CN111054188A - 气体分离系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气体分离系统，提高搭载于车辆的气体分离装置中的气体的分离效率。气体分离系统(100)搭载于具有内燃机(1)的车辆(101)，该气体分离系统(100)具有：在水的存在下分离气体中的预定成分的气体分离装置(12)；连接于气体分离装置(12)而将大气导入气体分离装置(12)的第一通路(11)；以及连接内燃机(1)的排气通路(2)和第一通路(11)而将内燃机(1)的排气导入气体分离装置(12)的第二通路(13)。

Description

气体分离系统
技术领域
本发明涉及气体分离系统。
背景技术
已知如下的技术：第一气体分离膜是通过水的供给而使含有CO2的混合气体中的CO2离子化而选择性地透过的气体分离膜，向第一气体分离膜的一面供给混合气体，向混合气体中没有透过第一气体分离膜的非透过气体供给水蒸气而使之成为加湿非透过气体，然后向作为气体分离膜的第二气体分离膜的一面供给加湿非透过气体，从而提高CO2的分离效率(例如参照专利文献1。)。此外，CO2的分离效率是被分离出的CO2的量相对于流入了CO2分离装置的CO2的量之比。另外，以下，将气体的分离效率设为被分离出的预定的成分的量相对于流入了气体分离装置的气体中的预定的成分的量之比。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-148736号公报
发明内容
发明要解决的课题
上述专利文献1所记载的技术由于并未假定搭载于车辆，所以，希望有搭载于车辆的技术。
本发明是鉴于上述那样的问题点而完成的，其目的在于提高搭载于车辆的气体分离装置中的气体的分离效率。
用于解决课题的手段
用于解决上述课题的本发明的方案之一是一种搭载于具有内燃机的车辆的气体分离系统，该气体分离系统具有：在水的存在下分离气体中的预定成分的气体分离装置；连接于所述气体分离装置而将大气导入所述气体分离装置的第一通路；以及连接所述内燃机的排气通路和所述第一通路而将所述内燃机的排气导入所述气体分离装置的第二通路。
气体分离装置通过在水(水蒸气)的存在下使气体中的预定成分(例如NOx或HC、CO2)例如离子化而进行分离。在从大气分离出预定成分时，能够利用大气所含的水蒸气，但有时大气所含的水蒸气的量不充足。在此，通过配备第二通路，能够经由第二通路而向气体分离装置供给内燃机的排气。由于燃料在内燃机中燃烧时会产生水蒸气，所以，内燃机的排气包括比大气多的水蒸气。因此，通过向气体分离装置供给内燃机的排气，能够向气体分离装置供给水，所以，能够促进预定成分的分离。这样，通过将气体分离装置搭载于具有内燃机的车辆，能够向气体分离装置供给内燃机的排气所含的水蒸气，所以，能够提高气体的分离效率。
也可以是，所述气体分离装置具有隔出气体供给侧和气体透过侧的气体分离膜；所述第一通路连接于所述气体供给侧。气体分离膜例如通过在水(水蒸气)的存在下使气体中的预定成分(例如CO2)离子化而使CO2透过。通过向气体供给侧供给大气和内燃机的排气，大气、排气所含的预定成分透过到气体透过侧，所以，能够从大气、排气分离预定成分。并且，通过经由第二通路而向气体供给侧供给内燃机的排气，能够进一步提高气体供给侧的湿度，所以，能够促进预定成分的分离。
所述气体分离系统可以还具有对在所述第一通路流通的大气进行加湿的第一加湿装置。在内燃机停止中也能行驶的混合动力车辆中，在内燃机停止了的情况下，无法向气体分离装置供给内燃机的排气。因此，无法向气体分离装置供给水蒸气。而与之相对地，若配备第一加湿装置，则即使在内燃机的停止中也能向气体分离装置供给水蒸气，所以，能够促进预定成分的分离。另外，有时存在即使在内燃机的工作中向气体分离装置导入内燃机的排气，水蒸气的量也不足的情况。在这样的情况下，通过由加湿装置对大气进行加湿，能够使向气体分离装置供给的水蒸气的量增加。
所述气体分离系统可以还具有：绕过所述第一加湿装置的旁通路；将大气流通的路径切换为所述第一加湿装置和所述旁通路的某一方的切换阀；以及在所述第二通路中调整排气的流量的第二阀。通过由切换阀使大气在第一加湿装置流通，能够向导入气体分离装置的大气供给水蒸气。另一方面，即使不由第一加湿装置供给水蒸气，若通过将内燃机的排气导入气体分离装置而使得气体分离装置中的气体的分离效率足够高，则也无需由第一加湿装置来供给水蒸气。在此情况下，通过由切换阀使大气在旁通路流通，能够停止利用第一加湿装置的水蒸气的供给。由此，能够降低第一加湿装置所消耗的能量。另外，通过由第二阀来调整导入气体分离装置的排气的量，能够易于调整向气体分离装置供给的水蒸气的量。此外，第二阀可以是能调整为任意开度的阀，也可以仅能调整为全开和全关的某一状态的阀。
