JP2024089427A - 排ガス処理用の制御装置及び方法並びにｃｏ２回収システム - Google Patents

排ガス処理用の制御装置及び方法並びにｃｏ２回収システム Download PDF

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Abstract

【課題】ＣＯ２の回収効率を向上させる。【解決手段】入力空間（３２）、出力空間（３３）、及び、入力空間と出力空間との間に設けられ且つ熱機関（１１）から入力空間へ供給される排ガス中のＣＯ２を出力空間に通過させるＣＯ２分離膜（３１）を有するＣＯ２分離装置（３０）と、切り替え弁（７１）と、タンク（６０）と、が対象機器（１）に設けられる。排ガス処理用の制御装置は処理部を備える。熱機関から入力空間へ供給される排ガスの内、一部のガスはＣＯ２分離膜を通過する。処理部は、熱機関から入力空間へ供給される排ガスの流量に基づき、残部のガスをタンクに供給してタンクに貯留させるタンク貯留モード、又は、残部のガスを対象機器の外部に放出させつつタンク内の貯留ガスを入力空間に戻す還流モードで動作する。【選択図】図５

Description

本発明は、排ガス処理用の制御装置及び方法並びにＣＯ２回収システムに関する。
内燃機関等の熱機関にて生じた排ガスからＣＯ２を分離して回収する技術がある。ＣＯ２分離膜を用いて排ガスからＣＯ２を分離することができる。
尚、下記特許文献１には、膜モジュールを用いて車両の排気ガスストリームからＣＯ２を分離及び回収するにあたり、ターボチャージャー及び真空ポンプを用いて圧力差を生み出す技術が開示されている。また一定濃度のＣＯ２が含まれるガスをＣＯ２分離膜に供給する場合、供給ガス流量の増大に伴い、基本的にＣＯ２分離膜を通過するガスの流量（通過ガス流量）も増大する。しかしながら、ＣＯ２分離膜の特性上、通過ガス流量が或る一定量にまで高まると供給ガス流量の増大に対して通過ガス流量が殆ど増大しなくなる（非特許文献１参照）。
特表２０１４－５０８２４０号公報 "平成２９年度ＣＯ２分離回収技術の研究開発事業（二酸化炭素分離膜モジュール実用化研究開発事業）"、［ｏｎｌｉｎｅ］、平成３１年２月、次世代型膜モジュール技術研究組合 、［令和４年１１月２６日検索］、インターネット＜URL：https://www.meti.go.jp/meti_lib/report/H29FY/010496.pdf＞
供給ガス流量の増大に対して通過ガス流量が殆ど増大しなくなる状態は、ＣＯ２分離膜によるＣＯ２の分離が不十分な状態に相当する。ＣＯ２の分離が不十分な状態において、ＣＯ２分離膜を通過しなかったガスには、比較的大きくのＣＯ２が残存している。このようなガスを単に外部に放出することは、ＣＯ２の回収効率の低下を招く。
本発明は、ＣＯ２の回収効率の向上に寄与する排ガス処理用の制御装置及び方法並びにＣＯ２回収システムを提供すること目的とする。
本発明に係る排ガス処理用の制御装置は、入力空間、出力空間、及び、前記入力空間と前記出力空間との間に設けられ且つ熱機関から前記入力空間へ供給される排ガス中のＣＯ２を前記出力空間に通過させるＣＯ２分離膜を有するＣＯ２分離装置と、切り替え弁と、タンクと、が設けられた対象機器にて使用される排ガス処理用の制御装置であって、処理部を備え、前記熱機関から前記入力空間へ供給される前記排ガスの内、一部のガスは前記ＣＯ２分離膜を通過し、残部のガスは前記切り替え弁を通じて前記対象機器の外部に放出されるか或いは前記タンクに送られ、前記処理部は、前記熱機関から前記入力空間へ供給される前記排ガスの流量に基づき、タンク貯留モード及び還流モードを含む複数のモードの何れかで動作し、前記処理部は、前記タンク貯留モードにおいて、前記切り替え弁を通じて前記残部のガスを前記タンクに供給して前記タンクに貯留させ、前記還流モードにおいて、前記切り替え弁を通じて前記残部のガスを前記対象機器の外部に放出させつつ前記タンク内の貯留ガスを前記入力空間に戻す。
