. The valve 14 opens when the supplied current flows. As a result, ammonia can be moved in the connecting pipe 13. At this time, the pressure in the heater 11 is higher than the pressure in the storage 12, and ammonia moves to the storage 12 side and flows in the connection pipe 13. Then, the ammonia flowing through the connection pipe 13 is collected by the storage 12. In the storage 12, ammonia is adsorbed by the adsorbent 12a and stored.

この化学蓄熱装置10によれば、暖機時のバルブ14の開制御を行った場合にヒータ11の発生熱量に応じた実際の上昇温度と供給可能なアンモニアの量から推定された発生熱量に応じた上昇温度との差が閾値以上の場合に異常と判定することにより、アンモニアの移動系やヒータ11の異常を早期に検知できる。特に、エンジン2の始動時にこの判定を行うと、精度良く判定できる。   According to the chemical heat storage device 10, when the valve 14 is controlled to open during warm-up, the generated heat amount is estimated from the actual rising temperature corresponding to the generated heat amount of the heater 11 and the amount of ammonia that can be supplied. By determining that there is an abnormality when the difference from the raised temperature is greater than or equal to the threshold value, it is possible to detect an abnormality in the ammonia moving system or the heater 11 at an early stage. In particular, if this determination is performed when the engine 2 is started, the determination can be made with high accuracy.

この化学蓄熱装置10によれば、ヒータ11の上流側と下流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ16,17を利用することにより、ヒータ11に別途に温度センサを設けることなく、ヒータ11での実際の上昇温度を精度良く取得できる。また、化学蓄熱装置10によれば、ストレージ12の温度と圧力から簡単にストレージ12に貯蔵されているアンモニアの貯蔵量を取得できる。さらに、化学蓄熱装置10によれば、このアンモニアの貯蔵量を用いることにより、ヒータ11に供給可能なアンモニアの量を取得でき、この供給可能なアンモニアの量から簡単にヒータ11の発生熱量や上昇温度を推定できる。   According to the chemical heat storage device 10, by using the temperature sensors 16 and 17 that detect the temperatures of the exhaust gas upstream and downstream of the heater 11, the heater 11 is not provided with a separate temperature sensor. The actual temperature rise at can be obtained with high accuracy. Moreover, according to the chemical heat storage device 10, the storage amount of ammonia stored in the storage 12 can be easily obtained from the temperature and pressure of the storage 12. Furthermore, according to the chemical heat storage device 10, the amount of ammonia that can be supplied to the heater 11 can be acquired by using this ammonia storage amount, and the amount of heat generated or increased by the heater 11 can be easily calculated from the amount of ammonia that can be supplied. The temperature can be estimated.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.

例えば、上記実施形態では触媒としてDOC、SCR及びASC、フィルタとしてDPFを備える排気ガス浄化システムに適用したが、他の構成の排気ガス浄化システムに適用してもよく、例えば、DOC、SCR、ASCのうちのいずれか1つ又は2つの触媒を備えない排気ガス浄化システムや、DOC、SCR、ASC以外の触媒を備える排気ガス浄化システムに適用してもよい。また、車両もディーゼルエンジン車としたが、ガソリンエンジン車等にも適用できる。また、エンジンを駆動源とする船、発電機等の他の搭載対象物にも適用できる。   For example, in the above embodiment, the present invention is applied to an exhaust gas purification system including DOC, SCR, and ASC as a catalyst and DPF as a filter. However, the present invention may be applied to an exhaust gas purification system having other configurations, for example, DOC, SCR, ASC. The present invention may be applied to an exhaust gas purification system that does not include any one or two of these catalysts, or an exhaust gas purification system that includes a catalyst other than DOC, SCR, and ASC. Although the vehicle is a diesel engine vehicle, it can also be applied to a gasoline engine vehicle. Further, the present invention can also be applied to other mounted objects such as ships and generators using an engine as a drive source.

また、上記実施形態では加熱対象物としてDOCの上流側の熱交換器としたが、加熱対象物としては他のものでよく、例えば、DOC、SCR、ASCのうちのいずれかの触媒を加熱対象物としてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although it was set as the heat exchanger of the upstream of DOC as a heating target object, other things may be sufficient as a heating target object, for example, any catalyst of DOC, SCR, and ASC is heated. It is good also as a thing.