所述气体分离系统可以还具有执行如下内容的控制装置：在所述内燃机的停止时使所述第二阀为全关。在内燃机的停止时，无法向气体分离装置供给内燃机的排气。因此，能够将第二阀设为全关。由此，能够抑制大气经由第二通路而向内燃机的排气通路逆流。此外，内燃机的停止时是指内燃机的曲轴不旋转时、或者在内燃机中燃料不燃烧时。
所述气体分离系统可以还具有执行如下内容的控制装置：在所述内燃机的工作时且在所述第一通路流通的大气的量小于阈值的情况下，由所述切换阀使大气在所述旁通路流通且打开所述第二阀。在第一通路流通的大气的量越多，则需要越多的水蒸气。因此，在第一通路流通的大气的量增加而成为阈值以上时，有时存在即使向气体分离装置供给内燃机的排气，水蒸气的量也不足的情况。在此所说的阈值是即使向气体分离装置供给内燃机的排气、水蒸气的量也不足的大气的量的下限值。另一方面，若在第一通路流通的大气的量小于阈值，则通过导入内燃机的排气能够向气体分离装置供给充足量的水蒸气，所以，无需由第一加湿装置对大气进行加湿。因此，能够使大气在旁通路流通。由此，能够降低第一加湿装置所消耗的能量。此外，内燃机的工作时是指内燃机的曲轴旋转时、或者在内燃机中燃料燃烧时。
所述气体分离系统可以还具有执行如下内容的控制装置：在所述内燃机的工作时且在所述第一通路流通的大气的量为阈值以上的情况下，由所述切换阀使大气在所述第一加湿装置流通且打开所述第二阀。在第一通路流通的大气的量为阈值以上时，仅靠供给内燃机的排气会导致水蒸气在气体分离装置中不足。在此情况下，通过使大气在第一加湿装置流通而能够向气体分离装置进一步供给水蒸气，从而能够提高气体的分离效率。
所述气体分离系统可以还具有执行如下内容的控制装置：在所述内燃机的工作时导入所述气体分离装置的气体的湿度小于预定湿度的情况下，由所述切换阀使大气在所述第一加湿装置流通且打开所述第二阀；或者在所述内燃机的工作时且导入所述气体分离装置的气体的湿度为预定湿度以上的情况下，由所述切换阀使大气在所述旁通路流通且打开所述第二阀。仅在导入气体分离装置的气体的湿度不充足的情况下由第一加湿装置对大气进行加湿，从而能够抑制由第一加湿装置进行不必要的加湿。预定湿度是气体分离装置中的气体的分离效率处于容许范围内的湿度的下限值。
所述气体分离系统可以还具有执行如下内容的控制装置：在导入所述气体分离装置的气体的湿度比预定范围的下限值低的情况下，在所述第二阀并未全开的情况下，由所述切换阀使大气在所述旁通路流通且使所述第二阀的开度比当前时间点的开度大，或者在所述第二阀为全开的情况下，由所述切换阀使大气在所述第一加湿装置流通。在导入气体分离装置的气体的湿度比预定范围的下限值低的情况下，进行加湿以使导入气体分离装置的气体的湿度增加。此外，预定范围是在气体分离装置中气体的分离效率处于容许范围内的湿度的范围。为了增加导入气体分离装置的气体的湿度，考虑由第一加湿装置进行加湿、或者由内燃机的排气进行加湿。在此，在由内燃机的排气进行加湿的情况下仅靠向气体分离装置导入排气即可，但在由第一加湿装置进行加湿的情况下需要例如储存水以使得第一加湿装置能进行加湿。在例如必需由用户向第一加湿装置供给水的情况下，要强迫用户进行水的供给。另外，在由第一加湿装置进行加湿时，有时在第一加湿装置消耗能量。因此，通过使利用内燃机的排气的加湿优先于利用第一加湿装置的加湿，能够抑制第一加湿装置中的水的消耗、能量的消耗。在此，在第二阀并未全开的情况下，通过增加第二阀的开度，能够使流入气体分离装置的排气的量增加。由此，能够提高向气体分离装置供给的气体的湿度。另一方面，在即使第二阀为全开但湿度仍低的情况下，进一步加入利用第一加湿装置的加湿。这样，既会抑制水的消耗、能量的消耗又会将导入气体分离装置的气体的湿度维持为预定范围的下限值以上。
所述气体分离系统可以还具有执行如下内容的控制装置：在导入所述气体分离装置的气体的湿度比预定范围的上限值高的情况下，在由所述切换阀使大气正在所述第一加湿装置流通的情况下，将所述切换阀切换成大气在所述旁通路流通，或者在由所述切换阀使大气正在所述旁通路流通的情况下，使所述第二阀的开度比当前时间点的开度小。在导入气体分离装置的气体的湿度比预定范围的上限值高时，例如在气体分离膜产生结露而导致气体的分离效率降低。在这样的情况下，使导入气体分离装置的气体的湿度降低。此时，优先停止利用第一加湿装置的加湿，抑制水的消耗、能量的消耗。并且，在即使使大气在旁通路流通但气体的湿度仍比预定范围的上限高的情况下，通过减小第二阀的开度，使导入气体分离装置的排气的量减少。由此，将导入气体分离装置的气体的湿度维持为预定范围的上限值以下。