本発明によれば、ＣＯ２の回収効率の向上に寄与する排ガス処理用の制御装置及び方法並びにＣＯ２回収システムを提供することが可能となる。
本発明の実施形態に係る車両及び車両内部の概略的な平面図である。 本発明の実施形態に係り、制御装置の内部構成図である。 本発明の実施形態に係るセンサブロックの内部ブロック図である。 本発明の実施形態に係り、制御装置の機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係り、基本モード、タンク貯留モード及び還流モードにおけるガスの流れの説明図である。 本発明の実施形態に係り、ＣＯ２分離膜における供給ガス流量と通過ガス流量との関係図である。 本発明の実施形態に係り、ＣＯ２分離装置に関わるガスの流れの説明図である。 本発明の実施形態に係り、ＣＯ２分離膜における供給ガス流量と通過ガス流量との関係図である。 本発明の実施形態に係り、供給ガス流量が増加したときの残ガスの流量変化を示す図である。 本発明の実施形態に属する第１実施例に係り、ＣＯ２回収システムの動作フローチャートである。 本発明の実施形態に属する第２実施例に係り、ＣＯ２回収システムの動作フローチャートである。 本発明の実施形態に属する第２実施例に係り、ＣＯ２回収システムの動作フローチャートである。
以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、機能部、回路、素子又は部品等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、機能部、回路、素子又は部品等の名称を省略又は略記することがある。
図１は本実施形態に係る車両１の概略的な平面図である。車両１にはＣＯ２回収システムが搭載される。ＣＯ２は二酸化炭素を指す。尚、本明細書においてＣＯ２とＣＯ２は同じものを指す。車両１は例えば路面上を走行可能な自動車であるが、車両１の種類は任意である。
車両１には、内燃機関１１、排気マニホールド１２、排気管１３、浄化装置１４及びマフラ１５が設けられる。また車両１には、ＣＯ２分離装置３０、ＣＯ２貯留装置４０、ポンプ５０及びタンク６０が設けられる。更に車両１には、切り替え弁７１、車外放出口７２、圧送機７３、還流弁７４、還流路７５、圧送機７６、圧力センサ７７、制御装置１００及びセンサブロック２００が設けられる。ＣＯ２回収システムは、内燃機関１１からの排ガス中のＣＯ２をＣＯ２貯留装置４０にて貯留（換言すれば回収）する。以下、各部の構成及び機能を説明する。
内燃機関１１は、熱機関の例であり、燃料を内部で燃焼させることによって車両１を駆動するための駆動力を発生させる。内燃機関１１に加えて電動機（不図示）が車両１に設けられていて良い。この場合、内燃機関１１と電動機を併用して車両１を駆動するための駆動力を発生させる。
内燃機関１１内での燃料の燃焼によって生じた排ガス（排気ガス）は排気マニホールド１２を通じて排気管１３に流入する。排気管１３に対して浄化装置１４及びマフラ１５が設けられる。換言すれば、排気管１３にて形成される排ガスの流路に浄化装置１４及びマフラ１５が挿入される。排ガスの流路において浄化装置１４の下流側にマフラ１５が設けられ、マフラ１５の更に下流側にＣＯ２分離装置３０が設けられる。
排気管１３は、連結路１３ａ、１３ｂ及び１３ｃを有する。連結路１３ａは排気マニホールド１２と浄化装置１４との間に設けられ、排気マニホールド１２と浄化装置１４とを連結する。連結路１３ｂは浄化装置１４とマフラ１５との間に設けられ、浄化装置１４とマフラ１５とを連結する。連結路１３ｃはマフラ１５とＣＯ２分離装置３０との間に設けられ、マフラ１５とＣＯ２分離装置３０とを連結する。
