特許 6187418 化学蓄熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6187418

(24)【登録日】2017年8月10日

(45)【発行日】2017年8月30日

(54)【発明の名称】化学蓄熱装置

(51)【国際特許分類】

   F28D 20/00 20060101AFI20170821BHJP

   F01N 5/02 20060101ALI20170821BHJP

【ＦＩ】

   F28D20/00 G

   F01N5/02 E

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-178947(P2014-178947)

(22)【出願日】2014年9月3日

(65)【公開番号】特開2016-53431(P2016-53431A)

(43)【公開日】2016年4月14日

【審査請求日】2016年12月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(72)【発明者】

【氏名】針生 聡

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 貴文

【審査官】 伊藤 紀史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０８５０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２３４６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４９６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１１７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１３５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０９７９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２６４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公開第２５０６３５４（ＧＢ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１２０２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１４１１８９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｄ ２０／００

Ｆ０１Ｎ ５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱対象物を加熱する化学蓄熱装置において、
反応器と、
前記反応器との間で反応媒体を流通可能に前記反応器に接続され、前記反応媒体を貯蔵する貯蔵器と、を備え、
前記反応器は、
前記加熱対象物の周囲に配置された容器と、
前記容器内に収容され、前記反応媒体との化学反応により発熱すると共に蓄熱により前記反応媒体を脱離させる反応材と、
前記容器内に収容され、前記反応材における前記加熱対象物に対向する側と反対側に配置されると共に前記容器を構成する材料よりも熱膨張係数の大きい熱膨張部材と、
前記容器内に収容され、前記熱膨張部材と前記容器との間に配置された断熱材と、を有する化学蓄熱装置。

【請求項2】

前記熱膨張部材は、前記反応材を前記加熱対象物側に付勢するように前記反応材の周囲に沿って設けられた波板状の部材である、請求項１記載の化学蓄熱装置。

【請求項3】

前記断熱材は、圧縮歪を０．５％とする場合に必要な圧縮応力が０．５ＭＰａ以上で、且つ圧縮歪を１％とする場合に必要な圧縮応力が２ＭＰａ以上となる硬質断熱材である、請求項１又は２記載の化学蓄熱装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、化学蓄熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の化学蓄熱を利用した暖機装置として、例えば特許文献１に記載されている化学蓄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、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を浄化する排ガス浄化装置の触媒を暖機する暖機装置として構成されており、反応材が収容されると共に化学蓄熱を利用して酸化触媒（加熱対象物）を加熱する蓄熱器（反応器）と、蓄熱器に接続されていると共に反応材と化学反応させるためのＮＨ_３（反応媒体）を貯蔵する貯蔵器とを備えている。そして、この化学蓄熱装置は、酸化触媒が環境汚染物質の浄化に適した活性化温度よりも低い場合（例えば、エンジンの冷間始動時）に、貯蔵器から反応器にＮＨ_３を供給することで、ＮＨ_３と反応器内の反応材とを化学反応（化学吸着）させて、反応器内に発生する熱で酸化触媒を活性化温度になるまで加熱する。また、エンジンが定常状態となって排気ガスの温度が高温になると、その排気ガスの熱が加熱対象物を介して反応器の反応材に伝達されて反応材からＮＨ_３が脱離（再生）し、ＮＨ_３が反応器から貯蔵器に再び回収される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−２３４６２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１の構成では、反応材と反応媒体とを化学反応させる発熱反応時には、反応材は反応媒体を化学吸着して容器内でその体積を膨張させるので、容器と反応材が密着して反応材が発生する熱が加熱対象物に伝わりやすくなっている。ところが、排気ガス（熱媒体）の熱を反応材に伝えて化学吸着された反応媒体を反応材から脱離（再生）させる吸熱反応時には、反応材は反応媒体が脱離して疎の状態となると共にその体積を収縮させるので、徐々に反応材と容器との密着性が悪くなり、排気ガスの熱が反応材に伝わりにくくなる。その結果、反応材から反応媒体が脱離しにくくなり、反応媒体の回収効率が低下してしまう。

