JP2007077980A - 排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料中から高還元力成分を分離し排ガス中に添加できる排ガス浄化装置の提供。
【解決手段】窒素酸化物浄化用触媒と、その上流側に還元剤を添加する還元剤添加手段と、を有し、前記還元剤添加手段は一面側に前記燃料を接触させ他面側に前記排ガスを接触させた分離部１２（分離膜１２１）にて、燃料中のｎ−パラフインを分離する手段である。分離膜１２１は分子サイズの差異によりｎ−パラフインを分離する。分離膜１２１を排ガスに接触させているので、排ガスの熱にて軽油（特に、ｎ−パラフイン）を気化でき、速やか且つ効率的にｎ−パラフインの分離を行うことができる。そして、ｎ−パラフインを分離した後の残油は燃料タンクに回収されるので内燃機関の燃料として有効利用でき燃費の低下が抑制できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車などにおける内燃機関から排出される排ガス中に含まれる窒素酸化物を浄化する排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法に関する。

ディーゼルエンジンまたはリーンバーンガソリンエンジンは、酸素過剰雰囲気で燃料を燃焼させるために低燃費、すなわちＣＯ_２排出量の低減が実現できる反面、排ガス中に比較的多量の窒素酸化物が含まれるという問題がある。

窒素酸化物を浄化する方法としては排ガス中に微量の炭化水素（ＨＣ）を添加することでリッチガスとして窒素酸化物と共に窒素酸化物浄化用触媒に送り込み、還元浄化する方法が知られている。
特開２００４−２７８８１号公報

ここで、ＨＣ源としてはディーゼルエンジンなどの燃料を用いることが試みられている。ディーゼルエンジンの燃料は一般的に軽油であるが、軽油中に含まれるＨＣには窒素酸化物に対して高い還元力を発揮するもの（高還元力成分：ｎ−パラフィンが例示される）から、そうでないものまで含んでいることが判ってきた。高還元力成分とその他の成分との間には窒素酸化物の還元・浄化能力に差があり、還元力の小さい成分を用いると添加量を増加させる必要があることから燃費が低下するなどの不都合があった。また、軽油などの燃料から高還元力成分を分離する装置についても簡略化することが望まれる。

本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、燃料中に含まれるＨＣのうちから、高還元力成分を効率的に分離したうえで排ガス中に添加できる排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法を提供することを解決すべき課題とする。

（１）上記課題を解決する目的で本発明者らは鋭意検討を行った結果、以下の発明に想到した。すなわち、本発明の排ガス浄化装置は、内燃機関からの排ガスが通過する排ガス流路と、
該排ガス流路内のいずれかに配設され、還元剤を用いて該排ガス中の窒素酸化物を浄化する窒素酸化物浄化用触媒と、
該排ガス流路内の該窒素酸化物浄化用触媒の上流側に該還元剤を添加する還元剤添加手段と、を有する排ガス浄化装置であって、
前記還元剤添加手段は、高還元力成分とその他の１以上の成分との混合体から熱を利用して該高還元力成分を分離して前記還元剤とする還元剤分離手段を備えることを特徴とする。

つまり、高還元力成分とその他の１以上の成分との混合体（燃料など）中に含まれる成分から高還元力成分を分離できる還元剤分離手段により高還元力成分を分離して排ガス中に添加することで、より効率的に窒素酸化物を還元浄化できる。そして、高還元力成分の分離は熱（排ガスからの熱や内燃機関からの廃熱など）により行っているので簡単に行うことができる。ここで、類似の従来技術として燃料を排ガスの熱により気化させて窒素酸化物浄化用触媒に供給する装置が開示されている（特許文献１）。特許文献１の装置では、燃料を霧化して排ガス中に添加して気化しており、成分の還元力に関わらず燃料全体を添加している点で本発明装置と大きく異なっている。

そして、前記還元剤分離手段に前記混合体を貯留するタンクから前記混合体を供給する混合体供給手段と、
該還元剤分離手段により前記高還元力成分を該燃料から分離した後の残分を該混合体タンクに還流させる燃料還流手段と、を有することで、混合体として内燃機関の燃料を採用した場合に高還元力成分以外の残分については、本来の用途である内燃機関の燃料として有効利用できる。

