JP2009221922A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気ガスの流路上に窒素酸化物吸着材及びフィルター部材を備える構成の排気ガス浄化装置において、排気ガスの浄化処理の効率低下を招くことなく、効率よく、窒素酸化物吸着材の吸着能力の再生と、フィルター部材の捕獲能力の再生とを、可能にする。
【解決手段】通常運転の行われている分岐排気通路２内で窒素酸化物吸着材５への吸着量を窒素酸化物濃度センサ１５により検知し、該吸着量が所定量に達すると、当該分岐排気通路２で行われる運転を通常運転から再生運転に変更し、通常運転の行われている分岐排気通路２内でフィルター部材８への粒子状物質の捕獲量を圧力センサ１８ａ、１８ｂにより検知し、該捕獲量が所定量に達すると、当該分岐排気通路２でフィルター再生運転を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼル機関、ガス機関、ガソリン機関あるいはガスタービン機関等の内燃機関、又は、焼却炉やボイラ等の燃焼機器、の排気ガスを浄化する装置に関し、特に空気過剰状態で通常運転を行う内燃機関等の排気通路に接続されて窒素酸化物を除去する排気ガス浄化装置に関する。

内燃機関等から排出される排気ガスには、有害成分として、窒素酸化物、一酸化炭素及び炭化水素など、が含まれている。これらの物質を排気ガスより除去して、排気ガスを浄化する装置は、従来各種開発されている。

本件出願人は、排気ガス浄化装置を開発し、既に出願している（特許文献１）。図５には、特許文献１の図１に記載の排気ガス浄化装置が示されている。図５に示されるように、本件出願人による従前の排気ガス浄化装置には、内燃機関等に接続される複数の分岐排気通路２０２、２０３と、排気ガスの流路の遮断弁２０４と、が備えられている。加えて、各分岐排気通路２０２、２０３内には、第１燃焼装置（吸着物質脱離手段）２０６と、フィルター部材２０８と、硫黄酸化物吸着材２０９と、窒素酸化物吸着材２０５と、第２燃焼装置２０７と、が設けられている。

各分岐排気通路２０２、２０３では、通常運転又は再生運転が行われる。通常運転は、遮断弁２０４の切替により、分岐排気通路２０２（又は２０３）に排気ガスを流入させる運転である。このとき、窒素酸化物吸着材２０５に窒素酸化物が吸着する。また、このとき、窒素酸化物吸着材２０５の排気上流側で、すすなどの粒子状物質がフィルター部材２０８に捕獲され、硫黄酸化物が硫黄酸化物吸着材２０９に吸着する。このため、粒子状物質が大気中に放出される不具合や、窒素酸化物吸着材２０５に硫黄酸化物が吸着される不具合（硫黄被毒）が発生しない。

一方、再生運転は、遮断弁２０４の切替により、分岐排気通路２０２（又は２０３）への排気ガスの流入を遮断した状態で、第１燃焼装置２０６と第２燃焼装置２０７とを作動させる運転である。第１燃焼装置２０６の作動により、窒素酸化物吸着材２０５から窒素酸化物が脱離して、窒素酸化物吸着材５の吸着能力が再生される。加えて、硫黄酸化物吸着材２０９から硫黄酸化物が脱離される。また、第２燃焼装置２０７の作動により、脱離した窒素酸化物が還元されて除去される。つまり、再生運転において、窒素酸化物吸着材２０５の吸着能力の再生と、硫黄酸化物吸着材２０９の吸着能力の再生と、が行われる。

図５に示される排気ガス浄化装置は、三元触媒や、アンモニアや尿素などを用いることのない浄化装置である。三元触媒は、窒素酸化物、一酸化炭素及び炭化水素を同時に分解できる触媒であるが、空気過剰環境下では有効に作用しない。アンモニア等を用いた浄化装置は、装置自体が非常に複雑で高価であり、還元剤としてのアンモニア等の維持費やアンモニア等の供給体制の整備も必要で、問題点が多い。図５に示される排気ガス浄化装置は、上記問題点を解決している。図５に示される排気ガス浄化装置は、空気過剰条件下で運転される内燃機関等から排出される排気ガスより、有害成分（窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素）を除去して浄化し、しかも、その浄化能力を低下させることなく維持できる。
特開２００６−２７２１１５号公報

図５に示される排気ガス浄化装置では、分岐排気通路２０２、２０３内で、第１燃焼装置２０６の排気下流側に、フィルター部材２０８、硫黄酸化物吸着材２０９及び窒素酸化物吸着材２０５が順に、直列に配置されている。このため、再生運転において、第１燃焼装置２０６を燃料過剰条件で作動させることで、窒素酸化物吸着材２０５の吸着能力の再生と、硫黄酸化物吸着材２０９の吸着能力の再生とが、可能である。ところが、フィルター部材２０８に捕獲された粒子状物質を除去するには、第１燃焼装置２０６を空気過剰条件で作動させる必要がある。このため、再生運転において、窒素酸化物吸着材２０５や硫黄酸化物吸着材２０９の吸着能力の再生と、フィルター部材２０８の捕獲能力の再生とを、同時に実現することができない。また、通常運転中に第１燃焼装置２０６を空気過剰条件で作動させて、フィルター部材２０８の捕獲能力の再生を図ろうとすると、窒素酸化物吸着材２０５が昇温雰囲気に置かれることになり、窒素酸化物吸着材２０５に窒素酸化物を吸着させることができなくなる。また、通常運転や、窒素酸化物吸着材２０５に係る再生運転の他に、フィルター部材２０８のための再生運転の時間を設けた場合は、通常運転の運転時間が相対的に削られることになる。そうすると、排気ガス浄化処理の効率低下を招くことになる。

本発明は、排気ガスの流路上に窒素酸化物吸着材及びフィルター部材を備える構成の排気ガス浄化装置において、排気ガスの浄化処理の効率低下を招くことなく、効率よく、窒素酸化物吸着材の吸着能力の再生と、フィルター部材の捕獲能力の再生とを、可能にすることを目的とする。

本願の第１発明は、内燃機関又は燃焼機器の機関側排気通路に接続される複数の分岐排気通路と、前記各分岐排気通路の排気入口を開放又は閉鎖して、前記機関側排気通路から前記各分岐排気通路への排気ガスの流入及び遮断を切替える排気ガス遮断手段と、前記各分岐排気通路内に設けられ、空気過剰雰囲気で窒素酸化物を一時的に吸着し、該吸着した窒素酸化物を昇温又は還元雰囲気で脱離する窒素酸化物吸着材と、前記各分岐排気通路内で前記窒素酸化物吸着材より排気上流側に配置され、空気供給手段を有すると共に、該空気供給手段から供給される空気を昇温又は還元雰囲気にする吸着物質脱離手段と、前記各分岐排気通路内で前記窒素酸化物吸着材より排気下流側に配置され、空気供給手段、燃料供給手段及び着火手段から構成される燃焼装置と、前記各分岐排気通路内で前記燃焼装置より排気下流側に配置され、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕獲可能なフィルター部材と、前記各分岐排気通路内で前記窒素酸化物吸着材の排気下流側に配置され、該窒素酸化物吸着材による吸着量を検出する吸着量検知手段と、前記各分岐排気通路内で前記フィルター部材の排気上流側及び排気下流側に配置される粒子状物質捕獲量検知手段と、を備えている排気ガス浄化装置の制御方法において、前記各分岐排気通路で行われる運転に、通常運転と、再生運転と、フィルター再生運転と、があり、前記通常運転は、前記排気ガス遮断手段の切替えにより、該通常運転の実行される前記分岐排気通路に排気ガスを流入させて、前記窒素酸化物吸着材に窒素酸化物を吸着させる運転であり、前記再生運転は、前記排気ガス遮断手段の切替えにより、該再生運転の実行される前記分岐排気通路への排気ガスの流入を防止した状態で、前記吸着物質脱離手段及び前記燃焼装置を作動させて、前記窒素酸化物吸着材から窒素酸化物を脱離させて該窒素酸化物吸着材の吸着能力を再生すると共に、脱離した窒素酸化物を還元して除去する運転であり、前記フィルター再生運転は、前記再生運転とは独立して行われる運転であって、前記窒素酸化物吸着材を通過した排気ガスが空気過剰条件で燃焼されるように前記燃焼装置を作動させて、前記フィルター部材の捕獲能力を再生する運転であり、排気ガスの排出が中断されないように、常時、いずれか１つの分岐排気通路内では、通常運転が実行されるものであり、前記通常運転の行われている前記分岐排気通路内で前記窒素酸化物吸着材への吸着量を前記吸着量検知手段により検知し、該吸着量が所定量に達すると、当該分岐排気通路で行われる運転を前記通常運転から前記再生運転に変更し、前記通常運転の行われている前記分岐排気通路内で前記フィルター部材への粒子状物質の捕獲量を前記粒子状物質捕獲量検知手段により検知し、該捕獲量が所定量に達すると、当該分岐排気通路で前記フィルター再生運転を実行し、前記再生運転及び前記フィルター再生運転の実行後は、前記通常運転が実行される、ことを特徴とする。