【0005】

本発明の目的は、反応材に熱媒体の熱を加えて反応媒体を脱離させる反応材の再生時において、熱媒体の熱を反応材に効率良く伝えることができる化学蓄熱装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、加熱対象物を加熱する化学蓄熱装置において、反応器と、反応器との間で反応媒体を流通可能に反応器に接続され、反応媒体を貯蔵する貯蔵器と、を備え、反応器は、加熱対象物の周囲に配置された容器と、容器内に収容され、反応媒体との化学反応により発熱すると共に蓄熱により反応媒体を脱離させる反応材と、容器内に収容され、反応材における加熱対象物に対向する側と反対側に配置されると共に容器を構成する材料よりも熱膨張係数の大きい熱膨張部材と、容器内に収容され、熱膨張部材と容器との間に配置された断熱材と、を有する。

【0007】

このような本発明の化学蓄熱装置においては、再生反応が進むに連れて、反応材が収縮する一方で、反応材から熱膨張部材に熱が伝達されることにより熱膨張部材が熱膨張する。このとき、熱膨張部材の熱膨張係数は容器を構成する材料の熱膨張係数よりも大きいので、熱膨張部材の容器側への熱膨張は規制される。これにより、熱膨張部材は反応材側へ膨張し易くなるので、熱膨張部材に押されて反応材は加熱対象物側へ近づく。このため、再生反応の進行状況に関わらず、加熱対象物から反応材への伝熱性が低下し難くなるので、再生反応に費やされる時間が短縮される。

【0008】

また、熱膨張部材は、反応材を加熱対象物側に付勢するように反応材の周囲に沿って設けられた波板状の部材であってもよい。この場合、熱膨張部材には、反応材から離れた領域が存在する。このため、発熱反応時においては、反応材から発生した熱が熱膨張部材に奪われ難くなるので、加熱対象物が効果的に加熱される。一方で、熱膨張部材には、反応材に近接した領域が存在する。このため、再生反応時においては、当該近接した領域を介して熱膨張部材に押されることにより反応材は加熱対象物へ近づけられるので、加熱対象物から反応材への伝熱性が低下し難くなる。

【0009】

また、断熱材は、圧縮歪を０．５％とする場合に必要な圧縮応力が０．５ＭＰａ以上で、且つ圧縮歪を１％とする場合に必要な圧縮応力が２ＭＰａ以上となる硬質断熱材であってもよい。この場合、断熱材が押し潰され難いので、熱膨張部材の容器側への熱膨張がより一層規制される。このため、熱膨張部材は、より効果的に反応材側へ膨張する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、反応材に熱媒体の熱を加えて反応媒体を脱離させる反応材の再生時において、熱媒体の熱を反応材に効率良く伝えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る化学蓄熱装置の一実施形態を備えた排気浄化システムを示す概略構成図である。

【図2】図１に示した化学蓄熱装置の要部を示す断面図である。

【図3】図２におけるIII-III線断面図である。

【図4】硬質断熱材における圧縮応力と圧縮歪との関係を示すグラフである。

【図5】図３に示した化学蓄熱装置の要部の変形例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

【0013】

図１は、本発明に係る化学蓄熱装置の一実施形態を備えた排気浄化システムを示す概略構成図である。同図において、排気浄化システム１は、車両のディーゼルエンジン２（以下、単にエンジン２という）の排気系に設けられ、エンジン２から排出される排気ガス中に含まれる有害物質（環境汚染物質）を浄化するシステムである。

【0014】

排気浄化システム１は、エンジン２と接続された排気管３と、排気管３の途中に配設された熱交換器４、ディーゼル酸化触媒（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、及びアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ：Ammonia Slip Catalyst）８とを備えている。これらの熱交換器４、ＤＯＣ５、ＤＰＦ６、ＳＣＲ７、及びＡＳＣ８は、排気上流側から排気下流側に向けて順に配置されている。