内燃機関１１から送出された排ガスは連結路１３ａを通って浄化装置１４に流れ込む。浄化装置１４は自身に流入した排ガスを浄化する。当該浄化において、浄化装置１４は自身に流入した排ガス中の浄化対象物質を除去する（換言すれば低減する）。浄化対象物質はＮＯＸ、ＳＯＸ、ＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）を含む。ＮＯＸは窒化酸化物を指し、例えばＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ４、Ｎ２Ｏ３又はＮ２Ｏである。ＳＯＸは硫黄酸化物を指し、例えばＳＯ２又はＳＯ３である。浄化装置１４は浄化対象物質の除去に適した触媒を含む。浄化装置１４は、三元触媒又は酸化触媒による浄化装置、排ガス中の粒子状物質（主にスス）を除去するフィルタ装置、及び、尿素を還元剤として使用した選択還元型触媒装置（いわゆる尿素ＳＣＲ）を含んでいて良い。尚、除去対象物質が完全に浄化装置１４にて除去されるとは限らず、排ガス中の除去対象物質の濃度等に依存して、排ガス中の除去対象物質の幾らかは浄化装置１４を通過し得る。
浄化装置１４による浄化後の排ガスは連結路１３ｂを通ってマフラ１５に流れ込む。以下、内燃機関１１から浄化装置１４に流入する排ガスは、適宜、記号“Ｇａ”にて参照される。浄化装置１４による浄化後の排ガスであって、マフラ１５に送られる前の排ガスは、適宜、記号“Ｇｂ”にて参照される。従って、連結路１３ａ内の排ガスは排ガスＧａであり、連結路１３ｂ内の排ガスは排ガスＧｂである。
マフラ１５は自身に流れ込む排ガス（ここでは排ガスＧｂ）における温度及び圧力を低下させて排気騒音を低減させる機能を持つ。マフラ１５を通過した後の排ガスは、適宜、記号“Ｇｃ”にて参照される。排ガスＧｃは連結路１３ｃを通ってＣＯ２分離装置３０に送られる。
ＣＯ２分離装置３０は、ＣＯ２分離膜３１、入力空間３２及び出力空間３３を備える。入力空間３２と出力空間３３との間にＣＯ２分離膜３１が設けられる。即ち、ＣＯ２分離装置３０内の空間はＣＯ２分離膜３１を境界に入力空間３２と出力空間３３に分離される。連結路１３ｃを通ってＣＯ２分離装置３０に送られる排ガスＧｃは入力空間３２に流れ込む。
ＣＯ２分離膜３１は、入力空間３２内の排ガスの内、気体の二酸化炭素のみを選択的に通過させる膜である。ＣＯ２分離膜３１を通過したガス（即ち気体の二酸化炭素）は出力空間３３に入る。出力空間３３内のガスはＣＯ２貯留装置４０に送られる。ＣＯ２分離膜３１を通過しなかったガスは、ＣＯ２分離装置３０に設けられた残ガス排出口３４を通じ切り替え弁７１に送られる。
入力空間３２へ供給される排ガスには、内燃機関１１からタンク６０を経由することなく入力空間３２へ供給される排ガスと、タンク６０を経由して入力空間３２へ供給される排ガスと、がある。内燃機関１１からタンク６０を経由することなく入力空間３２へ供給される排ガスは、適宜、記号“Ｇｉｎ”にて参照される。ここでは、排ガスＧｃそのものが排ガスＧｉｎである。タンク６０を経由して入力空間３２へ供給される排ガスは還流ガスと称され、適宜、記号“Ｇｒ”にて参照される（図５（ｃ）参照）。入力空間３２へ供給される排ガスの内、ＣＯ２分離膜３１を通過したガスを通過ガスと称し、ＣＯ２分離膜３１を通過しなかったガスを残ガスと称する。通過ガスは、適宜、記号“Ｇ１”にて参照される。残ガスは、適宜、記号“Ｇ２”にて参照される。理想的にはＣＯ２以外のガスのみにて残ガスＧ２が構成されるが、残ガスＧ２にＣＯ２が含まれることがある。
ポンプ５０は出力空間３３とＣＯ２貯留装置４０との間に設けられる。ポンプ５０は出力空間３３内のガス（従って通過ガスＧ１）を吸い出し、吸い出したガスをＣＯ２貯留装置４０に送るポンプ動作を行う。本実施形態においてポンプ５０の作動とポンプ動作の実行は互いに同義である。ポンプ５０は制御装置１００と通信可能に接続され、ポンプ５０の作動条件（換言すれば作動状態）は制御装置１００により制御される。