前記第１発明は、次の構成（ａ）を採用することが好ましい。

（ａ）前記排気ガス浄化装置が、更に、前記各分岐排気通路内で前記窒素酸化物吸着材の排気上流側かつ前記吸着物質脱離手段の排気下流側に配置され、空気過剰雰囲気で硫黄酸化物を一時的に吸着し、該吸着した硫黄酸化物を昇温又は還元雰囲気で脱離する硫黄酸化物吸着材と、前記各分岐排気通路内で前記硫黄酸化物吸着材の排気下流側かつ前記窒素酸化物吸着材の排気上流側に配置され、該硫黄酸化物吸着材による吸着量を検出する硫黄酸化物吸着量検知手段と、を備えており、前記各分岐排気通路で行われる運転に、更に、硫黄酸化物吸着材再生運転があり、前記硫黄酸化物吸着材再生運転は、前記排気ガス遮断手段の切替えにより、該硫黄酸化物吸着材再生運転の実行される前記分岐排気通路への排気ガスの流入を防止した状態で、前記再生運転及び前記フィルター再生運転とは独立して、行われる運転であって、前記吸着物質脱離手段及び前記燃焼装置を作動させて、前記硫黄酸化物吸着材の吸着能力を再生する運転であり、前記通常運転の行われている前記分岐排気通路内で前記硫黄酸化物吸着材への硫黄酸化物の吸着量を前記硫黄酸化物吸着量検知手段により検知し、前記硫黄酸化物の吸着量が所定量に達すると、当該分岐排気通路で前記硫黄酸化物吸着材再生運転を実行し、前記硫黄酸化物吸着材再生運転の実行後は、前記通常運転が実行される。

本願の第１発明によれば、
再生運転が吸着量の大きさに応じて行われ、フィルター再生運転が捕獲量の大きさに応じて行われるので、窒素酸化物吸着材の吸着能力及びフィルター部材の捕獲能力の再生が必要なときに、再生運転やフィルター再生運転を実行できる。このため、再生に要する消費エネルギーを最小化できる。

また、窒素酸化物吸着材の排気下流側にフィルター部材が配置された構成で、フィルター再生運転を再生運転とは独立して行うので、フィルター再生運転を通常運転と同時に行うことができる。このため、フィルター再生運転のために通常運転の実行時間を相対的に減らす必要がなく、総運転時間における通常運転の比率を高く維持できる。つまり、排気ガスの浄化処理の効率低下を招くことなく、効率よく、窒素酸化物吸着材の吸着能力の再生と、フィルター部材の捕獲能力の再生とを、実行できる。

更に、構成（ａ）によれば、
硫黄酸化物吸着材再生運転が硫黄酸化物の吸着量の大きさに応じて行われるので、硫黄酸化物吸着材の吸着能力の再生が必要なときに、硫黄酸化物吸着材再生運転を実行できる。また、硫黄酸化物吸着材再生運転を再生運転とは独立して行うので、窒素酸化吸着材及び硫黄酸化物吸着材のそれぞれの飽和吸着量に応じて再生に係る運転を実行できる。これらの結果、窒素酸化吸着材及び硫黄酸化物吸着材の再生に要する消費エネルギーを最小化できる。

［第１実施形態に係る排気ガス浄化装置］
図１を用いて、第１実施形態に係る排気ガス浄化装置１を説明する。排気ガス浄化装置１は、内燃機関又は燃焼機器の機関側排気通路１００に接続される装置である。

内燃機関又は燃焼機器は、空気及び燃料の混合ガスを燃焼させて、排気ガスを生成する。排気ガスには、窒素酸化物（Ｎ０ｘ）や、未燃物としての一酸化炭素（Ｃ０）や炭化水素（ＨＣ）、などが含まれている。機関側排気通路１００は、内燃機関又は燃焼機器が備える排気通路である。内燃機関又は燃焼機器で生成された排気ガスは、機関側排気通路１００より排出される。

図１には、排気ガスの通路として、機関側排気通路１００と、複数（本実施形態では２つ）の分岐排気通路２、３と、合流排気通路１１０と、が示されている。分岐排気通路２、３は、排気ガス浄化装置１が備える排気通路である。機関側排気通路１００の排気出口１００ｂは、分岐排気通路２、３の排気入口２ａ、３ａに接続されている。分岐排気通路２、３の排気出口２ｂ、３ｂは、合流排気通路１１０ａに接続されている。これらの排気通路１００、２、３及び１１０は、外気から遮断された通路であり、例えば、パイプで構成される。なお、合流排気通路１１０は、排気ガス浄化装置１が備える排気通路であっても、内燃機関又は燃焼機器の排気通路であってもよい。

Ｆは、分岐排気通路２、３内を流れるガス（排気ガス）の流れる方向を示している。方向Ｆの矢印が示す側が排気下流側であり、方向Ｆの矢印が示す反対側が排気上流側である。

機関側排気通路１００からの排気ガスは、分岐排気通路２内では、排気入口２ａから排気出口２ｂへと流れ、分岐排気通路３内では、排気入口３ａから排気出口３ｂへと流れる。

排気ガス浄化装置１は、制御装置（電子コントロールユニット）１０を備えている。制御装置１０は、排気ガス浄化装置１に備える各装置（後述）を制御する。

排気ガス浄化装置１は、分岐排気通路２、３の排気入口２ａ、３ａを閉鎖して、機関側排気通路１００から各分岐排気通路２、３への排気ガスの流入を遮断可能とする排気ガス遮断手段を備えている。

排気ガス遮断手段として、具体的には、機関側排気通路１００と分岐排気通路２、３との合流部に、ガスの遮断弁４が設けられている。遮断弁４は、機関側排気通路１００の排気出口１００ｂから分岐排気通路２、３の排気入口２ａ、３ａへの排気ガスの流入を、遮断又は許容する。遮断弁４による遮断及び許容の切替えは、制御装置１０の制御により行われる。なお、排気ガス遮断手段は、各分岐排気通路２、３毎に設けられる遮断弁の群であってもよい。この場合、各遮断弁が、分岐排気通路２の排気入口２ａ及び分岐排気通路３の排気入口３ａにそれぞれ設けられる。

排気ガス浄化装置１は、分岐排気通路２、３内にそれぞれ、窒素酸化物吸着材５と、吸着物質脱離手段（第１燃焼装置６）と、燃焼装置（第２燃焼装置７）と、補助空気供給手段１７と、フィルター部材８と、を備えている。各分岐排気通路２、３内で、排気下流側に向けて、第１燃焼装置６、窒素酸化物吸着材５、第２燃焼装置７、補助空気供給手段１７及びフィルター部材８が、順に配置されている。