また、上記実施形態ではヒータを熱交換器の外周部の全周に設ける構成としたが、加熱対象物の外周部の一部分にだけヒータを設けてもよいし、また、加熱対象物の外周部以外の箇所に設けてもよく、例えば、排気ガスを加熱するために、排気ガス配管の内部にヒータを設けてもよい。排気ガス配管の内部にヒータを設ける場合には、複数の加熱器と熱交換部とを交互に積層した構成としてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although it was set as the structure which provides a heater in the perimeter of the outer peripheral part of a heat exchanger, you may provide a heater only in a part of outer peripheral part of a heating target object, and the outer peripheral part of a heating target object For example, in order to heat exhaust gas, a heater may be provided inside the exhaust gas pipe. When a heater is provided in the exhaust gas pipe, a configuration in which a plurality of heaters and heat exchange units are alternately stacked may be employed.

また、上記実施形態で反応媒体をアンモニアとしたが、アルコール、水等の他の反応媒体でもよい。また、上記実施形態では反応媒体がアンモニアの場合の蓄熱材、吸着材の各材料をそれぞれ例示したが、化学蓄熱装置で用いられる反応媒体に応じて、蓄熱材、吸着材は適宜他の材料が用いられる。   In the above embodiment, the reaction medium is ammonia, but other reaction medium such as alcohol or water may be used. In the above embodiment, each material of the heat storage material and the adsorbent when the reaction medium is ammonia is exemplified, but depending on the reaction medium used in the chemical heat storage device, other materials may be used as appropriate for the heat storage material and the adsorbent. Used.

また、上記実施形態ではヒータで上昇する温度を取得するために排気ガスの温度を検出する温度センサを熱交換器とエンジンとの間(ヒータの上流側)及び熱交換器とDOCとの間(ヒータの下流側)に設けたが、温度センサを熱交換器とDOCとの間にだけ設けてもよい。このヒータの下流側の排気ガスの温度だけを用いる場合、バルブ開制御後のヒータの下流側の排気ガスの温度からバルブ開制御前のヒータの下流側の排気ガスの温度を減算して、ヒータで上昇する温度を取得する。この場合、ヒータの上流側の温度センサを削減でき、構成を簡易化できる。また、ヒータに温度センサを設けることが可能であれば、ヒータに温度センサを設けて、ヒータ内の温度を直接検出してもよい。このヒータ内の温度を用いる場合、バルブ開制御後のヒータ内の温度からバルブ開制御前のヒータ内の温度を減算して、ヒータで上昇する温度を取得する。   Moreover, in the said embodiment, in order to acquire the temperature which rises with a heater, the temperature sensor which detects the temperature of exhaust gas is between a heat exchanger and an engine (upstream side of a heater), and between a heat exchanger and DOC ( Although provided on the downstream side of the heater, the temperature sensor may be provided only between the heat exchanger and the DOC. When only the temperature of the exhaust gas downstream of the heater is used, the temperature of the exhaust gas downstream of the heater before valve opening control is subtracted from the temperature of the exhaust gas downstream of the heater after valve opening control. Get the temperature rising at. In this case, the temperature sensor on the upstream side of the heater can be reduced, and the configuration can be simplified. If the heater can be provided with a temperature sensor, the heater may be provided with a temperature sensor to directly detect the temperature in the heater. When the temperature in the heater is used, the temperature in the heater before the valve opening control is subtracted from the temperature in the heater after the valve opening control to obtain the temperature rising by the heater.

また、上記実施形態ではバルブの開制御を開始してから一定時間経過後に異常の判定を行う構成としたが、バルブの開制御を開始してから一定時間待たずに異常の判定を行ってもよい。一定時間待たないでよい場合は、温度センサや圧力センサの検出の遅れ時間やバルブが開かれてから圧力が平衡状態になるまでの時間が非常に短く、それらの時間を考慮する必要がない場合である。   In the above embodiment, the abnormality is determined after a lapse of a certain time from the start of the valve opening control. However, the abnormality may be determined without waiting for a certain time after the valve opening control is started. Good. When it is not necessary to wait for a certain period of time, the delay time of detection of the temperature sensor or pressure sensor or the time from when the valve is opened until the pressure is in an equilibrium state is very short, and it is not necessary to consider those times It is.