【0015】

熱交換器４は、排気管３内を流れる排気ガスと後述する反応器１１との間で熱交換を行う。熱交換器４は、図２及び図３に示すように、円筒状の筒部材４ａと、この筒部材４ａの内部に配置された熱交換部材４ｂとを有している。筒部材４ａは、例えばステンレス鋼で形成されている。熱交換部材４ｂは、例えばＳｉＳｉＣ等のセラミックで形成され、複数の貫通孔（セル）を有するハニカム構造となっている。熱交換部材４ｂは、各貫通孔の貫通方向が筒部材４ａの軸方向と平行な向きで、筒部材４ａの内部に配置されている。筒部材４ａの軸方向での両端部は、熱交換部材４ｂよりも突出している。この熱交換器４は、筒部材４ａの軸方向が排気管３の軸方向と平行な向きで、排気上流側及び排気下流側にそれぞれ位置する各排気管３の端部に筒部材４ａの各端部が重なるように配置されている。熱交換器４は、筒部材４ａの各端部が各排気管３の端部に例えば溶接されることで固定されている。なお、熱交換器４としては、特にハニカム構造には限られず、周知の熱交換構造が利用可能である。

【0016】

再び図１を参照し、ＤＯＣ５は、排気ガス中に含まれるＨＣ及びＣＯ等を酸化して浄化する触媒である。ＤＰＦ６は、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集して取り除くフィルタである。ＳＣＲ７は、尿素またはアンモニア（ＮＨ_３）によって、排気ガス中に含まれるＮＯｘを還元して浄化する触媒である。ＡＳＣ８は、ＳＣＲ７をすり抜けてＳＣＲ７の下流側に流れたＮＨ_３を酸化する触媒である。

【0017】

また、排気浄化システム１は、可逆的な化学反応を利用して、外部エネルギーレスで熱交換器４などの加熱対象物を加熱（暖機）する化学蓄熱装置１０を備えている。具体的には、化学蓄熱装置１０は、後述する反応材１４と反応媒体とを分離した状態にすることにより、排気ガスの熱（排熱）を化学蓄熱装置１０の内部に蓄えておく。そして、化学蓄熱装置１０は、反応媒体を必要なときに反応材１４に供給して、反応材１４と反応媒体とを化学反応（化学吸着）させ、化学反応時の反応熱を利用して熱交換器４を加熱する。この実施形態では、反応媒体としてＮＨ_３（アンモニア）を用いている。化学蓄熱装置１０は、熱交換器４の周囲に配置された反応器１１と、この反応器１１に接続された吸着器（貯蔵器）１２とを備えている。

【0018】

反応器１１は、図２及び図３に示すように、容器１３と、反応材１４と、熱膨張部材１５と、硬質断熱材１６とを有している。容器１３は、外筒１３ａと、一対の蓋部材１３ｂとを有している。外筒１３ａは、例えば、ステンレス鋼で形成された厚肉が３ｍｍ程度の円筒状の部材である。外筒１３ａは、熱交換器４の筒部材４ａの外径よりも内径が大きくなるように形成されている。外筒１３ａの軸方向における中央には、外周面と内周面とを貫通する貫通孔１３ｃが形成されている。各蓋部材１３ｂは、外筒１３ａと同一の材料で形成された円環状の板部材である。各蓋部材１３ｂは、互いに対向するように外筒１３ａの軸方向での両端部にそれぞれ配置されている。各蓋部材１３ｂは、外筒１３ａの各端部に例えば溶接によってそれぞれ固定されている。