所述气体分离系统可以还具有：对在所述第二通路流通的所述内燃机的排气进行加湿的第二加湿装置；绕过所述第二加湿装置的第二旁通路；将所述内燃机的排气流通的路径切换为所述第二加湿装置和所述第二旁通路的某一方的第二切换阀；以及执行如下内容的控制装置，即，在导入所述气体分离装置的气体的湿度小于预定湿度的情况下，由所述第二切换阀使所述内燃机的排气在所述第二加湿装置流通，或者，在导入所述气体分离装置的气体的湿度为预定湿度以上的情况下，由所述第二切换阀使所述内燃机的排气在所述第二旁通路流通。通过在第二通路配备第二加湿装置，也能够进一步提高导入气体分离装置的气体的湿度。另外，通过配备第二旁通路，能够抑制导入气体分离装置的气体的湿度不必要地变高。
可以是，在所述排气通路中，在比连接所述第二通路的部位靠上游侧还具有对所述内燃机的排气进行净化的排气净化装置。排气净化装置例如是排气净化催化剂或颗粒过滤器。排气通过排气净化装置，从而能够除去排气所含的HC、颗粒状物质(PM)等。这些物质若流入气体分离装置，则存在阻碍气体的分离之虞。因此，通过配备排气净化装置，能够抑制气体的分离效率降低。
发明效果
根据本发明，能够提高搭载于车辆的气体分离装置中的气体的分离效率。
附图说明
图1是表示第1实施方式的CO2分离系统的概略构成的图。
图2是表示第2实施方式的CO2分离系统的概略构成的图。
图3是表示第3实施方式和第4实施方式的CO2分离系统的概略构成的图。
图4是表示与行驶条件相应的切换阀和开关阀的状态的图。
图5是表示行驶条件(1)的情况下的气体的流动的图。
图6是表示行驶条件(2)的情况下的气体的流动的图。
图7是表示行驶条件(3)的情况下的气体的流动的图。
图8是表示第3实施方式的分离CO2的控制的流程的流程图。
图9是表示第4实施方式的分离CO2的控制的流程的流程图。
图10是表示第5实施方式的CO2分离系统的概略构成的图。
图11是表示第5实施方式的分离CO2的控制的流程的流程图。
图12是表示第6实施方式的CO2分离系统的概略构成的图。
标号说明
1 内燃机
2 排气通路
2A 分支部
3 排气净化装置
11 第一通路
11A 导入部
11B 合流部
12 CO2分离装置
13 第二通路
14 返回通路
15 排出通路
16 罐
100 CO2分离系统
101 车辆
121 分离膜
122 供给侧
123 透过侧
具体实施方式
以下，参照附图，基于实施方式对用于实施本发明的方式例示性地进行详细说明。其中，该实施方式所记载的构成零部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只要没有特别的记载，则本发明的范围就不旨在仅由它们来限定。
(第1实施方式)
图1是表示本实施方式的CO2分离系统100的概略构成的图。CO2分离系统100搭载于车辆101。在车辆101搭载着内燃机1。此外，车辆101可以是除了内燃机1之外还具有电动马达作为驱动源的混合动力车辆。内燃机1是例如汽油发动机或柴油发动机。在内燃机1连接着排气通路2。在排气通路2中设有排气净化装置3。排气净化装置3是例如排气净化催化剂或过滤器。排气净化催化剂是进行排气所含的物质的净化或吸附、吸藏等的催化剂，是例如三元催化剂、氧化催化剂、吸藏还原型NOx催化剂、选择还原型NOx催化剂。过滤器具有捕集排气中的颗粒状物质(以下，称为PM。)的功能。
CO2分离系统100包括第一通路11、CO2分离装置12、第二通路13。第一通路11在一端侧的导入部11A向大气中开口，另一端侧连接于CO2分离装置12。第二通路13连接排气通路2和第一通路11。第二通路13的一端侧在排气通路2的分支部2A处从排气通路2分支，第二通路13的另一端侧在第一通路11的合流部11B处与第一通路11合流。第一通路11的导入部11A形成为，在车辆101的行驶时利用行驶风而将大气(空气)导入第一通路11。此外，行驶风是在车辆101行驶时在车辆101与车辆101的外部之间相对地产生的大气的流动。