（２−１）ここで、前記還元剤分離手段としては、一面側に前記混合体を接触させ他面側に前記高温ガス（排ガスなど）を接触させた分離膜にて、該混合体中の前記高還元力成分を分離する手段が好ましい形態として挙げられる。分離膜を排ガスなどの高温ガスに接触させているので、高温ガスの熱を直接的に有効利用できる。また、高温ガスとして排ガスを採用する場合には、分離した高還元力成分を速やかに排ガス中に添加できる利点がある。そして、高温ガスに排ガス以外のガス（内燃機関からの廃熱により加熱されたガスなど）を採用する場合には分離膜の性能を長期間にわたって維持することが容易になる。

また、混合体が液体である場合にはすべて気化させることなく（つまり、一面側の混合体は液状に保ったまま）分離膜を通過する高還元力成分を主に気化するのみとする構成も採用できるので、高温ガス温度の有効利用が実現できる。

前記分離膜としては、前記高還元力成分とそれ以外の成分との間での分子サイズの差異に基づき該高還元力成分を分離する膜を採用することができる。例えば、孔径が０．３９ｎｍ以上０．５７ｎｍ以下に制御された透過孔を備える分離膜が挙げられる。混合体として内燃機関の燃料を採用し、好ましい高還元力成分としてのｎ−パラフインを想定した場合、ｎ−パラフインの分子サイズが０．３８ｎｍ程度であるのに対して、分離したいその他の成分（例えば、ベンゼンなどのアロマ成分）はそれ以上の大きさ（ベンゼンの分子サイズは０．５８ｎｍ程度）だからである。換言すると、分子サイズが０．３８ｎｍ以下の分子を通過することができ、分子サイズが０．５８ｎｍ以上の分子を通過できない分離膜を採用することが望ましい。

このように、透過孔の孔径が制御された分離膜としてはゼオライトから構成される分離膜が例示できる。ゼオライトは製造条件や組成などにより孔径の大きさを制御することが容易だからである。

また、前記分離膜としては、前記高還元力成分とそれ以外の成分との間で親和性が相違する材料から構成される膜を採用することもできる。つまり、高還元力成分に選択的に親和性を有する材料にて分離膜を構成することで、高還元力成分を選択的に分離することができる。

ここで、分離膜は必要な分離能を発現できる限度で薄いことが望ましい。その場合に、分離膜の強度を上げるために、前記還元剤分離手段は前記一面側及び／又は前記他面側から前記分離膜を支持する多孔質の支持体をもつことが望ましい。支持体を一面側（燃料などの混合体が接する側）に用いると、排ガスなどの高温ガスが支持体に邪魔されずに直接、分離膜に接触することができるので望ましい。高温ガスとして排ガスを採用した場合に、支持体を他面側（排ガスに接触する側）に用いると、排ガス中の粒子状物質などによる分離膜表面の目詰まり発生が抑制できる。支持体としては高還元力成分が容易に通過できる細孔径をもつ材料から構成されている。また、排ガスなどの高温ガスに対して物理的・化学的に安定な材料が望まれる。例えば、ムライトやステンレス製の多孔質体などが挙げられる。

（２−２）更に、前記還元剤分離手段は、前記高温ガス及び前記混合体のうちの一方が内部に、他方が外部にそれぞれ流通されるように前記排ガス流路内に配設され、且つ、該内部及び該外部の間の少なくとも一部が前記分離膜により区画される中空の分離部を備えることが望ましい。

この場合に、前記混合体供給手段は前記分離部の一端側から前記混合体を供給する手段であり、前記燃料還流手段は該管状部材の他端側から前記残分を前記混合体タンクに還流させる手段であることが望ましい。

この前記分離部は前記排ガスの流れに沿う方向に延設されている管状部材であることが望ましい。

（３）更に、上記課題を解決する本発明の排ガス浄化方法は、高還元力成分とその他の１以上の成分との混合体中に含まれる相対的に分子サイズが小さい高還元力成分を選択的に透過させる透過孔を備え、内燃機関からの排ガス流路中の窒素酸化物浄化用触媒の上流側に配設された分離膜を用い、
該分離膜の一面側に該混合体を導入した上で、他面側に排ガスを接触させることで該混合体中の該高還元力成分を分離し該排ガス中に該高還元力成分を添加する分離・添加工程を有することを特徴とする。