【0019】

このような容器１３は、熱交換器４の周囲に配置されている。より詳細には、容器１３は、外筒１３ａの軸方向が筒部材４ａの軸方向と平行な向きで、外筒１３ａの内周面が筒部材４ａの外周面と対向し且つ離間するように配置されている。容器１３は、各蓋部材１３ｂの内周における縁部によって、筒部材４ａの各端部及び排気管３の外周面に例えば溶接で固定されている。なお、外筒１３ａの内周面、各蓋部材１３ｂ、及び筒部材４ａの外周面とで囲まれた領域は、外部から隔離された閉空間となっている。そして、筒部材４ａは、外筒１３ａ及び各蓋部材１３ｂと共に当該閉空間を囲むため、容器１３の一部としても機能している。

【0020】

反応材１４は、複数（本実施形態では３つ）の丸瓦型の成形ペレットを有し、各成形ペレットを繋ぎ合わせることで円筒状に形成されている。反応材１４としては、組成式ＭＸａで表されるハロゲン化物が用いられる。ここで、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の遷移金属である。Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等である。ａは、Ｍの価数により特定される数であり、２〜３である。なお、反応材１４は、ステンレス鋼、金属ビーズ、ＳｉＣビーズ、Ｓｉビーズ、カーボンビーズ、アルミナビーズ等の高熱伝導体を含んでいてもよい。反応材１４は、気体の反応媒体であるＮＨ_３と化学反応して発熱すると共に、排気ガスの熱を蓄熱することによりＮＨ_３を脱離させる。

【0021】

このような反応材１４は、容器１３内に収容されている。より詳細には、反応材１４は、上記の閉空間内に収容され、筒部材４ａの外周面に沿って当該外周面と接触するように位置している。なお、反応材１４の周囲には、反応材１４の全周に渡ってＮＨ_３を導くための多孔体シート（不図示）が配置されている。

【0022】

熱膨張部材１５は、容器１３よりも熱膨張係数の大きい金属で形成された断面真円状をなす円筒状の部材である。上記のように容器１３がステンレス鋼で形成されている場合には、熱膨張部材１５は、例えばアルミニウム、マグネシウム、亜鉛、ジュラルミン、又は黄銅で形成される。熱膨張部材１５の肉厚は、例えば０．５ｍｍ程度であって、容器１３の外筒１３ａの肉厚（３ｍｍ程度）よりも十分に薄く形成されている。なお、図２及び図３には、説明の便宜上、熱膨張部材１５の肉厚が実際よりも厚めに描かれている。熱膨張部材１５の軸方向における中央には、外周面と内周面とを貫通する貫通孔１５ａが形成されている。

【0023】

このような熱膨張部材１５は、容器１３内に収容され、反応材１４における熱交換器４に対向する側（反応材１４の内周面側）と反対側（反応材１４の外周面側）に配置されている。より詳細には、熱膨張部材１５は、上述した閉空間内に収容され、且つ内周面全体が多孔体シートに接触するように多孔体シートの周囲に沿って位置している。熱膨張部材１５は、容器１３の外筒１３ａに形成された貫通孔１３ｃに対して貫通孔１５ａが重なるように位置している。

【0024】

硬質断熱材１６は、ゾノライト系ケイ酸カルシウムを主原料として形成された一対の半円筒状の部材から構成され、当該一対の部材を繋ぎ合わせることで円筒状をなしている。硬質断熱材１６の軸方向における中央には、外周面と内周面とを貫通する貫通孔１６ａが形成されている。硬質断熱材１６の熱伝導率は、１Ｗ／ｍ／Ｋ以下である。また、硬質断熱材１６の比熱は、例えば、２００℃において８００Ｊ／Ｋｇ／Ｋ、３００℃において８８６Ｊ／Ｋｇ／Ｋ、５００℃において８８０Ｊ／Ｋｇ／Ｋ、及び７００℃において９２０Ｊ／Ｋｇ／Ｋである。このように、硬質断熱材１６の比熱は比較的小さいため、硬質断熱材１６の熱容量は小さい。