CO2分离装置12是从大气和排气分离出CO2的装置。CO2分离装置12配备使大气和排气中所含的成分中主要是CO2通过且形成为膜状的CO2分离膜121。CO2分离膜121将CO2分离装置12的内部空间一分为二为供给侧122和透过侧123。在供给侧122连接着第一通路11的另一端侧和返回通路14的一端侧。返回通路14的另一端侧连接于比分支部2A靠下游侧的排气通路2。另外，在透过侧123连接着CO2排出通路15的一端侧。CO2排出通路15的另一端侧连接于储存CO2的罐16。此外，CO2排出通路15的另一端侧也可以取代连接于罐16而连接于通过等离子体而将CO2分解为C和O2的装置、或从CO2合成烃的装置。
在将包括水(水蒸气)和CO2的气体经由第一通路11而供给到CO2分离装置12的供给侧122时，由CO2分离膜121使CO2离子化，由此CO2选择性地透过CO2分离膜121。因此，流入了供给侧122的气体中的CO2通过CO2分离膜121而与其它成分分离。在CO2分离膜121处分离CO2后的气体经由返回通路14而向排气通路2排出。另一方面，通过了CO2分离膜121的气体在CO2排出通路15中流通而储存于罐16。这样，在返回通路14流动CO2的浓度较低的气体，在CO2排出通路15流动CO2的浓度较高的气体。
在CO2分离膜121，为了分离出CO2而需要水(水蒸气)。虽然大气中也含有水蒸气，但存在水蒸气不足以分离大气中的CO2的情况。于是，经由第二通路13而向CO2分离装置12供给内燃机1的排气。由于烃在内燃机1中燃烧而产生水蒸气，所以，内燃机1的排气中包括比大气多的水蒸气。也就是说，通过向CO2分离装置12供给内燃机1的排气，能够向CO2分离装置12供给水蒸气。这样，即使在靠大气中的水蒸气无法充分分离CO2的情况下，由于将CO2分离装置12搭载于车辆101，所以也能将内燃机1的排气所含的水蒸气供给到CO2分离装置12。由此，能够提高CO2的分离效率。另外，由于仅通过向CO2分离装置12供给排气就能够供给水蒸气，所以，与例如另外设置向大气增加水蒸气的加湿装置的情况相比，所需的能量少即可。另外，也无需用户向CO2分离系统100供给水。
此外，排气净化装置3虽然并非是必需的构成，但通过配备排气净化装置3，能够降低流入CO2分离装置12的例如HC、PM的量。由此，能够抑制HC、PM附着于CO2分离膜121，所以，能够抑制HC、PM附着于CO2分离膜121所导致的CO2的分离效率的降低。
此外，也可以在第二通路13中配备通过排气的温度和外气进行热交换而使排气的温度降低的热交换器。这样一来，能够使流入CO2分离装置12的气体的温度降低到更适于CO2的分离的温度，所以，能够进一步提高CO2的分离效率。另外，也可以在第二通路13中从排气分离出水并仅将分离出的水供给到CO2分离装置12。在此情况下，例如可以利用行驶风而从排气冷凝出水。另外，还可以在第二通路13中从排气分离出水和CO2并将分离出的水和CO2供给到分离装置12。
此外，可以取代CO2分离装置12，对于在水的存在下分离预定的成分的其它装置同样地适用。其它装置可以是例如分离NOx、HC的装置。分离NOx的装置能够例示出湿式的NOx吸附净化装置。该湿式的NOx吸附净化装置用吸收液将NOx作为硝酸盐吸收。在NOx吸附净化装置中，通过供给水蒸气来促进NOx的离子化，所以，作为硝酸盐用吸收液吸收的效率得以提高。
(第2实施方式)
图2是表示本实施方式的CO2分离系统100的概略构成的图。以与图1不同的点为主进行说明。本实施方式的CO2分离系统100在第一通路11中具有加湿装置4。此外，在图2中，加湿装置4设置于比合流部11B靠上游侧的第一通路11，但可替代地，也能够设置于比合流部11B靠下游侧的第一通路11。加湿装置4只要能够对大气加湿，则不限定其构成。也可以是例如一边将大气导入储存着水的罐一边进行起泡来加湿的装置。另外，例如还可以是利用离子交换膜来加湿的装置。另外，例如还可以是具有向第一通路11内喷射水的喷嘴的装置。供给的水也能够由用户供给，也能够例如利用来自空调的排水、雨水、排气的冷凝水。排气的冷凝水可以是在第二通路13中冷凝出的水。加湿装置4是第一加湿装置的一个例子。
在此，在车辆101为混合动力车辆的情况下，即使在内燃机1停止了的情况下也能由电动马达使车辆101行驶，所以，能够将大气导入第一通路11。但是，此时，无法将内燃机1的排气导入CO2分离装置12。因此，存在无法向CO2分离装置12供给充足的水蒸气之虞。而与之相对地，在本实施方式中，具有加湿装置4。若能由加湿装置4来进行加湿，则即使在内燃机1停止了时，也能够向CO2分离装置12供给水蒸气。另外，即使在内燃机1正在工作的情况下，也能够与排气一起从加湿装置4向CO2分离装置12供给水蒸气，所以，能将更多的水蒸气供给到CO2分离装置12。