また、他の本発明の排ガス浄化方法は、高還元力成分とその他の１以上の成分との混合体から該高還元力成分を選択的に透過でき、内燃機関からの排ガス流路中であって窒素酸化物浄化用触媒の上流側に内部のガスを排出できるように接続させる高還元力成分供給流路中に配設された分離膜を用い、
該分離膜の一面側に該混合体を導入した上で、他面側に高温ガスを接触させることで該混合体中の該高還元力成分を分離し該高温ガス中に該高還元力成分を添加する分離・添加工程を有することを特徴とする。

ここで、前記高温ガスは前記内燃機関からの廃熱を利用して加熱されたガスが採用できる。また、前記混合体は前記内燃機関の燃料が採用できる。

以下、実施例に基づき、図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。

〔実施例１〕
（構成）
本実施例の排ガス浄化装置は、内燃機関としてのディーゼルエンジンからの排ガスを浄化する装置である。本実施例の排ガス浄化装置は、図１に示すように、ディーゼルエンジン６０からの排ガスが流通する排ガス流路（３１、３２、３３）とその排ガス流路の途中に配設された窒素酸化物浄化用触媒４０とエンジン６０及び窒素酸化物浄化用触媒４０の間の排ガス流路３１、３２の間（窒素酸化物浄化用触媒４０の上流側）に配設された還元剤添加手段１０とを有する。窒素酸化物浄化用触媒４０及び還元剤添加手段１０も排ガス流路の一部を構成する。

還元剤添加手段１０は内部に混合体としての軽油（内燃機関の燃料）が導入できる燃料導入口１１１と高還元力成分を分離した後の残分である残油を排出・回収する残油回収口１３１とを有する（図２）。還元剤添加手段１０の燃料導入口１１１には混合体供給手段としてのポンプ２０により混合体タンクとしての燃料タンク５０から軽油を供給する燃料供給路２１が接続されている。

還元剤添加手段１０により高還元力成分が分離された軽油の残分を燃料タンク５０に回収するために還元剤添加手段１０の残油回収口１３１と燃料タンク５０との間を燃料還流手段としての残油回収路２２にて接続している。残油回収路２２には還元剤添加手段１０内での軽油を所定の圧力以上に維持する目的でレギュレータを設けることもできる。還元剤添加手段１０内での軽油の圧力を向上することで、高還元力成分の分離量が増えることが期待できる。

ポンプ２０は、ＥＣＵ７０により軽油の吐出量、ずなわち、還元剤添加手段１０に供給される軽油の量が制御されている。ＥＣＵ７０には還元剤添加手段１０に流入する排ガスの温度を測定する排ガス流路３１に設けられた温度センサ７１と、窒素酸化物浄化用触媒４０から排出される窒素酸化物濃度を測定するＮＯｘセンサ７２とが接続されている。ＥＣＵ７０には、詳細は省略するがその他種々の物理量を測定する各種センサも接続されている。

還元剤添加手段１０は、図２及び図３に示すように、排ガス流路の一部を拡大した本体部と、その本体部に配設された還元剤分離手段とを有する。還元剤分離手段は、軽油中の高還元力成分を分離する分離部１２を有する。分離部１２は、ステンレス製多孔質体又はムライトから構成される管状部材である支持体１２２と支持体１２２の内壁に形成されたゼオライトの一種であるシリカライト（細孔の孔径が０．５５ｎｍ程度に制御されている。また、シリカライトのほかにモレキュラーシーブ５Ａなどを採用することもできる）から形成される分離膜１２１とから構成される略円筒状の管状部材である。分離部１２は内壁に形成されたシリカライトにより内部に流通する軽油からｎ−パラフイン成分を分離する。具体的にはｎ−パラフインは分子径が０．３８ｎｍ程度であり、シリカライトからなる分離膜１２１を通過することができるが、０．５８ｎｍ程度の分子径をもつアロマ成分は分離膜１２１を通過することができないことに基づく。

分離部１２は排ガスが流れる方向と軸方向とを平行にした状態で、５本ずつ４列並べられて配設されている。並べられた分離部１２の一端部には燃料導入口１１１が接続された接続部１１２が接続され、他端部には残油回収口１３１が接続された接続部１３２が接続されている。燃料導入口１１１から導入された軽油は、接続部１１２、２０本の分離部１２、接続部１３２、そして残油回収口１３１の順に流れていく。