窒素酸化物吸着材５は、空気過剰雰囲気で窒素酸化物を一時的に吸着し、該吸着した窒素酸化物を昇温又は還元雰囲気で脱離する材料である。

ここで、空気過剰とは、空気（酸素）及び燃料の混合ガスにおいて、空気過剰率（供給された混合ガスの空燃比を理想空燃比で割った値）が、１より大きい状態を指す。また、空気過剰率が１より小さい状態は、燃料過剰の状態である。還元雰囲気とは、燃焼（酸化及び還元反応）が発生した際に、還元剤が過剰で酸素が不足する状態にあるガスを指す。

窒素酸化物吸着材５は、酸化作用を有する触媒成分も有している。

吸着物質脱離手段は、空気供給手段を有すると共に、該空気供給手段から供給される空気を昇温又は還元雰囲気にする手段である。

吸着物質脱離手段は、本実施形態では、燃焼装置（第１燃焼装置６）である。第１燃焼装置６は、空気供給手段と、燃料供給手段と、着火手段と、で構成される。そして、第１燃焼装置６は、燃料過剰条件下で燃焼反応を発生させることで、還元剤としての未燃物（一酸化炭素及び炭化水素）を発生させると共に、燃焼反応の熱により昇温を実現する。

第１燃焼装置６の空気供給手段は、空気供給装置１１と、空気調量装置１２と、空気ノズル６１と、を備えている。空気供給装置１１は、外気を取り込んで、空気調量装置１２に供給する。空気調量装置１２は、供給された空気（外気）を、空気量を調整した後、空気ノズル６１に供給する。空気ノズル６１は、分岐排気通路２、３内の第１燃焼領域Ａ１に開口したノズルである。空気ノズル６１に供給された空気は、分岐排気通路２、３内に噴射される。ここで、制御装置１０が、空気調量装置１２を制御して、空気ノズル６１に供給される空気量を調整する。

第１燃焼装置６の燃料供給手段は、制御装置１０と、燃料タンク１３と、燃料調量装置１４と、燃料ノズル６２と、を備えている。燃料タンク１３には、燃料が蓄えられている。燃料調量装置１４は、燃料タンク１３から供給される燃料を、燃料の量を調整した後、燃料ノズル６２に供給する。燃料ノズル６２は、分岐排気通路２、３内の第１燃焼領域Ａ１に開口したノズルである。第１燃焼領域Ａ１は、窒素酸化物吸着材５の排気上流側に位置している。燃料ノズル６２に供給された燃料は、分岐排気通路２、３内に噴射される。また、制御装置１０は、燃料調量装置１４を制御して、燃料ノズル６２に供給される燃料の量を調整する。

第１燃焼装置６の着火手段は、点火プラグ６３である。点火プラグ６３は、分岐排気通路２、３内で、着火を行う装置である。ここで、空気ノズル６１から噴射された空気と、燃料ノズル６２から噴射された燃料とにより、分岐排気通路２、３内の第１燃焼領域Ａ１に、第１混合ガスが生成されている。点火プラグ６３は、第１混合ガスを着火して、燃焼させる。

第１燃焼装置６は、第１燃焼装置６の排気下流側に、昇温及び還元雰囲気を発生させる。昇温雰囲気は、第１混合ガスの燃焼の熱により発生する。還元雰囲気は、第１混合ガスの燃焼により未燃物（一酸化炭素、炭化水素）が生成されることにより、発生する。したがって、第１燃焼装置６は、空気供給手段を有すると共に、該空気供給手段から供給される空気を昇温及び還元雰囲気にする手段である。

第１燃焼装置６の位置は、空気ノズル６１、燃焼ノズル６２及び点火プラグ６３の位置を指している。第１燃焼装置６は、各分岐排気通路２、３内で窒素酸化物吸着材５より排気上流側に配置されている。

なお、吸着物質脱離手段は、上述したような燃焼装置（第１燃焼装置６）に限定されない。ここで、吸着物質脱離手段が供給する第１混合ガスは、還元剤を含んだ酸素が不足する状態にあるガスであれば良い。

燃焼装置（第２燃焼装置７）は、空気供給手段と、燃料供給手段と、着火手段と、で構成される。第２燃焼装置７は、燃料過剰条件下で燃焼反応を発生させることで、窒素酸化物を還元して、窒素に変化させる。

第２燃焼装置７の空気供給手段も、第１燃焼装置６の空気供給手段と同様である。第２燃焼装置７の空気供給手段は、空気供給装置１１と、空気調量装置１２と、空気ノズル７１と、を備えている。つまり、第１燃焼装置６の空気供給手段の空気ノズル６１が、第２燃焼装置７の空気供給手段では、空気ノズル７１に置換されている。なお、空気ノズル７１は、分岐排気通路２、３内の第２燃焼領域Ａ２に開口している。

第２燃焼装置７の燃料供給手段も、第１燃焼装置６の燃料供給手段と同様である。第２燃焼装置７の燃料供給手段は、燃料タンク１３と、燃料調量装置１４と、燃料ノズル７２と、を備えている。つまり、第１燃焼装置６の空気供給手段の燃料ノズル６２が、第２燃焼装置７の燃料供給手段では、燃料ノズル７２に置換されている。なお、燃料ノズル６２は、分岐排気通路２、３内の第２燃焼領域Ａ２に開口している。

第２燃焼装置７の着火手段も、第１燃焼装置６の着火手段と同様である。第２燃焼装置７の着火手段は、点火プラグ７３であり、分岐排気通路２、３内の第２燃焼領域Ａ２で着火を行う装置である。

第２燃焼装置７の位置は、空気ノズル７１、燃料ノズル７２及び点火プラグ７３の位置を指している。第２燃焼装置７は、各分岐排気通路２、３内で窒素酸化物吸着材５より排気下流側に配置されている。

補助空気供給手段１７は、第１燃焼装置６や第２燃焼装置７の空気供給手段と同様である。補助空気供給手段１７は、空気供給装置１１と、空気調量装置１２と、空気ノズル１７１と、を備えている。空気ノズル１７１は、第１燃焼装置６の空気ノズル６１や、第２燃焼装置７の空気ノズル７１に、相当する。なお、空気ノズル１７１は、分岐排気通路２、３内の第３燃焼領域Ａ３に開口している。

補助空気供給手段１７の位置は、空気ノズル１７１の位置を指している。補助空気供給手段１７は、各分岐排気通路２、３内で、第２燃焼装置７の空気供給手段の排気下流側に配置される。

フィルター部材８は、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕獲可能な部材である。粒子状物質は、燃料の不完全燃焼によって発生する、炭素、炭化水素、硫酸塩類の微粒子などである。

フィルター部材８は、各分岐排気通路２、３内で、燃焼装置７及び補助空気供給手段１７の排気下流側に配置されている。

また、排気ガス浄化装置１は、各種のセンサとして、吸着量検知手段（窒素酸化物濃度センサ１５）と、温度検出手段（温度センサ１６）と、粒子状物質捕獲量検知手段（圧力センサ１８ａ、１８ｂ）と、を備えている。

吸着量検知手段（窒素酸化物濃度センサ１５）は、窒素酸化物吸着材５における窒素酸化物の吸着量を検出する手段である。

吸着量検知手段は、本実施形態では、窒素酸化物濃度センサ１５と、吸着量算出部（図示せず）と、で構成される。

窒素酸化物濃度センサ１５は、ガス中の窒素酸化物の濃度を検出するセンサである。窒素酸化物濃度センサ１５は、各分岐排気通路２、３内で窒素酸化物吸着材５の排気下流側かつ第２燃焼装置７の排気上流側に配置されている。そして、窒素酸化物濃度センサ１５は、窒素酸化物吸着材５を通過した排気ガス中の窒素酸化物の濃度を検出する。なお、窒素酸化物濃度センサ１５の位置は、窒素酸化物吸着材５の排気下流側であればよい。