(第3实施方式)
图3是表示本实施方式的CO2分离系统100的概略构成的图。以与图1和图2不同的点为主进行说明。本实施方式的CO2分离系统100还具有：旁通路41，该旁通路41是连接比加湿装置4靠上游侧和下游侧且绕过加湿装置4的通路；切换阀42，该切换阀42为了使气体在加湿装置4和旁通路41中的某一方流通而切换大气的通路；设置于合流部11B的气体混合部5；设置于第二通路13与气体混合部5相连的部位的开关阀51；以及湿度传感器6，该湿度传感器6检测在比气体混合部5靠下游侧的第一通路11流通的气体的湿度。此外，虽然将湿度传感器6配备于比合流部11B靠下游的第一通路11，但在知晓排气的湿度的情况下也可以配备于比切换阀42靠上游侧的第一通路11。在此情况下，能够基于由湿度传感器6检测出的湿度和排气的湿度来算出导入CO2分离装置12的气体的湿度。开关阀51是第二阀的一个例子。
旁通路41的一端连接于切换阀42，另一端连接于气体混合部5。此外，也可以代替切换阀42，在气体混合部5配备使加湿装置4和旁通路41的某一方与气体混合部5相连的阀。另外，旁通路41的另一端也能够连接于比加湿装置4靠下游且比湿度传感器6靠上游的第一通路11的任意位置。另外，开关阀51能够配备于第二通路13的任意位置。开关阀51是能以全开和全关的某一方的状态维持的阀。气体混合部5为了混合排气和大气而具有一定程度的容积为宜，但该气体混合部5并非是必需的。另外，虽然在本实施方式中配备旁通路41，但若能够通过停止加湿装置4的功能来停止对通过加湿装置4的气体的加湿，则无需配备旁通路41。也就是说，也可以使加湿装置4的功能停止来代替使气体在旁通路41流通。
并且，在内燃机1中并设作为控制器(控制装置)的电子控制单元(ECU)10。ECU10是具有处理器、主存储部、辅助存储部的计算机。ECU10控制内燃机1的运转状态、排气净化系统、CO2分离系统100等。湿度传感器6与ECU10电连接，湿度传感器6的检测值被交付给ECU10。另外，切换阀42和开关阀51与ECU10电连接，ECU10控制这些设备。此时，处理器执行主存储部上的预定的程序。
ECU10基于行驶条件来控制切换阀42和开关阀51。行驶条件被分为如下3个条件：(1)导入第一通路11的大气的量小于阈值且内燃机1停止了的情况；(2)导入第一通路11的大气的量小于阈值且内燃机1正在工作的情况；(3)导入第一通路的大气的量为阈值以上且内燃机1正在工作的情况。图4是表示与行驶条件相对应的切换阀42和开关阀51的状态的图。
图4中的1至3与上述行驶条件(1)至(3)相对应。在“内燃机”的栏中，“停止”表示内燃机1停止了，“工作”表示内燃机1正在工作。在“开关阀”的栏中，“关”表示开关阀51关闭了，“开”表示开关阀51打开了。在“切换阀”的栏中，“加湿装置”表示成为了切换阀42使导入部11A、加湿装置4和CO2分离装置12连通的状态，“旁通路”表示成为了切换阀42使导入部11A、旁通路41和CO2分离装置12连通的状态。
在行驶条件(1)下，内燃机1停止了。在此情况下，可以通过由电动马达驱动车辆101而将大气导入第一通路11，也可以由例如泵等将大气导入第一通路11。此时，由于无法由内燃机1的排气向CO2分离装置12供给水蒸气，所以，由加湿装置4向CO2分离装置12供给水蒸气。因此，关闭开关阀51。另外，将切换阀42切换成大气在加湿装置4流通。此外，图5是表示行驶条件(1)的情况下的气体的流动图。用实线表示气体流动的部位，用虚线表示没有气体流动的部位。这样，在行驶条件(1)下，由加湿装置4向CO2分离装置12供给水蒸气。
在行驶条件(2)下，内燃机1正在工作。因此，能由内燃机1的排气向CO2分离装置12供给水蒸气。因此，打开开关阀51以将内燃机1的排气导入CO2分离装置12。另外，此时，导入第一通路11的大气的量小于阈值而较少，所以，只要将内燃机1的排气供给到CO2分离装置12就能够向CO2分离装置12供给充足的水蒸气。因此，无需利用加湿装置4来加湿，所以，将切换阀42切换成使得大气在旁通路41流通。此外，导入第一通路11的大气的量与车辆101的速度为相关关系，所以，也能够基于车辆101的速度来求出。另外，也能够通过在第一通路11设置流量传感器来检测出导入第一通路11的大气的量。阈值是需要利用加湿装置4加湿的大气的量的下限值。此外，图6是表示行驶条件(2)的情况下的气体的流动的图。用实线表示气体流动的部位，用虚线表示没有气体流动的部位。这样，在行驶条件(2)下，由内燃机1的排气向CO2分离装置12供给水蒸气。