【0025】

ここで、図４を参照して、硬質断熱材１６についてより詳細に説明する。図４は、硬質断熱材１６における圧縮応力及び圧縮歪の関係を示すグラフである。図４では、縦軸は圧縮応力を示し、横軸は圧縮歪を示している。なお、図４は、直方体状の硬質断熱材（試験片）を用いた場合の結果を示している。圧縮応力は、試験片の両端面に圧縮力が付与されたときの当該試験片の内部に生じる力を示している。圧縮歪は、当該圧縮力が付与された場合において、試験片の圧縮方向での相対変化を示している。

【0026】

硬質断熱材１６は、圧縮歪を０．５％とする場合に必要な圧縮応力が０．５ＭＰａ以上で、且つ圧縮歪を１％とする場合に必要な圧縮応力が２ＭＰａ以上となるように形成されている。すなわち、図４に示すように、硬質断熱材１６は、圧縮歪を０．５％とする場合に必要な圧縮応力が０．５ＭＰａとなるデータＡ、及び圧縮歪を１％とする場合に必要な圧縮応力が２ＭＰａとなるデータＢから導かれる近似直線Ｌを基準として、縦軸側（圧縮応力が大きくなる側）に位置する硬質領域Ｐ（近似直線Ｌも含む）に該当するように形成されている。

【0027】

このような硬質断熱材１６は、容器１３内に収容され、熱膨張部材１５と容器１３との間に配置されている。より詳細には、硬質断熱材１６は、上述した閉空間内に収容され、且つ熱膨張部材１５の周囲に沿って、熱膨張部材１５の外周面と容器１３の内周面とに接触するように位置している。硬質断熱材１６は、容器１３の外筒１３ａに形成された貫通孔１３ｃ及び熱膨張部材１５に形成された貫通孔１５ａに対して貫通孔１６ａが重なるように位置している。

【0028】

再び図１を参照し、吸着器１２は、ＮＨ_３の物理吸着による保持及び脱離が可能な吸着材１２ａを内蔵している。吸着材１２ａとしては、活性炭、カーボンブラック、メソポーラスカーボン、ナノカーボン及びゼオライト等が用いられる。吸着器１２は、ＮＨ_３を吸着材１２ａに物理吸着させることで、ＮＨ_３を貯蔵する。なお、吸着材１２ａは、粉末状でも成形体でもよい。

【0029】

反応器１１及び吸着器１２は、導入管１７を介してＮＨ_３を流通可能に接続されている。導入管１７の一端部は、容器１３の外筒１３ａに形成された貫通孔１３ｃ、熱膨張部材１５に形成された貫通孔１５ａ、及び硬質断熱材１６に形成された貫通孔１６ａに挿入されている。導入管１７の一端部は、例えば溶接により貫通孔１３ｃの縁に固定されている。導入管１７には、反応器１１と吸着器１２との間の流路を開閉させる開閉弁である電磁弁１８が設けられている。電磁弁１８は、コントローラ（不図示）により制御される。

【0030】

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１８が開くことで、吸着器１２から反応器１１にＮＨ_３が導入管１７を通じて供給され、反応器１１の反応材１４（例えばＭｇＣｌ_２）とＮＨ_３とが化学反応（化学吸着）し、反応器１１内で熱が発生する。つまり、下記の反応式（Ａ）における左辺から右辺への反応（発熱反応）が起こる。そして、反応器１１で発生した熱によって熱交換器４が加熱されると共に、熱交換器４を介して排気ガスが加熱される。

【0031】

ＭｇＣｌ_２＋_ｘＮＨ_３ ⇔ Ｍｇ（ＮＨ_３）_ｘＣｌ_２＋熱 …（Ａ）

【0032】

一方、エンジン２からの排気ガスの温度が高くなると、排熱が反応器１１の反応材１４に与えられることで、反応材１４とＮＨ_３とが分離する。つまり、上記の反応式（Ａ）における右辺から左辺への反応（再生反応）が起こる。そして、反応材１４から脱離したＮＨ_３は、導入管１７を通じて吸着器１２に戻り、吸着器１２の吸着材１２ａに物理吸着（回収）される。