吸着量算出部は、窒素酸化物濃度センサ１５の検出した濃度の大きさに基づいて、窒素酸化物吸着材５への窒素酸化物の吸着量を算出する。ここで、吸着量が小さく、窒素酸化物吸着材５の吸着性能が高い状態では、窒素酸化物は窒素酸化物吸着材５に吸着されて排気ガス中に残留しない。したがって、窒素酸化物濃度センサ１５の検出する濃度は小さい値となる。吸着量算出部には、窒素酸化物吸着材５の排気下流側の窒素酸化物の濃度と、吸着量と、の対応関係が記憶されている。一般に、吸着量が多くなると、吸着漏れが多く発生し、濃度が高くなる。吸着量算出部は、この対応関係に基づいて、吸着量の大きさを算出する。この吸着量算出部は、専用の判定回路又は、制御装置１０を利用する算出プログラムで構成される。

温度検出手段は、窒素酸化物吸着材５を通過するガスの温度を検出する手段である。

温度検出手段は、本実施形態では、第１燃焼領域Ａ１（第１燃焼装置６の排気下流側かつ窒素酸化物吸着材５の排気上流側の領域）にあるガスの温度を検出する温度センサ１６である。

粒子状物質捕獲量検知手段（圧力センサ１８ａ、１８ｂ）は、フィルター部材８における粒子状物質の捕獲量を検出する手段である。

粒子状物質捕獲量検知手段は、本実施形態では、フィルター部材８を挟んで配置される一対の圧力センサ１８ａ、１８ｂと、捕獲量算出部（図示せず）と、で構成される。

圧力センサ１８ａ、１８ｂは、共に、ガスの圧力を検出するセンサである。圧力センサ１８ａはフィルター部材８の排気上流側に配置され、圧力センサ１８ｂはフィルター部材８の排気下流側に配置される。このため、圧力センサ１８ａ、１８ｂが検出した一対の圧力により、フィルター部材８の通過前後におけるガスの圧力差が算出される。

捕獲量算出部は、圧力センサ１８ａ、１８ｂの検出した圧力差の大きさに基づいて、フィルター部材８への粒子状物質の捕獲量を算出する。ここで、捕獲量が小さく、窒素フィルター部材８の捕獲性能が高い状態（目詰まりしていない状態）では、粒子状物質はフィルター部材８に捕獲されて排気ガス中に残留しない。したがって、圧力センサ１８ａ、１８ｂの検出する圧力差は小さい値となる。また、捕獲量算出部には、フィルター部材８の通過前後の圧力差と、捕獲量と、の対応関係が記憶されている。一般に、捕獲量が多くなると、目詰まりが多くなり、圧力差が大きくなる。捕獲量も大きくなる。捕獲量算出部は、この対応関係に基づいて、捕獲量の大きさを算出する。捕獲量算出部は、専用の判定回路、又は、制御装置１０を利用する算出プログラムで構成される。

［第１実施形態の制御方法］
次に、第１実施形態の排気ガス浄化装置１の制御方法を説明する。第１実施形態の制御方法は、前述した排気ガス浄化装置１において、以下で説明する制御を行う方法である。

各分岐排気通路２、３で行われる運転には、通常運転と、再生運転と、フィルター再生運転と、がある。運転を制御するのは、制御装置１０である。

通常運転は、遮断弁４の切替えにより、通常運転の実行される分岐排気通路２、３に排気ガスを流入させて、窒素酸化物吸着材５に窒素酸化物を吸着させる運転である。

再生運転は、遮断弁４の切替えにより、再生運転の実行される分岐排気通路２、３への排気ガスの流入を防止した状態で、第１燃焼装置６及び第２燃焼装置７を作動させて、窒素酸化物吸着材５から窒素酸化物を脱離させて窒素酸化物吸着材５の吸着能力を再生すると共に、脱離した窒素酸化物を還元して除去する運転である。

フィルター再生運転は、再生運転とは独立して行われる運転であって、窒素酸化物吸着材５を通過した排気ガスが空気過剰条件で燃焼されるように第２燃焼装置７を作動させて、フィルター部材８の捕獲能力を再生する運転である。

フィルター再生運転の実行は、分岐排気通路２、３に排気ガスが流入する状態（通常運転と同じ状態）であっても、分岐排気通路２、３に排気ガスが流入しない状態（再生運転と同じ状態）であっても、可能である。したがって、フィルター再生運転の実行時期の一部又は全部が、通常運転の実行時期に含まれてもよい。また、フィルター再生運転が通常運転と独立して実行されても良い。

また、排気ガスが空気過剰条件で燃焼されるように第２燃焼装置７を作動させるとは、次のことを意味する。第２燃焼装置７は、分岐排気通路２、３内に、空気及び燃料を供給して燃焼させるが、遮断弁４が開放されている状態では、窒素酸化物吸着材５を通過した排気ガスも一緒に燃焼される。つまり、排気ガスを空気過剰条件で燃焼させるとは、排気ガスと、第２燃焼装置７が供給する空気及び燃料と、を合わせたガスの空気過剰率が、１を越えた状態で燃焼を発生させることを、意味する。ここで、排気ガス中の未燃物の量は、内燃機関（排気ガスの発生源）の作動状態により変化する。そのため、排気ガス中の未燃物の量が最大のときに合わせて、第２燃焼装置７が供給する空気及び燃料の量を設定しておけば、排気ガスを常に空気過剰条件で燃焼させることが可能である。

加えて、排気ガスの排出が中断されないように、常時、いずれか１つの分岐排気通路２、３内では、通常運転が実行される。このことは、次のことを意味する。各分岐排気通路２、３は、通常運転及び再生運転を繰り返すが、全ての分岐排気通路２、３で同時に再生運転が実行されることはない。一方、全ての分岐排気通路２、３で同時に通常運転が実行されることはあってもよい。

通常運転から、再生運転やフィルター再生運転への切替えは、次のようにして行われる。

制御装置１０は、通常運転の行われている分岐排気通路２、３内で窒素酸化物吸着材５への吸着量を吸着量検知手段（濃度センサ１５）により検知し、該吸着量が所定量（上限値）に達すると、当該分岐排気通路２、３で行われる運転を通常運転から再生運転に変更する。

制御装置１０は、通常運転の行われている前記分岐排気通路内で、前記フィルター部材への粒子状物質の捕獲量（上限値）を前記粒子状物質捕獲量検知手段（圧力センサ１８ａ、１８ｂ）により検知し、該捕獲量が所定量に達すると、当該分岐排気通路で前記フィルター再生運転を実行する。

再生運転やフィルター再生運転から、通常運転への切替えは、次のようにして行われる。

制御装置１０は、再生運転の実行時間が所定時間を経過すると、再生運転を終了させて、通常運転に切替える。あるいは、制御装置１０は、吸着量検知手段（濃度センサ１５）が検知する吸着量が所定量（下限値）を下回ると、当該分岐排気通路２、３で行われる運転を再生運転から通常運転に変更する。なお、吸着量の所定値について、通常運転から再生運転への切替えに用いる所定量（上限値）と、再生運転から通常運転への切替えに用いる所定量（下限値）とは、値の大きさが異なる。