在行驶条件(3)下，内燃机1正在工作。因此，能由内燃机1的排气向CO2分离装置12供给水蒸气。因此，打开开关阀51以将内燃机1的排气导入CO2分离装置12。但是，由于导入第一通路11的大气的量为阈值以上，所以，排气所供给的水蒸气的量相对于大气的量来说少，在CO2分离装置12中水蒸气不足。因此，产生由加湿装置4向CO2分离装置12供给水蒸气的需要。因此，将切换阀42切换成使得大气在加湿装置4流通。此外，图7是表示行驶条件(3)的情况下的气体的流动的图。用实线表示气体流动的部位，用虚线表示没有气体流动的部位。这样，在行驶条件(3)下，由内燃机1的排气和加湿装置4向CO2分离装置12供给水蒸气。
图8是表示本实施方式的分离CO2的控制的流程的流程图。本流程图每隔预定的时间由ECU10来执行。在步骤S101中，读入行驶条件。在此，读入能判定内燃机1是否正在工作、以及第一通路11中的大气的导入量(导入大气量)是否小于阈值的信息。然后，在步骤S102中，判定内燃机1是否正在工作。在步骤S102中进行了肯定判定的情况下，前进到步骤S103。另一方面，在步骤S102中进行了否定判定的情况下，符合上述行驶条件(1)，所以，前进到步骤S106，关闭开关阀51且将切换阀42切换成大气在加湿装置4流通。
在步骤S103中，判定导入大气量是否小于阈值。在步骤S103中进行了肯定判定的情况下，符合上述行驶条件(2)，所以，前进到步骤S104，打开开关阀51且将切换阀42切换成大气在旁通路41流通。另一方面，在步骤S103中进行了否定判定的情况下，符合上述行驶条件(3)，所以，前进到步骤S105，打开开关阀51且将切换阀42切换成大气在加湿装置4流通。
如以上说明那样，根据本实施方式的CO2分离系统100，根据行驶条件，ECU10控制开关阀51和切换阀42，从而能够适当地维持向CO2分离装置12供给的气体的湿度。由此，能够提高CO2的分离效率。
(第4实施方式)
本实施方式的CO2分离系统100的概略构成在图3中示出。在此，即使不由加湿装置4向CO2分离装置12供给水蒸气，若由湿度传感器6检测出的湿度足够高，则无需由切换阀42使大气在加湿装置4流通。因此，在本实施方式中，基于湿度传感器6的检测值来控制切换阀42。图9是表示本实施方式的分离CO2的控制的流程的流程图。本流程图每隔预定的时间由ECU10来执行。
在步骤S201中，读入行驶条件。在此，读入能判定内燃机1是否正在工作的信息。然后，在步骤S202中，读入由湿度传感器6检测出的湿度。在步骤S203中，判定内燃机1是否正在工作。在步骤S203中进行了肯定判定的情况下前进到步骤S204，另一方面，在进行了否定判定的情况下前进到步骤S207。在步骤S204中，判定在步骤S202中读入的湿度是否小于预定湿度。预定湿度是即使不增加向CO2分离装置12供给的水蒸气的量、CO2的分离效率也处于容许范围内的湿度的下限值。在步骤S204中进行了肯定判定的情况下前进到步骤S205。在步骤S205中，打开开关阀51且将切换阀42切换成大气在加湿装置4流通。也就是说，由于向CO2分离装置12供给的水蒸气的量不充足，所以，使大气在加湿装置4流通。另一方面，在步骤S204中进行了否定判定的情况下，前进到步骤S206，打开开关阀51且将切换阀42切换成大气在旁通路41流通。也就是说，由于向CO2分离装置12供给的水蒸气的量充足，所以，使大气在旁通路41流通。此外，在内燃机1的工作时始终打开开关阀51，由此将排气中的水蒸气供给到CO2分离装置12。
在步骤S207中，与步骤S204同样地，判定在步骤S202中读入的湿度是否小于预定湿度。在步骤S207中进行了肯定判定的情况下前进到步骤S208。在步骤S208中，关闭开关阀51且将切换阀42切换成大气在加湿装置4流通。也就是说，由于向CO2分离装置12供给的水蒸气的量不充足，所以，使大气在加湿装置4流通。另一方面，在步骤S207中进行了否定判定的情况下，前进到步骤S209，关闭开关阀51且将切换阀42切换成使得大气在旁通路41流通。也就是说，由于向CO2分离装置12供给的水蒸气的量充足，所以，使大气在旁通路41流通。此外，在内燃机1的停止时始终关闭开关阀51，由此抑制大气向排气通路2逆流。
如以上说明那样，根据本实施方式的CO2分离系统100，根据行驶条件和向CO2分离装置12供给的气体的湿度，ECU10控制开关阀51和切换阀42，从而能够适当地维持向CO2分离装置12供给的气体的湿度。由此，能够提高CO2的分离效率。