【0033】

以上、本実施形態に係る化学蓄熱装置１０では、再生反応が進むに連れて、反応材１４が収縮する一方で、反応材１４から熱膨張部材１５に熱が伝達されることにより熱膨張部材１５が熱膨張する。このとき、熱膨張部材１５の熱膨張係数は容器１３を構成する材料の熱膨張係数よりも大きいので、熱膨張部材１５の容器１３側への熱膨張は規制される。これにより、熱膨張部材１５は反応材１４側へ膨張し易くなるので、熱膨張部材１５に押されて反応材１４は熱交換器４側へ近づく。このため、再生反応の進行状況に関わらず、熱交換器４から反応材１４への伝熱性が低下し難くなるので、再生反応に費やされる時間が短縮される。

【0034】

また、硬質断熱材１６は、圧縮歪を０．５％とする場合に必要な圧縮応力が０．５ＭＰａ以上で、且つ圧縮歪を１％とする場合に必要な圧縮応力が２ＭＰａ以上となる断熱材である。このような物性を有する硬質断熱材１６は押し潰され難いので、熱膨張部材１５の容器１３側への熱膨張が規制される。このため、熱膨張部材１５は、より効果的に反応材１４側へ膨張する。

【0035】

図５は、図３に示した化学蓄熱装置１０の要部の変形例を示す断面図である。図中、上記実施形態と同一又は同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

【0036】

上記実施形態では、熱膨張部材１５は断面真円状をなす円筒状の部材であったが、本変形例では、熱膨張部材１５の代わりに、熱膨張部材１１５が用いられる。熱膨張部材１１５は、熱膨張部材１５と同様、容器１３よりも熱膨張係数の大きい金属で形成された筒状の部材である。一方で、熱膨張部材１５と異なり、熱膨張部材１１５は、断面波状をなすように、半径方向の外側に向かって突出した複数の第一突出部１１５ａと、半径方向の内側に向かって（すなわち、熱膨張部材の中心軸に向かって）突出した複数の第二突出部１１５ｂとを有している。各第一及び第二突出部１１５ａ，１１５ｂは、熱膨張部材１１５の軸方向に沿ってそれぞれ延在している。このような第一及び第二突出部１１５ａ，１１５ｂが熱膨張部材１１５の周囲に沿って交互に配置されると共に連結されることにより、熱膨張部材１１５は断面波状をなす波板状の部材となる。複数の第一突出部１１５ａのいずれか１つの延在方向の中央には、外周面と内周面とを貫通する貫通孔１１５ｃが形成されている。

【0037】

このような熱膨張部材１１５は、上記実施形態の熱膨張部材１５と同様、反応材１４と硬質断熱材１６との間に配置されている。すなわち、熱膨張部材１１５は、反応材１４を熱交換器４側に付勢するように反応材１４の周囲に沿って設けられている。より詳細には、各第一突出部１１５ａは硬質断熱材１６側に位置し、各第二突出部１１５ｂは多孔体シート側に位置している。熱膨張部材１１５は、容器１３の外筒１３ａに形成された貫通孔１３ｃ及び硬質断熱材１６に形成された貫通孔１６ａに対して貫通孔１１５ｃが重なるように位置している。貫通孔１１５ｃが形成された第一突出部１１５ａと反応材１４の外周面とで囲まれた流路Ｒは、導入管１７と連通すると共にＮＨ_３の流通経路となっている。流路Ｒは、反応材１４の軸方向に沿って延在している。