制御装置１０は、フィルター再生運転の実行時間が所定時間を経過すると、フィルター再生運転を終了させて、通常運転に切替える。あるいは、制御装置１０は、フィルター部材８が検知する捕獲量が所定量（下限値）に達すると、当該分岐排気通路２、３で行われる運転を、通常運転に切替える。ここで、フィルター再生運転が、通常運転中に（すなわち通常運転と並行して）行われている場合は、制御装置１０は、フィルター再生運転のみを終了させて、通常運転を継続して実行させる（通常運転のみを実行する）。なお、捕獲量の所定値について、フィルター再生運転の実行開始に用いる所定量（上限値）と、フィルター再生運転の実行終了に用いる所定量（下限値）とは、値の大きさが異なる。

［第１実施形態の作動］
次に、第１実施形態の制御方法による排気ガス浄化装置１の作動を説明する。

排気ガス浄化装置１に接続される内燃機関等の作動が開始されると、それに応じて、制御装置１０は、排気ガス浄化装置１の作動を開始させる。制御装置１０は、排気ガス浄化装置１の作動に伴って、各分岐排気通路２、３において、通常運転又は再生運転の実行を開始する。

図２には、各分岐排気通路２、３で実行された各種運転（通常運転、再生運転及びフィルター再生運転）の時間表の一例が示されている。各分岐排気通路２、３において、通常運転、再生運転及びフィルター再生運転が、概ね周期的に繰り返し実行される。ただし、吸着量の変化に応じて、通常運転が終了される（再生運転が開始される）ため、通常運転の実行時間は必ずしも一定ではない。また、再生運転及びフィルター再生運転の実行時間が、再生処理による吸着量や捕獲量の低減量に基づいて決定される場合は、再生運転及びフィルター再生運転の実行時間も一定ではない。なお、再生運転及びフィルター再生運転の実行時間は、所定の一定時間とすることもできる。

図２において、ＷＮは、通常運転の実行時間（連続して実行される時間）を指す。ＷＲは、再生運転の実行時間（連続して実行される時間）を指す。ＷＦＲは、フィルター再生運転の実行時間（連続して実行される時間）を指す。

制御装置１０は、作動開始時刻Ｔ０（排気ガス浄化装置１の作動が開始された時点）に、分岐排気通路２で再生運転を開始し、分岐排気通路３で通常運転を開始する。つまり、制御装置１０は、遮断弁４を制御して、機関側排気通路１００と分岐排気通路２とを遮断し、かつ、機関側排気通路１００と分岐排気通路３とを連通させる。このため、排気ガスは、分岐排気通路３に流入する。加えて、制御装置１０は、再生運転の対象の分岐排気通路２内で、第１燃焼装置６、第２燃焼装置７及び補助空気供給手段１７を、作動させる。

分岐排気通路２では、作動開始時刻Ｔ０から時刻Ｔ１まで再生運転が実行され、時刻Ｔ１から時刻Ｔ５まで通常運転が実行され、時刻Ｔ４から時刻Ｔ６までフィルター再生運転が実行され、時刻Ｔ６から時刻Ｔ７まで再生運転が実行され、時刻Ｔ７から図示せぬ時刻まで通常運転が実行されている。時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの間は、通常運転の実行と、フィルター再生運転の実行とが、並行している。そして、フィルター再生運転の実行時間ＷＦＲの一部が、通常運転の実行時間ＷＮに含まれている。

分岐排気通路２において、時刻Ｔ５から時刻Ｔ６までの間は、フィルター再生運転のみが実行されている。このとき、分岐排気通路２に排気ガスが進入する状態、分岐排気通路２への排気ガスの進入が遮断された状態、のいずれの状態であっても良い。ただし、時刻Ｔ５から時刻Ｔ６までの間に、分岐排気通路３で再生運転が実行されている場合は、分岐排気通路２に排気ガスが進入する状態にする必要がある。つまり、時刻Ｔ５から時刻Ｔ６までの間も、通常運転を行う必要がある。これは、排気ガスを大気中に放出するために、いずれか１つの分岐排気通路２、３では通常運転を実行する必要があることによる。

分岐排気通路３では、作動開始時刻Ｔ０から時刻Ｔ２まで通常運転が実行され、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３まで再生運転が実行され、時刻Ｔ３から時刻Ｔ１０まで通常運転が実行され、時刻Ｔ８から時刻Ｔ９まではフィルター再生運転が実行されている。ここで、時刻Ｔ８から時刻Ｔ９までの間は、通常運転の実行と、フィルター再生運転の実行とが、並行している。そして、フィルター再生運転の実行時間ＷＦＲの全部が、通常運転の実行時間ＷＮに含まれている。

運転の切替えは、前述したように、検出手段の検出結果に基づいて行われる。このため、分岐排気通路２、３の双方で、運転の切替えタイミングが接近することがある。この結果、一方の分岐排気通路２、３で再生運転が終了しないうちに、他方の一方の分岐排気通路２、３で窒素酸化物の吸着量が所定値を越えて、再生運転を実行すべき状態となることがある。一方、排気ガスを大気中に放出するためには、いずれか１つの分岐排気通路２、３では通常運転を実行する必要がある。このため、このような場合は、先に再生運転を実行している一方の分岐排気通路２、３で、再生運転を中途で終了させて通常運転に移行させることで、他方の分岐排気通路２、３で、再生運転を開始させる。あるいは、他方の分岐排気通路２、３における再生運転の実行開始を、一方の分岐排気通路２、３における再運転が適切に終了するまで、待機させる。

通常運転の実行状況を説明する。通常運転の対象の分岐排気通路２（又は３）には、排気ガスが進入する。排気ガスが窒素酸化物吸着材５を通過する際に、排気ガスに含まれる窒素酸化物が、窒素酸化物吸着材５に吸着される。そして、排気ガスより窒素酸化物が除去される。また、窒素酸化物吸着材５が酸化触媒成分を有していることにより、排気ガスに含まれる未燃物（一酸化炭素及び炭化水素）が酸化される。一酸化炭素及び炭化水素は、二酸化炭素及び水に酸化されて、無害化される。そして、排気ガスより、一酸化炭素及び炭化水素が除去される。

窒素酸化物吸着材５を通過した排気ガスは、更に、フィルター部材８を通過する。排気ガスがフィルター部材８を通過する際に、排気ガスに含まれる粒子状物質が、フィルター部材８に捕獲される。そして、排気ガスより粒子状物質が除去される。

フィルター部材８を通過した排気ガスは、合流排気通路１１０を経由して、大気中へと放出される。

通常運転の実行が継続すると、窒素酸化物吸着材５に吸着される窒素酸化物の量が増大し、窒素酸化物吸着材５の吸着能力が低下する。窒素酸化物吸着材５の吸着能力を再生するには、窒素酸化物吸着材５より窒素酸化物を脱離させる必要がある。窒素酸化物吸着材５の吸着能力は、再生運転で再生される。

通常運転は、通常運転の対象の分岐排気通路２（又は３）で、吸着量が所定値（上限値）を越えたことを吸着量検出手段（窒素酸化物濃度センサ１５）が検出すると、終了する。そして、通常運転の対象とされていた分岐排気通路２（又は３）で、再生運転が開始される。

再生運転の実行状況を説明する。再生運転の対象の分岐排気通路２（又は３）には、排気ガスの進入が遮断される。再生運転では、制御装置１０は、第１燃焼装置６を燃料過剰条件で作動させる。第１燃焼装置６の作動により、第１燃焼領域Ａ１で、燃料及び空気の混合された第１混合ガスが生成された後、この第１混合ガスが燃焼される。第１混合ガスの燃焼により、未燃物を多く含んだ第１燃焼後ガスが生成される。つまり、第１燃焼後ガスは還元雰囲気であり、昇温雰囲気でもある。排気上流側は遮断弁４により閉鎖されているので、第１燃焼後ガスは、排気下流側（窒素酸化物吸着材５側）へと送られる。