(第5实施方式)
图10是表示本实施方式的CO2分离系统100的概略构成的图。以与图3不同的点为主进行说明。本实施方式的CO2分离系统100在第二通路13与气体混合部5相连的部位配备调整阀52。因此，并未配备图3所示的开关阀51。调整阀52是能调整为任意开度的阀，能够调整在第二通路13流通的排气的量。能够由该调整阀52更准确地调整向CO2分离装置12供给的水蒸气的量。调整阀52与ECU10电连接，ECU10控制调整阀52。此时，处理器执行主存储部上的预定的程序。调整阀52是第二阀的一个例子。
图11是表示本实施方式的分离CO2的控制的流程的流程图。本流程图在内燃机1的工作时每隔预定的时间由ECU10来执行。此外，在内燃机1的停止时，使调整阀52全关且将切换阀42切换成使得大气在加湿装置4流通。
在步骤S301中，读入由湿度传感器6检测出的湿度。在步骤S302中，判定在步骤S301中读入的湿度是否小于预定下限湿度。预定下限湿度是CO2的分离效率处于容许范围内的湿度的下限值。在步骤S302中进行了肯定判定的情况下，为了提高向CO2分离装置12供给的气体的湿度，前进到步骤S303。在步骤S303中，判定调整阀52是否全开。换而言之，判定是否是无法经由第二通路13而供给更多的水蒸气的状态。在步骤S303中进行了肯定判定的情况下，前进到步骤S304，将切换阀42切换成使得大气在加湿装置4流通。另一方面，在步骤S303中进行了否定判定的情况下，前进到步骤S305，使调整阀52的开度相比当前时间点的开度增加。调整阀52的开度可以增加预先确定的量，也可以与在步骤S301中读入的湿度相应地增加。在步骤S306中，将切换阀42切换成使得大气在旁通路41流通。
另一方面，在步骤S302中进行了否定判定的情况下，前进到步骤S307。在步骤S307中，判定在步骤S301中读入的湿度是否比预定上限湿度高。预定上限湿度是CO2的分离效率处于容许范围内的湿度的上限值。在此，在湿度过高时，存在水滴附着于CO2分离装置12的CO2分离膜121等而导致CO2的分离效率降低之虞，所以，在湿度过高的情况下，使湿度降低。因此，在步骤S307中进行了肯定判定的情况下，前进到步骤S308。另一方面，在步骤S307中进行了否定判定的情况下，结束本流程图，从而维持现状的切换阀42的状态和调整阀52的开度。
在步骤S308中，判定切换阀42是否被切换成了大气在加湿装置4流通。换而言之，判定是否能通过使大气在旁通路41流通而使湿度降低。在步骤S308中进行了肯定判定的情况下前进到步骤S309，将切换阀42切换成大气在旁通路41流通。另一方面，在步骤S308中进行了否定判定的情况下前进到步骤S310。在步骤S310中，使调整阀52的开度相比当前时间点的开度减少。调整阀52的开度可以减少预先确定的量，也可以与在步骤S301中读入的湿度相应地减少。另外，步骤S305中的增加量和步骤S310中的减少量可以相同，或者也可以不同。
如以上说明那样，根据本实施方式，通过调整调整阀52的开度，能够调整成向CO2分离装置12供给的气体的湿度更加适当。由此，能够进一步提高CO2的分离效率。此外，也能够检测排气通路2或第二通路13中排气的温度或湿度，将调整阀52的开度调整成向CO2分离装置12供给的气体的湿度恒定。
(第6实施方式)
图12是表示本实施方式的CO2分离系统100的概略构成的图。以与图10不同的点为主进行说明。本实施方式的CO2分离系统100在第二通路13中具有第二加湿装置131。第二加湿装置131可以是与加湿装置4相同的结构，另外也可以是不同的结构。
另外，本实施方式的CO2分离系统100还具有：第二旁通路132，该第二旁通路132是连接比第二加湿装置131靠上游侧和下游侧且绕过第二加湿装置131的通路；以及第二切换阀133，该第二切换阀133为了使气体在第二加湿装置131和第二旁通路132的某一方流通而切换通路。此外，第二旁通路132的一端连接于分支部2A与第二加湿装置131之间的第二通路13，另一端连接于第二切换阀133。第二切换阀133配备于第二通路13与气体混合部5相连的部位。此外，虽然在本实施方式中配备第二旁通路132，但若能够通过停止第二加湿装置131的功能来停止对通过第二加湿装置131的气体的加湿，则无需配备第二旁通路132。也就是说，可以使第二加湿装置131的功能停止来代替使气体在第二旁通路132流通。第二切换阀133与ECU10电连接，ECU10控制第二切换阀133。此时，处理器执行主存储部上的预定的程序。