また、上記実施形態ではヒータの上昇温度の実測値と推定値との差の絶対値を算出し、その差の絶対値が閾値以上(未満)か否かを判定する構成としたが、絶対値を用いずに判定してもよい。例えば、暖機の場合、アンモニアの移動系に異常があるとヒータで温度が上昇しないので(ヒータの上昇温度の実測値が略0)、ヒータの上昇温度の推定値から実測値を減算して差を取得し、その差が閾値以上か否かを判定する。   In the above embodiment, the absolute value of the difference between the actually measured value and the estimated value of the rising temperature of the heater is calculated, and it is determined whether the absolute value of the difference is equal to or greater than (less than) the threshold value. You may judge without using. For example, in the case of warm-up, if the ammonia moving system is abnormal, the heater will not raise the temperature (the measured value of the heater's rising temperature is approximately 0), so the measured value is subtracted from the estimated value of the heater's rising temperature. A difference is acquired, and it is determined whether the difference is equal to or greater than a threshold value.

また、上記実施形態ではヒータの発生熱量に応じて上昇するヒータでの上昇温度を用いて異常判定処理を行う構成としたが、ヒータの発生熱量に応じて上昇する加熱対象物(例えば、熱交換器)での上昇温度を用いて異常判定処理を行ってもよいし、ヒータの発生熱量に応じて上昇する加熱対象物の内部を流れる排気ガス(流体)の上昇温度を用いて異常判定処理を行ってもよいし、あるいは、ヒータの発生熱量自体を用いて異常判定処理を行ってもよい。   In the above-described embodiment, the abnormality determination process is performed using the rising temperature of the heater that rises according to the amount of heat generated by the heater. However, a heating object that rises according to the amount of heat generated by the heater (for example, heat exchange) The abnormality determination process may be performed using the rising temperature in the vessel, or the abnormality determination process may be performed using the rising temperature of the exhaust gas (fluid) flowing inside the heating object that rises according to the amount of heat generated by the heater. Alternatively, the abnormality determination process may be performed using the amount of heat generated by the heater itself.

1…排気ガス浄化システム、2…エンジン、3…排気管、4…熱交換器、5…ディーゼル酸化触媒(DOC)、6…ディーゼル排気微粒子除去フィルタ(DPF)、7…選択還元触媒(SCR)、7a…インジェクタ、8…アンモニアスリップ触媒(ASC)、10…化学蓄熱装置、11…ヒータ、12…ストレージ、13…接続管、14…バルブ、15…コントローラ、16,17,18…温度センサ、19…圧力センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exhaust gas purification system, 2 ... Engine, 3 ... Exhaust pipe, 4 ... Heat exchanger, 5 ... Diesel oxidation catalyst (DOC), 6 ... Diesel exhaust particulate filter (DPF), 7 ... Selective reduction catalyst (SCR) 7a ... injector, 8 ... ammonia slip catalyst (ASC), 10 ... chemical heat storage device, 11 ... heater, 12 ... storage, 13 ... connecting pipe, 14 ... valve, 15 ... controller, 16, 17, 18 ... temperature sensor, 19 ... Pressure sensor.

Claims (7)