前記温度センサ１６により、第１燃焼領域Ａ１内のガスの温度が、所定温度を越えている場合、第１燃焼装置６による点火処理を省略してもよい。当該所定温度は、窒素酸化物吸着材５で、第１混合ガスが点火しない状態でも、燃料が酸素と反応する温度を意味する。このようにして、点火プラグ６３の使用頻度を低減できる。

還元雰囲気である第１燃焼後ガスが窒素酸化物吸着材５を通過すると、窒素酸化物吸着材５から窒素酸化物が脱離する。脱離した窒素酸化物は、第１燃焼後ガスに含まれて、更に排気下流側（第２燃焼領域Ａ２側）へと送られる。

制御装置１０は、再生運転における第１燃焼装置６の作動と同時もしくは作動後に、第２燃焼装置７及び補助空気供給手段１７を作動させる。第２燃焼装置７の作動により、第２燃焼領域Ａ２及びＡ３に、燃料及び空気の混合ガスが生成される。また、第３燃焼領域Ａ３には、補助空気供給手段１７により更に空気が供給される。

ここで、第２燃焼領域Ａ２に生成される混合ガスを第２混合ガスとし、第３燃焼領域Ａ３に形成される混合ガスを第３混合ガスとする。第３混合ガスには、第２混合ガスよりも多くの空気が供給されるため、第３混合ガスの空気過剰率は、第２混合ガスの空気過剰率よりも高くなる。このため、第２燃焼装置７の供給する燃料及び空気の量と、補助空気供給手段１７の供給する空気の量と、を適宜設定することにより、第２燃焼領域Ａ２では燃料過剰条件下で燃焼反応を発生させ、第３燃焼領域Ａ３では空気過剰条件下で燃焼反応を発生させることが、可能である。

第２燃焼領域Ａ２には、第１燃焼領域Ａ１からの第１燃焼後ガスが到達する。したがって、第２燃焼領域Ａ２では、第２混合ガス及び第１燃焼後ガスが燃焼されて、第２燃焼後ガスが生成される。ここで、第２混合ガス及び第１燃焼後ガスを合わせたガスが、燃料過剰となるように、第２燃焼装置７の作動（燃料及び空気の供給量）が制御されている。

燃料過剰条件で発生した第２燃焼後ガスには、多くの未燃物が含まれている。このため、第２燃焼後ガスに含まれる窒素酸化物（窒素酸化物吸着材５から脱離した窒素酸化物）が、同じく第２燃焼後ガスに含まれる未燃物により還元されて、窒素になる。このようにして、内燃機関からの排気ガスに含まれていた窒素酸化物が、無害化される。

第３燃焼領域Ａ３では、第３混合ガス及び第２燃焼後ガスが燃焼されて、第３燃焼後ガスが生成される。ここで、第３混合ガス及び第２燃焼後ガスを合わせたガスが、空気過剰となるように、第２燃焼装置７の作動（燃料及び空気の供給量）及び補助空気供給手段１７の作動（空気の供給量）が制御されている。

空気過剰条件で、第３混合ガス及び第２燃焼後ガスが燃焼されることにより、第２燃焼後ガスに含まれる未燃物（一酸化炭素及び炭化水素）が酸化される。そして、窒素酸化物の還元のために第１燃焼装置６が発生させた未燃物が除去される。また、粒子状物質も酸化されて除去される。

第３燃焼後ガスは、更に、フィルター部材８を通過する。空気過剰の第３燃焼後ガスがフィルター部材８を通過する際に、フィルター部材８に捕獲されている粒子状物質が酸化されて、除去される。ただし、再生運転における第２燃焼装置７及び補助空気供給手段１７の作動は、フィルター部材８の捕獲能力の再生を目的としているわけではない。このため、フィルター部材８の捕獲能力を適切に再生するために、フィルター再生運転が別に設けられている。

フィルター部材８を通過した第３燃焼後ガスは、合流排気通路１１０を経由して、大気中へと放出される。

本実施形態では、第２燃焼装置７及び補助空気供給手段１７を用いることで、第２燃焼領域Ａ２に燃料過剰の燃焼を発生させ、第３燃焼領域Ａ３に空気過剰の燃焼を発生させている。燃料過剰の燃焼と、空気過剰の燃焼とを、同時に発生させる構成は、この形態に限定されない。例えば、第２燃焼装置７のみの構成であっても、燃料過剰の燃焼と、空気過剰の燃焼とを、同時に発生させることが可能である。この場合、燃料噴射位置に近い部位は燃料過剰となり、燃料噴射位置から遠い部位が空気過剰となることを利用して、第２燃焼領域Ａ２に燃料過剰の燃焼を発生させ、第３燃焼領域Ａ３に空気過剰の燃焼を発生させる。

再生運転は、再生運転の対象の分岐排気通路２（又は３）で、吸着量が所定値（下限値）を下回ったことを吸着量検出手段（窒素酸化物濃度センサ１５）が検出すると（あるいは所定時間が経過すると）、終了する。そして、再生運転の対象とされていた分岐排気通路２（又は３）で、通常運転が開始される。

フィルター再生運転は、通常運転の対象の分岐排気通路２（又は３）で、捕獲量が所定値（上限値）を越えたことを粒子状物質捕獲量検出手段（センサ１８ａ、１８ｂ）が検出すると（あるいは所定時間が経過すると）、開始される。また、フィルター再生運転は、フィルター再生運転の対象の分岐排気通路２（又は３）で、捕獲量が所定値（下限値）を下回ったことを粒子状物質捕獲量検出手段（センサ１８ａ、１８ｂ）が検出すると（あるいは所定時間が経過すると）、終了する。

フィルター再生運転の実行状況を説明する。フィルター再生運転が通常運転と同時に実行されている場合、フィルター再生運転の対象の分岐排気通路２（又は３）には、排気ガスが進入する。また、フィルター再生運転が通常運転とは別に実行されている場合、フィルター再生運転の対象の分岐排気通路２（又は３）への排気ガスの進入は遮断されている。

フィルター再生運転では、制御装置１０は、第２燃焼装置７を空気過剰条件で作動させる。第２燃焼装置７の作動により、第２燃焼領域Ａ２に空気過剰の燃焼後ガスが発生する。この燃焼後ガスが、フィルター部材８を通過する際に、フィルター部材８に捕獲されている粒子状物質が酸化されて、除去される。

フィルター部材８を通過した燃焼後ガスは、合流排気通路１１０を経由して、大気中へと放出される。

［第１実施形態の効果］
第１実施形態の制御方法は、次のような効果を発揮する。

再生運転が吸着量の大きさに応じて行われ、フィルター再生運転が捕獲量の大きさに応じて行われるので、窒素酸化物吸着材５の吸着能力及びフィルター部材８の捕獲能力の再生が必要なときに、再生運転やフィルター再生運転を実行できる。このため、再生に要する消費エネルギーを最小化できる。

また、窒素酸化物吸着材５の排気下流側にフィルター部材８が配置された構成で、フィルター再生運転を再生運転とは独立して行うので、フィルター再生運転を通常運転と同時に行うことができる。このため、フィルター再生運転のために通常運転の実行時間を相対的に減らす必要がなく、総運転時間における通常運転の比率を高く維持できる。つまり、排気ガスの浄化処理の効率低下を招くことなく、効率よく、窒素酸化物吸着材５の吸着能力の再生と、フィルター部材８の捕獲能力の再生とを、実行できる。

［第２実施形態に係る排気ガス浄化装置］
次に、図３を用いて、第２実施形態に係る排気ガス浄化装置１を説明する。第２実施形態に係る排気ガス浄化装置１は、第１実施形態に係る排気ガス浄化装置１の構成に加えて、更に、硫黄酸化物吸着材９と、硫黄酸化物吸着量検知手段（硫黄酸化物濃度センサ１９）と、を備えている。