つまり、図４に示すように、還元剤分離手段内において、燃料は、燃料導入口１１１から接続部１１２、１１３に流れた後、分離部１２に流入し、高還元力成分が分離される。その後、接続部１３３、１３２を流れて残油回収口１３１から残油が回収される経路を形成する。

窒素酸化物浄化用触媒は排ガス中に添加したｎ−パラフインなどの高還元力成分を反応させることで窒素酸化物を還元浄化できる触媒である。特に限定するものではないが、例えば、ゼオライト系選択還元触媒、アルミナ系選択還元触媒、Ｐｔ−Ｂａ系選択還元触媒、Ｐｔ系三元触媒を適正な担体（セラミクス担体、メタル担体など）上に担持したものを挙げることができる。

（作用効果）
本実施例の排ガス浄化装置は上記構成を有することから以下の作用効果を発揮する。すなわち、燃料タンク５０内の軽油はポンプ２０により燃料供給路２１を通じて還元剤添加手段１０に供給される。還元剤添加手段１０に供給された軽油は燃料導入口１１１から還元剤分離手段内に導入される。

軽油は燃料導入口１１１から接続部１１２を通じて分離部１２に到達する。分離部１２では分離膜１２１により分子サイズの小さい高還元力成分が排気流路中に放出される。分離膜１２１は軽油（ｎ−パラフイン）を透過することでｎ−パラフインを効率的に分離できる。ｎ−パラフインを気化するには沸点以上に加熱したり、減圧することで達成できる（分離膜１２１などのｎ−パラフインに対して親和性が高い材料では分離膜部にｎ−パラフインが集中し、細孔を通過するため分離が容易となる）が、減圧により気化する方法は装置が大がかりになると共に投入するエネルギーの多くなるので（例えば、ｎ−ヘプタンの常圧（１．０atm）での沸点は９８．４℃であるが、沸点を常温〜５０℃程度にまで低下させるためには０．１〜０．２atm程度にまで減圧する必要がある）、排ガス中の廃熱を利用して加熱気化する方法を採用している。

つまり、分離膜１２１は、直接または支持体１２２を介して排ガスの熱により加熱されることで温度が上昇し、分離膜１２１内部に浸透乃至表面に接触する軽油（ｎ−アルカン）が加熱気化されるので分離膜の細孔を通過できるｎ−パラフインのみが分離膜により軽油中から分離できる。その結果、高還元力成分としてのｎ−パラフインのみが排ガス中に添加されることになる。分離膜１２２による高還元力成分の分離速度は、分離膜の面積、分離膜の両面における、高還元力成分の濃度差（分離膜１２２の一面側への軽油の供給量）、圧力差、分離膜１２２の温度などを上昇することで大きくすることができる。

図５及び図６に示すように、支持体１２２は、その有する細孔径が分離膜１２１の細孔よりも著しく大きいので、軽油からｎ−パラフインを分離するのは主に分離膜１２１の作用効果である。排ガスに直接的に接する側に支持体１２２を設けることで、分離膜１２１が有する細孔を排ガス中に含有する微粒子などで閉塞するおそれを少なくできる。

ｎ−パラフインが分離された軽油の残油はそのまま分離部１２内を流れていき、接続部１３２及び残油回収口１３１を介して、残油回収路２２にて燃料タンク中に戻される。

以下に、本排ガス浄化装置の制御方法の一例を、図７に基づき説明する。本装置の制御はＥＣＵ７０にて行う。ＥＣＵ７０は、排ガスの温度を測定する温度センサ７１、排ガス中のＮＯｘ濃度を測定するＮＯｘセンサ７２、そして、ディーゼルエンジン６０の運転状態（回転数、燃料噴射量など）に基づき、本装置を制御している。

エンジンが始動（Ｓ１）された後、温度センサ７１により排気温を測定する（Ｓ２）。測定した温度が軽油（特に、含有される高還元力成分としてのｎ−パラフイン）の沸点以上であるか否かを判断する。排気温が気化可能な温度でない場合にはステップ４２に戻り、気化可能な温度である場合には次のステップに移行する（Ｓ３）。

気化可能な場合にはエンジン回転数を計測し（Ｓ４）、燃料噴射量の情報を取得し（Ｓ５）、それらの情報から排ガスの排出量及び含まれるＮＯｘの濃度を推測し、ＮＯｘ発生量を推測する（Ｓ５）。ＮＯｘ濃度は運転条件などから推測するほか、排気流路３１にＮＯｘセンサを設けて実測しても良い。ＮＯｘ発生量は予備的な実験などにより対応関係を求めておくことで推測できる。