【0038】

以上、熱膨張部材１１５は、反応材１４を熱交換器４側に付勢するように反応材１４の周囲に沿って設けられた波板状の部材である。このような熱膨張部材１１５には、反応材１４から離れた第一突出部１１５ａが存在する。このため、発熱反応時においては、反応材１４から発生した熱が熱膨張部材１１５に奪われ難くなるので、熱交換器４が効果的に加熱される。一方で、熱膨張部材１１５には、反応材１４に近接した第二突出部１１５ｂが存在する。このため、再生反応時においては、第二突出部１１５ｂに押されることにより反応材１４は熱交換器４へ近づけられるので、熱交換器４から反応材１４への伝熱性が低下し難くなる。

【0039】

また、流路Ｒを通じて反応材１４の軸方向にＮＨ_３が供給されるので、反応材１４の全体に渡ってＮＨ_３が効果的に導かれる。

【0040】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、所定以上の強度を有する硬質断熱材１６が用いられているが、例えば、硬質断熱材１６よりも強度の弱いグラスウール等で形成された断熱材が用いられてもよい。この場合、熱膨張部材１５に押されて断熱材は押し潰され得るが、容器１３が配置されているため、熱膨張部材１５の容器１３側への熱膨張は適切に規制される。

【0041】

また、上記実施形態では、反応媒体であるＮＨ_３と組成式ＭＸａで表されるハロゲン化物からなる反応材１４とを化学反応させて発熱させるようにしたが、反応媒体としては、特にＮＨ_３には限られず、例えばＣＯ_２またはＨ_２Ｏ等を使用してもよい。反応媒体としてＣＯ_２を使用する場合、ＣＯ_２と化学反応する反応材としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｃａ（ＯＨ）_２、Ｍｇ（ＯＨ）_２、Ｆｅ（ＯＨ）_２、Ｆｅ（ＯＨ）_３、ＦｅＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４等を使用することができる。反応媒体としてＨ_２Ｏを使用する場合、Ｈ_２Ｏと化学反応する反応材としては、ＣａＯ、ＭｎＯ、ＣｕＯ、Ａｌ_２Ｏ_３等を使用することができる。

【0042】

また、上記実施形態では、熱膨張部材は、断面真円状又は断面波状をなすように形成されているが、他の形状であってもよい。例えば、各第一及び第二突出部１１５ａ，１１５ｂが、熱膨張部材の周方向のみならず軸方向にも交互に配置されてもよい。この場合、当該熱膨張部材の内周面と反応材１４の外周面とで囲まれた流路を通じて、反応材１４の軸方向及び周方向にＮＨ_３が供給されるので、反応材１４の周囲にＮＨ_３がより効果的に導かれる。

【0043】

また、上記実施形態では、熱膨張部材１５は金属で形成されているが、熱膨張部材１５の代わりに、容器１３よりも熱膨張係数の大きい断熱材が用いられてもよい。当該断熱材の材料としては、例えばＮａＡｌＳｉＯ_４、ネフェリン（（Ｎａ，Ｋ）ＡｌＳｉＯ_４）、ソーダライト（Ｎａ_８Ｃｌ_２Ａｌ_６Ｓｉ_６Ｏ_２４）、リューサイト（ＫＡｌＳｉ_２Ｏ_６）等のセラミックがある。

【0044】

また、上記実施形態では、反応器１１は、熱交換器４の周囲に直接的に配置されているが、排気管３内に熱交換器４が配置されることによって、熱交換器４の周囲に排気管３を挟んで反応器１１が間接的に配置されてもよい。さらに、反応器１１は、熱交換器４を加熱する装置であるが、例えばＤＯＣ５等、ディーゼルエンジン２の排気系に設けられた他の部分を加熱する構成要素、ガソリンエンジンの排気系に設けられた加熱対象物を加熱する構成要素、或いはエンジンの排気系以外の加熱対象物を加熱する構成要素にも適用可能である。

【符号の説明】

【0045】

４…熱交換器（加熱対象物）、１０…化学蓄熱装置、１１…反応器、１２…吸着器（貯蔵器）、１３…容器、１４…反応材、１５，１１５…熱膨張部材、１６…硬質断熱材（断熱材）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】