図３に示されるように、各分岐排気通路２、３内で、排気下流側に向けて、第１燃焼装置６、硫黄酸化物吸着材９、窒素酸化物吸着材５、第２燃焼装置７、補助空気供給手段１７及びフィルター部材８が、順に配置されている。

硫黄酸化物吸着材９は、空気過剰雰囲気で硫黄酸化物を一時的に吸着し、該吸着した硫黄酸化物を昇温又は還元雰囲気で脱離する材料である。硫黄酸化物吸着材９における硫黄酸化物の吸着及び脱離の作用は、窒素酸化物吸着材５における窒素酸化物の吸着及び脱離の作用と、同様である。

硫黄酸化物吸着材９は、各分岐排気通路２、３内で、第１燃焼装置６の排気下流側かつ窒素酸化物吸着材５の排気上流側に配置されている。

燃料に硫黄が含まれている場合、排気ガスに硫黄酸化物が含まれる。硫黄酸化物吸着材９は、排気ガスに硫黄酸化物が含まれる場合に、硫黄酸化物が窒素酸化物吸着材５で吸着されるのを防止する。

硫黄酸化物吸着量検知手段（硫黄酸化物濃度センサ１９）は、硫黄酸化物吸着材９による硫黄酸化物の吸着量を検出する手段である。

硫黄酸化物吸着量検知手段は、本実施形態では、硫黄酸化物濃度センサ１９と、硫黄吸着量算出部（図示せず）と、で構成される。

硫黄酸化物濃度センサ１９は、ガス中の硫黄酸化物の濃度を検出するセンサである。硫黄酸化物濃度センサ１９は、各分岐排気通路２、３内で硫黄酸化物吸着材９の排気下流側かつ窒素酸化物吸着材５の排気上流側に配置されている。そして、硫黄酸化物濃度センサ１９は、硫黄酸化物吸着材９を通過した排気ガス中の硫黄酸化物の濃度を検出する。なお、硫黄酸化物濃度センサ１９の位置は、硫黄酸化物吸着材９の排気下流側であればよい。

硫黄吸着量算出部は、硫黄酸化物濃度センサ１９の検出した濃度の大きさに基づいて、硫黄酸化物吸着材９への硫黄酸化物の吸着量を算出する。ここで、吸着量が小さく、硫黄酸化物吸着材９の吸着性能が高い状態では、硫黄酸化物は硫黄酸化物吸着材９に吸着されて排気ガス中に残留しない。したがって、硫黄酸化物濃度センサ１９の検出する濃度は小さい値となる。硫黄吸着量算出部には、硫黄酸化物吸着材９の排気下流側の硫黄酸化物の濃度と、吸着量と、の対応関係が記憶されている。硫黄吸着量算出部は、この対応関係に基づいて、吸着量の大きさを算出する。この硫黄吸着量算出部は、専用の判定回路、又は、制御装置１０を利用する算出プログラムで構成される。

［第１実施形態の制御方法］
次に、第２実施形態の排気ガス浄化装置１の制御方法を説明する。第１実施形態の制御方法は、硫黄酸化物吸着材９の追加された排気ガス浄化装置１において、以下で説明する制御を行う方法である。第２実施形態の制御方法には、第１実施形態の制御方法に、更に、硫黄酸化物吸着材再生運転が追加されている。以下、第２実施形態の制御方法について、硫黄酸化物吸着材再生運転及び、硫黄酸化物吸着材再生運転の追加によって変更される点を説明する。

各分岐排気通路２、３で行われる運転には、通常運転と、再生運転と、フィルター再生運転と、硫黄酸化物吸着材再生運転と、がある。運転を制御するのは、制御装置１０である。

硫黄酸化物吸着材再生運転は、遮断弁４の切替えにより、硫黄酸化物吸着材再生運転の実行される分岐排気通路２、３への排気ガスの流入を防止した状態で、再生運転及びフィルター再生運転とは独立して、行われる運転である。この硫黄酸化物吸着材再生運転は、第１燃焼装置６及び第２燃焼装置７を作動させて、硫黄酸化物吸着材９の吸着能力を再生する運転である。

硫黄酸化物吸着材再生運転は、制御装置１０による制御内容の点で、概ね、再生運転と同様の運転である。したがって、再生運転の実行により、硫黄酸化物吸着材９の吸着能力が再生される。ただし、再生運転は、硫黄酸化物吸着材９の吸着能力の再生を目的としているわけではない。このため、硫黄酸化物吸着材９の吸着能力を適切に再生するために、硫黄酸化物吸着材再生運転が、再生運転とは別に、設けられている。

通常運転から、硫黄酸化物吸着材再生運転への切替えは、次のようにして行われる。制御装置１０は、通常運転の行われている分岐排気通路２、３内で、硫黄酸化物吸着材９への硫黄酸化物の吸着量を硫黄酸化物吸着量検知手段（濃度センサ１９）により検知し、該吸着量が所定量（上限値）に達すると、当該分岐排気通路２、３で行われる運転を通常運転から硫黄酸化物吸着材再生運転に変更する。

硫黄酸化物吸着材再生運転から、通常運転への切替えは、次のようにして行われる。制御装置１０は、硫黄酸化物吸着材再生運転の実行時間が所定時間を経過すると、硫黄酸化物吸着材再生運転を終了させて、通常運転に切替える。あるいは、制御装置１０は、硫黄酸化物吸着量検知手段（濃度センサ１９）が検知する吸着量が所定量（下限値）を下回ると、当該分岐排気通路２、３で行われる運転を硫黄酸化物吸着材再生運転から通常運転に変更する。なお、吸着量の所定値について、通常運転から再生運転への切替えに用いる所定量（上限値）と、再生運転から通常運転への切替えに用いる所定量（下限値）とは、値の大きさが異なる。

［第２実施形態の作動］
次に、第２実施形態の制御方法による排気ガス浄化装置１の作動を説明する。以下では、特に、硫黄酸化物吸着材９に係る点を中心に説明する。

図４には、各分岐排気通路２、３で実行された各種運転（通常運転、再生運転、フィルター再生運転及び硫黄酸化物吸着材再生運転）の時間表の一例が示されている。各分岐排気通路２、３において、硫黄酸化物吸着材再生運転も、概ね周期的に繰り返し実行される。硫黄酸化物吸着材再生運転の実行時間が、再生処理による硫黄酸化物の吸着量の低減量に基づいて決定される場合は、硫黄酸化物吸着材再生運転の実行時間も一定ではない。なお、硫黄酸化物吸着材再生運転の実行時間は、所定の一定時間とすることもできる。

図４において、ＷＳＲは、硫黄酸化物吸着材再生運転の実行時間（連続して実行される時間）を指す。ＷＮ、ＷＲ、ＷＦＲは、図２に示す場合と同様である。

図４において、図２と相違する点を説明する。分岐排気通路３において、時刻Ｔ３から時刻Ｔ２１まで通常運転が実行され、時刻Ｔ２１から時刻Ｔ２２まで硫黄酸化物吸着材再生運転が実行され、時刻Ｔ２２から図示せぬ時刻まで通常運転が実行されている。

硫黄酸化物吸着材再生運転の実行状況を説明する。硫黄酸化物吸着材再生運転の対象の分岐排気通路２（又は３）には、排気ガスの進入が遮断される。硫黄酸化物吸着材再生運転では、制御装置１０は、第１燃焼装置６を燃料過剰条件で作動させる。

第１燃焼装置６の作動により、還元雰囲気かつ昇温雰囲気である第１燃焼後ガスが第１燃焼領域Ａ１で生成され、硫黄酸化物吸着材９側へ送られる。第１燃焼後ガスが硫黄酸化物吸着材９を通過すると、硫黄酸化物吸着材９から硫黄酸化物が脱離する。脱離した硫黄酸化物は、第１燃焼後ガスに含まれて、更に排気下流側（第２燃焼領域Ａ２側）へと送られる。なお、第１燃焼後ガスは還元雰囲気（かつ昇温雰囲気）であるので、第１燃焼後ガスに含まれる硫黄酸化物は、窒素酸化物吸着材５に付着することはない。