推定したＮＯｘ発生量に対応して、還元浄化する際に必要な還元剤の量を算出する（Ｓ７）。算出した還元剤量が排ガス中に添加できるように、ポンプ２０の吐出量を決定する（Ｓ８）。ポンプ２０の吐出量と還元剤の添加量との関係は予備的な実験などにより対応関係を求めておくことで決定できる。

決定した吐出量にてポンプ２０を駆動することで、ｎ−パラフインの含有量が多い軽油を分離部１２内に供給できる。その結果、分離膜１２２にて分離できるｎ−パラフインの量が増大し、排ガス中に添加されるｎ−パラフインが増える（Ｓ９）。添加されたｎ−パラフインは窒素酸化物浄化用触媒４０にて排ガス中の窒素酸化物と反応し窒素酸化物を還元浄化する。

その後、窒素酸化物浄化用触媒４０の下流側の排ガス流路３３においてＮＯｘ濃度を測定し（Ｓ１０）、ＮＯｘ濃度が所定値以下である場合には、最初から制御を開始するためにステップ２に移行する（Ｓ１１）。ＮＯｘ濃度が所定値以下でない場合には、ポンプ吐出量を増加させることを決定し（Ｓ１２）、その吐出量にてポンプ２０を駆動するためにステップ９に戻る。

なお、ステップ１２にてポンプの吐出量を増加させる場合には、ステップ８にてポンプ吐出量を決定する際に用いた必要な還元剤の添加量とポンプ吐出量との対応関係を併せて変更することが望ましい。例えば、対応関係を補正する値を変化させるなどの方法で還元剤の吐出量とポンプ吐出量との対応関係を変化させる。対応関係を変更する場合には吐出量を減少させるステップを設けることが必要である。例えば、「ステップ１１にてステップ１２（ステップ２）側に移動する場合が連続してｎ回以上ある場合にポンプ吐出量を所定量だけ増加（減少）させる」といった制御が例示できる。

（変形態様１）
本変形態様の排ガス浄化装置は、前述の実施例における分離部における分離膜と支持体との位置関係が逆転している以外は同じ構成及び制御方法を有する装置である。具体的に説明すると、分離部は支持体の外周面に分離膜が形成されている。このような構成を有することで、分離膜が直接、排ガスに接触するようになり、分離膜の温度が排ガス温度に速やかに追随できるようになり、速やかに高還元力成分が分離できる。なお、分離膜を厚くしたり、材料を変更するなどの方法で高強度化できる場合には支持体は必須ではない。

また、生産の容易さなどの要因により、還元剤添加手段において、排ガスが流れる流路と軽油が流れる流路とを入れ替えることもできる。また、図８のように、分離膜の形態を凹凸状（波状、ディンプル状など）にすることで接触面積を増加させ、分離効率を向上することができる。

更に、排ガスに接する側に支持体を設ける場合に、支持体に窒素酸化物浄化に用いる選択還元触媒を担持して、支持体部分にて窒素酸化物浄化用触媒を兼用させることも可能である。

上記の実施例は、ディーゼルエンジンにおいて、還元剤添加手段１０の内部に燃料としての軽油を導入する例を示した。リーンバーンガソリンエンジンの場合には、還元剤添加手段１０の内部に燃料としてのガソリンを導入するとよい。

（変形態様２）
２以上の成分（高還元力成分とそれ以外の成分とを含有するもの）を含む混合体としては軽油などの内燃機関の燃料を採用する他、アルコール、アルコール混合燃料、可燃性ガスなどを採用することができる。

〔実施例２〕
（構成）
本実施例の排ガス浄化装置は、内燃機関としてのディーゼルエンジンからの排ガスを浄化する装置である。本実施例の排ガス浄化装置を図９に示す。図９においては実施例１の排ガス浄化装置と同様の作用を発揮する構成要素には同じ符号を付けたものもある。