ECU10利用第二加湿装置131来代替加湿装置4或者利用第二加湿装置131和加湿装置4来实施加湿。例如可以是，在由湿度传感器6检测出的湿度小于预定湿度的情况下，由第二切换阀133而使第二加湿装置131和气体混合部5连通，在湿度为预定湿度以上的情况下，由第二切换阀133而使第二旁通路132和气体混合部5连通。此外，若不是内燃机1的工作时，则排气不在第二通路13流通，所以，上述的第二切换阀133的控制在内燃机1的工作时实施。在内燃机1停止了时，第二切换阀133也可以切断第二加湿装置131和第二旁通路132与气体混合部5的连通。
如以上说明那样，根据本实施方式，通过在第二通路13中配备第二加湿装置131，能够调整成向CO2分离装置12供给的气体的湿度更加适当。由此，能够进一步提高CO2的分离效率。

Claims (12)

1.一种气体分离系统，搭载于具有内燃机的车辆，其特征在于，具有：
在水的存在下分离气体中的预定成分的气体分离装置；
连接于所述气体分离装置而将大气导入所述气体分离装置的第一通路；以及
连接所述内燃机的排气通路和所述第一通路而将所述内燃机的排气导入所述气体分离装置的第二通路。
2.如权利要求1所述的气体分离系统，
所述气体分离装置具有隔出气体供给侧和气体透过侧的气体分离膜；
所述第一通路连接于所述气体供给侧。
3.如权利要求1或2所述的气体分离系统，
所述气体分离系统还具有对在所述第一通路流通的大气进行加湿的第一加湿装置。
4.如权利要求3所述的气体分离系统，
所述气体分离系统还具有：
绕过所述第一加湿装置的旁通路；
将大气流通的路径切换为所述第一加湿装置和所述旁通路的某一方的切换阀；以及
在所述第二通路中调整排气的流量的第二阀。
5.如权利要求4所述的气体分离系统，
所述气体分离系统还具有执行如下内容的控制装置：在所述内燃机的停止时使所述第二阀为全关。
6.如权利要求4所述的气体分离系统，
所述气体分离系统还具有执行如下内容的控制装置：在所述内燃机的工作时且在所述第一通路流通的大气的量小于阈值的情况下，由所述切换阀使大气在所述旁通路流通且打开所述第二阀。
7.如权利要求4所述的气体分离系统，
所述气体分离系统还具有执行如下内容的控制装置：在所述内燃机的工作时且在所述第一通路流通的大气的量为阈值以上的情况下，由所述切换阀使大气在所述第一加湿装置流通且打开所述第二阀。
8.如权利要求4所述的气体分离系统，
所述气体分离系统还具有执行如下内容的控制装置：
在所述内燃机的工作时导入所述气体分离装置的气体的湿度小于预定湿度的情况下，由所述切换阀使大气在所述第一加湿装置流通且打开所述第二阀；或者
在所述内燃机的工作时导入所述气体分离装置的气体的湿度为预定湿度以上的情况下，由所述切换阀使大气在所述旁通路流通且打开所述第二阀。
9.如权利要求4所述的气体分离系统，
所述气体分离系统还具有执行如下内容的控制装置：
在导入所述气体分离装置的气体的湿度比预定范围的下限值低的情况下，
在所述第二阀并未全开的情况下，由所述切换阀使大气在所述旁通路流通且使所述第二阀的开度比当前时间点的开度大，或者
在所述第二阀为全开的情况下，由所述切换阀使大气在所述第一加湿装置流通。
10.如权利要求4所述的气体分离系统，
所述气体分离系统还具有执行如下内容的控制装置：
在导入所述气体分离装置的气体的湿度比预定范围的上限值高的情况下，
在由所述切换阀使大气在所述第一加湿装置流通着的情况下，将所述切换阀切换成大气在所述旁通路流通，或者
在由所述切换阀使大气在所述旁通路流通着的情况下，使所述第二阀的开度比当前时间点的开度小。
11.如权利要求1至4中任一项所述的气体分离系统，
所述气体分离系统还具有：
对在所述第二通路流通的所述内燃机的排气进行加湿的第二加湿装置；
绕过所述第二加湿装置的第二旁通路；
将所述内燃机的排气流通的路径切换为所述第二加湿装置和所述第二旁通路的某一方的第二切换阀；以及
执行如下内容的控制装置，即，在导入所述气体分离装置的气体的湿度小于预定湿度的情况下，由所述第二切换阀使所述内燃机的排气在所述第二加湿装置流通，或者，在导入所述气体分离装置的气体的湿度为预定湿度以上的情况下，由所述第二切换阀使所述内燃机的排气在所述第二旁通路流通。
12.如权利要求1至11中任一项所述的气体分离系统，
在所述排气通路中，在比连接所述第二通路的部位靠上游侧还具有对所述内燃机的排气进行净化的排气净化装置。
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