制御装置１０は、硫黄酸化物吸着材再生運転における第１燃焼装置６の作動と同時もしくは作動後に、第２燃焼装置７を空気過剰条件で作動させる。このため、第２燃焼領域Ａ２を通過する第１燃焼後ガスが空気過剰条件で燃焼されて、第１燃焼後ガスに含まれる未燃物（第１燃焼装置６が発生させた未燃物）が、酸化されて除去される。

［第２実施形態の効果］
第２実施形態の制御方法は、第１実施形態の制御方法の効果に加えて、次のような効果を発揮する。

硫黄酸化物吸着材再生運転が硫黄酸化物の吸着量の大きさに応じて行われるので、硫黄酸化物吸着材９の吸着能力の再生が必要なときに、硫黄酸化物吸着材再生運転を実行できる。また、硫黄酸化物吸着材再生運転を再生運転とは独立して行うので、窒素酸化吸着材５及び硫黄酸化物吸着材９のそれぞれの飽和吸着量に応じて再生に係る運転を実行できる。これらの結果、窒素酸化吸着材５及び硫黄酸化物吸着材９の再生に要する消費エネルギーを最小化できる。

本発明は、ディーゼル機関、ガス機関、ガソリン機関あるいはガスタービン機関等の内燃機関、又は、焼却炉やボイラ等の燃焼機器、の排気ガスを浄化する装置に、適用できる。

排気ガス浄化装置の概略図である（第１実施形態）。 各分岐排気通路で実行された通常運転、再生運転及びフィルター再生運転の時間表の一例を示す図である（第１実施形態）。 排気ガス浄化装置の概略図である（第２実施形態）。 各分岐排気通路で実行された通常運転、再生運転、フィルター再生運転及び硫黄酸化物吸着材再生運転の時間表の一例を示す図である（第２実施形態）。 従来の排気ガス浄化装置の概略図である。

符号の説明

１ 排気ガス浄化装置
２、３ 分岐排気通路
２ａ、３ａ 排気入口
２ｂ、３ｂ 排気出口
４ 遮断弁
５ 窒素酸化物吸着材
６ 第１燃焼装置（吸着物質脱離手段）
７ 第２燃焼装置（燃焼装置）
８ フィルター部材
９ 硫黄酸化物吸着材
１０ 制御装置
６１、７１ 空気ノズル（空気供給手段の一部）
６２、７２ 燃料ノズル（燃料供給手段の一部）
６３、７３ 点火プラグ（着火装置）
１００ 機関側排気通路
１００ｂ 排気出口

Claims (2)

1. 内燃機関又は燃焼機器の機関側排気通路に接続される複数の分岐排気通路と、
   前記各分岐排気通路の排気入口を開放又は閉鎖して、前記機関側排気通路から前記各分岐排気通路への排気ガスの流入及び遮断を切替える排気ガス遮断手段と、
   前記各分岐排気通路内に設けられ、空気過剰雰囲気で窒素酸化物を一時的に吸着し、該吸着した窒素酸化物を昇温又は還元雰囲気で脱離する窒素酸化物吸着材と、
   前記各分岐排気通路内で前記窒素酸化物吸着材より排気上流側に配置され、空気供給手段を有すると共に、該空気供給手段から供給される空気を昇温又は還元雰囲気にする吸着物質脱離手段と、
   前記各分岐排気通路内で前記窒素酸化物吸着材より排気下流側に配置され、空気供給手段、燃料供給手段及び着火手段から構成される燃焼装置と、
   前記各分岐排気通路内で前記燃焼装置より排気下流側に配置され、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕獲可能なフィルター部材と、
   前記各分岐排気通路内で前記窒素酸化物吸着材の排気下流側に配置され、該窒素酸化物吸着材による吸着量を検出する吸着量検知手段と、
   前記各分岐排気通路内で前記フィルター部材の排気上流側及び排気下流側に配置される粒子状物質捕獲量検知手段と、
   を備えている排気ガス浄化装置の制御方法において、
   前記各分岐排気通路で行われる運転に、通常運転と、再生運転と、フィルター再生運転と、があり、
   前記通常運転は、前記排気ガス遮断手段の切替えにより、該通常運転の実行される前記分岐排気通路に排気ガスを流入させて、前記窒素酸化物吸着材に窒素酸化物を吸着させる運転であり、
   前記再生運転は、前記排気ガス遮断手段の切替えにより、該再生運転の実行される前記分岐排気通路への排気ガスの流入を防止した状態で、前記吸着物質脱離手段及び前記燃焼装置を作動させて、前記窒素酸化物吸着材から窒素酸化物を脱離させて該窒素酸化物吸着材の吸着能力を再生すると共に、脱離した窒素酸化物を還元して除去する運転であり、
   前記フィルター再生運転は、前記再生運転とは独立して行われる運転であって、前記窒素酸化物吸着材を通過した排気ガスが空気過剰条件で燃焼されるように前記燃焼装置を作動させて、前記フィルター部材の捕獲能力を再生する運転であり、
   排気ガスの排出が中断されないように、常時、いずれか１つの分岐排気通路内では、通常運転が実行されるものであり、
   前記通常運転の行われている前記分岐排気通路内で前記窒素酸化物吸着材への吸着量を前記吸着量検知手段により検知し、該吸着量が所定量に達すると、当該分岐排気通路で行われる運転を前記通常運転から前記再生運転に変更し、
   前記通常運転の行われている前記分岐排気通路内で前記フィルター部材への粒子状物質の捕獲量を前記粒子状物質捕獲量検知手段により検知し、該捕獲量が所定量に達すると、当該分岐排気通路で前記フィルター再生運転を実行し、
   前記再生運転及び前記フィルター再生運転の実行後は、前記通常運転が実行される、
   ことを特徴とする排気ガス浄化装置の制御方法。
2. 請求項１に記載の排気ガス浄化装置の制御方法において、
   前記排気ガス浄化装置が、更に、
   前記各分岐排気通路内で前記窒素酸化物吸着材の排気上流側かつ前記吸着物質脱離手段の排気下流側に配置され、空気過剰雰囲気で硫黄酸化物を一時的に吸着し、該吸着した硫黄酸化物を昇温又は還元雰囲気で脱離する硫黄酸化物吸着材と、
   前記各分岐排気通路内で前記硫黄酸化物吸着材の排気下流側かつ前記窒素酸化物吸着材の排気上流側に配置され、該硫黄酸化物吸着材による吸着量を検出する硫黄酸化物吸着量検知手段と、
   を備えており、
   前記各分岐排気通路で行われる運転に、更に、硫黄酸化物吸着材再生運転があり、
   前記硫黄酸化物吸着材再生運転は、前記排気ガス遮断手段の切替えにより、該硫黄酸化物吸着材再生運転の実行される前記分岐排気通路への排気ガスの流入を防止した状態で、前記再生運転及び前記フィルター再生運転とは独立して、行われる運転であって、前記吸着物質脱離手段及び前記燃焼装置を作動させて、前記硫黄酸化物吸着材の吸着能力を再生する運転であり、
   前記通常運転の行われている前記分岐排気通路内で前記硫黄酸化物吸着材への硫黄酸化物の吸着量を前記硫黄酸化物吸着量検知手段により検知し、前記硫黄酸化物の吸着量が所定量に達すると、当該分岐排気通路で前記硫黄酸化物吸着材再生運転を実行し、
   前記硫黄酸化物吸着材再生運転の実行後は、前記通常運転が実行される、
   排気ガス浄化装置の制御方法。

Images