本実施例の排ガス浄化装置は、図９に示すように、ディーゼルエンジン６０からの排ガスが流通する排ガス流路（３４、３３）とその排ガス流路の途中に配設された窒素酸化物浄化用触媒４０とエンジン６０及び窒素酸化物浄化用触媒４０の間の排ガス流路３４（窒素酸化物浄化用触媒４０の上流側）にガスが排出されるように還元剤添加流路１１、１３にて接続される還元剤添加手段１０とを有する。窒素酸化物浄化用触媒４０及び還元剤添加手段１０も排ガス流路の一部を構成する。

また、還元剤添加手段１０の内部にはラジエータ８１を通過した空気が供給される。還元剤添加手段１０、還元剤添加流路１１、１３、そして排ガス流路中から排ガスが逆流しないように設けられる逆流防止機構１２を合わせて全体として高還元力成分供給流路を形成する。ラジエータ８１には冷却液流路８３、８４を介してディーゼルエンジン６０からの冷却液が循環される。

ポンプ２０、窒素酸化物浄化用触媒４０、燃料タンク５０、ディーゼルエンジン６０、ＥＣＵ７０及びそれらの周辺機器などであって、実施例１と同じ符号を付けた構成要素については実施例１にて説明したものとほぼ同様であるので更なる説明は省略する。

還元剤添加手段１０も基本的に燃料中から高還元力成分を分離膜にて分離する機構については同様である。但し、分離膜の一方側に接触させる高温ガスとしてラジエータ８１を通過してディーゼルエンジン６０からの廃熱により加熱された空気を利用している。

（作用効果）
本実施例の排ガス浄化装置は上記構成を有することから実施例１の排ガス浄化装置と同様の効果を発揮できる。以下に実施例１とは異なる点について詳細に説明を行う。

還元剤添加手段１０内に設けられた分離膜はラジエータ８１により加熱された高温ガスの熱により加熱されることで温度が上昇することで燃料である軽油中から高還元力成分としてのｎ−パラフインのみが分離できる。分離された高還元力成分はそのまま高温ガスの流れに従い排ガス流路中に運ばれる。なお、排ガス流路中の圧力が高還元力成分供給内の圧力よりも高くなったとしても逆流防止機構１２により還元剤添加手段１０やラジエータ８１などに逆流することが防止され、浄化されていない排ガスが外部に漏出することはない。

本実施例の排ガス浄化装置によると、還元剤添加手段１０が直接、排ガスに接触することを防止できるので排ガスによる影響（排ガス中の粒子状物質などによる分離膜の目詰まりなど）を防止することができる。

（変形態様１）
還元剤添加手段１０に供給される高温ガスとして、ラジエータ８１を通過した空気を用いる代わりに以下の機構にて加熱されたガス（空気）を採用することができる。例えば、ディーゼルエンジン６０からの排ガスが流通する排ガス流路３４、３３に対して外部から接触させることで加熱した空気を高温ガスとして採用することができる。

また、高温ガスを採用する代わりに、分離膜自身を何らかの方法で加熱して（排ガスからの熱を伝導させる方法など）、常温のガス（高温ガスでもよい）を通過させることで、そのガス中に高還元力成分を分離供給することができる。

本実施例の排ガス浄化装置の構成を説明する概念図である。 還元剤添加手段の外観概略図である。 還元剤添加手段の内部に配設されている還元剤分離手段の外観概略図である。 還元剤分離手段の内部構造を示す断面概略図である。 図４に示した還元剤分離手段の一部拡大した断面概略図である。 図５に示した拡大図を更に一部拡大した断面概略図である。 本実施例の排ガス浄化装置を制御する方法の一例を示したフローチャートである。 還元剤分離手段の分離膜の面積を大きくした断面概略図である。 他の実施例における排ガス浄化装置の構成を説明する概念図である。

符号の説明

１０…還元剤添加手段（還元剤分離手段） １１１…燃料導入口 １１２、１３２…接続部 １２…分離部 １３１…残油回収口
２０…ポンプ ２１…燃料供給路 ２２…残油回収路
３１、３２、３３…排ガス流路
４０…窒素酸化物浄化用触媒
５０…燃料タンク
６０…ディーゼルエンジン
７０…ＥＣＵ ７１…温度センサ ７２…ＮＯｘセンサ
８１…ラジエータ

Claims (19)