加熱対象物を加熱する化学蓄熱装置であって、
反応媒体と化学反応して熱を発生させる蓄熱材を有し、前記加熱対象物を加熱する加熱器と、
反応媒体を貯蔵する貯蔵器と、
前記加熱器と前記貯蔵器とを接続し、反応媒体が流れる接続管と、
前記接続管に設けられる開閉弁と、
前記開閉弁の開閉を制御する制御部と、
前記加熱対象物の加熱時における前記加熱器の発生熱量に関する値を取得する取得部と、
前記貯蔵器から前記加熱器に供給可能な反応媒体の量から前記加熱器の発生熱量に関する値を推定する推定部と、
を備え、
前記制御部は、反応媒体を前記貯蔵器から前記加熱器に供給するために前記開閉弁の開制御を行った場合に、前記取得部で取得した前記発生熱量に関する値と前記推定部で推定した前記発生熱量に関する値との差が閾値以上の場合に異常と判定する判定処理を行う、化学蓄熱装置。
A chemical heat storage device for heating an object to be heated,
A heat storage material that chemically reacts with the reaction medium to generate heat, and a heater that heats the heating object;
A reservoir for storing the reaction medium;
A connecting pipe that connects the heater and the reservoir and through which a reaction medium flows;
An on-off valve provided in the connection pipe;
A controller for controlling opening and closing of the on-off valve;
An acquisition unit that acquires a value related to the amount of heat generated by the heater at the time of heating the heating object;
An estimation unit that estimates a value related to the amount of heat generated by the heater from the amount of reaction medium that can be supplied from the reservoir to the heater;
With
When the control unit performs open control of the on-off valve to supply the reaction medium from the reservoir to the heater, the control unit estimates the value related to the generated heat amount acquired by the acquisition unit and the estimation unit. A chemical heat storage device that performs a determination process for determining an abnormality when a difference from a value related to the amount of generated heat is equal to or greater than a threshold value.
前記発生熱量に関する値は、前記発生熱量に応じて上昇する前記加熱器の上昇温度、前記発生熱量に応じて上昇する前記加熱対象物の上昇温度、前記発生熱量に応じて上昇する前記加熱対象物の内部を流れる流体の上昇温度のうちのいずれかの上昇温度である、請求項1に記載の化学蓄熱装置。   The value relating to the amount of generated heat includes the rising temperature of the heater that rises according to the amount of generated heat, the rising temperature of the object to be heated that rises according to the amount of generated heat, and the heating subject that rises according to the amount of generated heat. The chemical heat storage device according to claim 1, wherein the chemical heat storage device has any one of the rising temperatures of the fluid flowing in the interior of the fluid. 前記化学蓄熱装置は、エンジンを駆動源とする車両に搭載され、当該車両の排気系における加熱対象物を加熱し、
前記加熱器の下流側の排気ガスの温度を検出する下流側温度検出部を備え、
前記取得部は、前記下流側温度検出部で検出した下流側の排気ガスの温度から前記上昇温度を取得する、請求項2に記載の化学蓄熱装置。
The chemical heat storage device is mounted on a vehicle having an engine as a driving source, heats a heating object in an exhaust system of the vehicle,
A downstream temperature detector for detecting the temperature of the exhaust gas downstream of the heater;
The chemical heat storage device according to claim 2, wherein the acquisition unit acquires the increased temperature from the temperature of the downstream exhaust gas detected by the downstream temperature detection unit.
前記加熱器の上流側の排気ガスの温度を検出する上流側温度検出部を備え、
前記取得部は、前記下流側温度検出部で検出した下流側の排気ガスの温度から前記上流側温度検出部で検出した上流側の排気ガスの温度を減算した温度差から前記上昇温度を取得する、請求項3に記載の化学蓄熱装置。
An upstream temperature detector for detecting the temperature of the exhaust gas upstream of the heater;
The acquisition unit acquires the increased temperature from a temperature difference obtained by subtracting the temperature of the upstream exhaust gas detected by the upstream temperature detection unit from the temperature of the downstream exhaust gas detected by the downstream temperature detection unit. The chemical heat storage device according to claim 3.
前記制御部は、前記エンジンの始動時に前記開閉弁の開制御を行った場合に前記判定処理を行う、請求項3又は請求項4に記載の化学蓄熱装置。   5. The chemical heat storage device according to claim 3, wherein the control unit performs the determination process when opening control of the on-off valve is performed when the engine is started. 6. 前記推定部は、前記貯蔵器に貯蔵された反応媒体の貯蔵量を取得し、当該反応媒体の貯蔵量から前記加熱器に供給可能な反応媒体の量を取得し、当該供給可能な反応媒体の量から前記加熱器の発生熱量に関する値を推定する、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の化学蓄熱装置。   The estimation unit acquires a storage amount of the reaction medium stored in the reservoir, acquires an amount of the reaction medium that can be supplied to the heater from the storage amount of the reaction medium, and The chemical heat storage device according to any one of claims 1 to 5, wherein a value related to the amount of heat generated by the heater is estimated from the amount. 前記貯蔵器の温度を検出する貯蔵器温度検出部と、
前記貯蔵器の圧力を検出する貯蔵器圧力検出部と、
を備え、
前記推定部は、前記貯蔵器温度検出部で検出した温度と前記貯蔵器圧力検出部で検出した圧力を用いて前記反応媒体の貯蔵量を取得する、請求項6に記載の化学蓄熱装置。
A reservoir temperature detector for detecting the temperature of the reservoir;
A reservoir pressure detector for detecting the pressure of the reservoir;
With
The chemical heat storage device according to claim 6, wherein the estimation unit acquires the storage amount of the reaction medium using the temperature detected by the reservoir temperature detection unit and the pressure detected by the reservoir pressure detection unit.
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