1. 内燃機関からの排ガスが通過する排ガス流路と、
   該排ガス流路内のいずれかに配設され、還元剤を用いて該排ガス中の窒素酸化物を浄化する窒素酸化物浄化用触媒と、
   該排ガス流路内の該窒素酸化物浄化用触媒の上流側に該還元剤を添加する還元剤添加手段と、を有する排ガス浄化装置であって、
   前記還元剤添加手段は、高還元力成分とその他の１以上の成分との混合体から熱を利用して該高還元力成分を分離して前記還元剤とする還元剤分離手段を備えることを特徴とする排ガス浄化装置。
2. 前記還元剤添加手段は、前記排ガスの熱を利用して前記混合体から前記高還元力成分を分離する手段である請求項１に記載の排ガス浄化装置。
3. 前記混合体は前記内燃機関の燃料である請求項１又は２に記載の排ガス浄化装置。
4. 前記還元剤分離手段に前記混合体を貯留するタンクから該混合体を供給する混合体供給手段と、
   該還元剤分離手段により前記高還元力成分を該混合体から分離した後の残分を該混合体タンクに還流させる燃料還流手段と、を有する請求項３に記載の排ガス浄化装置。
5. 前記還元剤分離手段は、一面側に前記混合体を接触させ他面側に高温のガスを接触させた分離膜にて該燃料中の前記高還元力成分を分離する手段である請求項１〜４のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
6. 前記還元剤分離手段は、一面側に前記混合体を接触させ他面側に前記排ガスを接触させた分離膜にて該燃料中の前記高還元力成分を分離する手段である請求項２〜４のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
7. 前記分離膜は、前記高還元力成分とそれ以外の成分との間での分子サイズの差異に基づき該高還元力成分を分離する膜である請求項５又は６に記載の排ガス浄化装置。
8. 前記分離膜は、孔径が０．３９ｎｍ以上０．５７ｎｍ以下に制御された透過孔を備える請求項７に記載の排ガス浄化装置。
9. 前記分離膜は、ゼオライトにて構成される請求項７又は８に記載の排ガス浄化装置。
10. 前記分離膜は、前記高還元力成分とそれ以外の成分との間で親和性が相違する材料から構成される請求項５〜９のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
11. 前記還元剤分離手段は、前記一面側及び／又は前記他面側から前記分離膜を支持する多孔質の支持体をもつ請求項５〜１０のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
12. 前記還元剤分離手段は、前記排ガス及び前記燃料のうちの一方が内部に、他方が外部にそれぞれ流通されるように前記排ガス流路内に配設され、且つ、該内部及び該外部の間の少なくとも一部が前記分離膜により区画される中空の分離部を備える請求項５〜１１のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
13. 前記混合体供給手段は、前記分離部の一端側から前記混合体を供給する手段であり、
    前記燃料還流手段は、該分離部の他端側から前記残分を前記混合体タンクに還流させる手段である請求項１２に記載の排ガス浄化装置。
14. 前記分離部は、前記排ガスの流れに沿う方向に延設されている管状部材である請求項１２又は１３に記載の排ガス浄化装置。
15. 前記高還元力成分は、ｎ−パラフィンである請求項１〜１４のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
16. 高還元力成分とその他の１以上の成分との混合体中に含まれる相対的に分子サイズが小さい高還元力成分を選択的に透過させる透過孔を備え、内燃機関からの排ガス流路中の窒素酸化物浄化用触媒の上流側に配設された分離膜を用い、
    該分離膜の一面側に該混合体を導入した上で、他面側に排ガスを接触させることで該混合体中の該高還元力成分を分離し該排ガス中に該高還元力成分を添加する分離・添加工程を有することを特徴とする排ガス浄化方法。
17. 高還元力成分とその他の１以上の成分との混合体から該高還元力成分を選択的に透過でき、内燃機関からの排ガス流路中であって窒素酸化物浄化用触媒の上流側に内部のガスを排出できるように接続させる高還元力成分供給流路中に配設された分離膜を用い、
    該分離膜の一面側に該混合体を導入した上で、他面側に高温ガスを接触させることで該混合体中の該高還元力成分を分離し該高温ガス中に該高還元力成分を添加する分離・添加工程を有することを特徴とする排ガス浄化方法。
18. 前記高温ガスは前記内燃機関からの廃熱を利用して加熱されたガスである請求項１７に記載の排ガス浄化方法。
19. 前記混合体は前記内燃機関の燃料である請求項１６〜１８のいずれかに記載の排ガス浄化方法。

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