ポンプ５０は吸気口及び排気口を有し、吸気口から排気口に向かってガスを輸送する気体輸送式真空ポンプである。吸気口が出力空間３３に設けられ、排気口からのガスがＣＯ２貯留装置４０に送られる。ポンプ５０が作動することで、出力空間３３内のガスの量が減少するため出力空間３３内の圧力が低下する。出力空間３３内の圧力の低下は、出力空間３３におけるＣＯ２の分圧の低下に相当する。ポンプ５０の継続的な作動により、出力空間３３内のＣＯ２の分圧が入力空間３２内のＣＯ２の分圧よりも低く維持される。入力空間３２と出力空間３３との間におけるＣＯ２の分圧差に基づき、入力空間３２から出力空間３３に向けてＣＯ２がＣＯ２分離膜３１を通過する。
ＣＯ２貯留装置４０は自身に送られたガスＧ１’中のＣＯ２を捕捉して貯留する。ガスＧ１’は、出力空間３３内のガスの内（従って通過ガスＧ１の内）、ポンプ５０により吸い出されてＣＯ２貯留装置４０に送られたガスである。従って、ＣＯ２貯留装置４０は出力空間３３におけるＣＯ２を捕捉して貯留するものであると言える。
ＣＯ２貯留装置４０におけるＣＯ２の捕捉及び貯留の方法として、公知の方法を含む任意の方法を利用することができる。例えば、ＣＯ２の捕捉及び貯留の方法として、物理吸着法、物理吸収法、化学吸収法又は深冷分離法を利用できる。一例として、物理吸着法を採用される場合のＣＯ２貯留装置４０の構造及び機能を説明する。この場合、ＣＯ２貯留装置４０は、活性炭又はゼオライト等から成り且つＣＯ２の吸着に適したＣＯ２吸着剤と、ＣＯ２吸着剤を収容する容器と、を備える。ＣＯ２吸着剤に対しＣＯ２を含んだガス（上述のガスＧ１’）を接触させることによりＣＯ２をＣＯ２吸着剤に吸着させることができる。
切り替え弁７１は、残ガス排出口３４とタンク６０と車外放出口７２とに連結され、残ガス排出口３４からの残ガスＧ２を、タンク６０及び車外放出口７２の何れか一方に切り替えて送る。車外放出口７２に送られた残ガスＧ２は車外に放出される。車外放出口７２は車両１の内部と車外との境界に配置される。車外とは車両１の外部を指す。
タンク６０は切り替え弁７１を通じて自身に送られた残ガスＧ２を貯留する。切り替え弁７１を通じて残ガスＧ２がタンク６０に送られる際、ガス排出口３４からの残ガスＧ２が圧送機７３によりタンク６０へ圧送される（即ち残ガスＧ２が圧縮された状態でタンク６０へ送られる）。圧送機７３は、ガス排出口３４からタンク６０に向かう残ガスＧ２を圧縮する送風機又は圧縮機である。圧送機７３は、残ガスＧ２がガス排出口３４からタンク６０に送られる流路上であって、且つ、切り替え弁７１とタンク６０との間に設けられる。但し、圧送機７３は省略され得る。
還流弁７４はタンク６０と入力空間３２との間に設けられた仕切弁である。還流弁７４と入力空間３２とは還流路７５にて連結される。還流弁７４は閉状態及び開状態の何れかの状態をとる。還流弁７４の状態が閉状態であるとき、還流弁７４及び還流路７５を介したタンク６０と入力空間３２との間のガスの流れは遮断される。タンク６０内にガスが貯留されていることを前提に、還流弁７４の状態が開状態であるとき、タンク６０内のガスが還流弁７４及び還流路７５を介して入力空間３２に供給される。尚、還流弁７４は、入力空間３２からタンク６０に向かうガスの流れ（逆流）を防止する逆止弁の機能を内包する。
タンク６０内のガスが還流弁７４及び還流路７５を介して入力空間３２に供給されるとき、タンク６０内のガスは圧送機７６により入力空間３２へ圧送される（即ちタンク６０内のガスが圧縮された状態で入力空間３２へ送られる）。圧送機７６は、タンク６０から入力空間３２に向かうガスを圧縮する送風機又は圧縮機である。圧送機７６は、タンク６０内のガスが還流弁７４及び還流路７５を介してタンク６０に送られる流路上の任意の位置に設けられる。ここでは、タンク６０と還流弁７４との間に圧送機７６が設けられるものとする。但し、圧送機７６は省略され得る。
圧力センサ７７はタンク６０内のガスの圧力を検出する。圧力センサ７７により検出された圧力を圧力ＰＤＥＴと称する。圧力ＰＤＥＴを示す信号は制御装置１００に送信される。圧力センサ７７はセンサブロック２００の構成要素に含まれると解しても良い。
図２に制御装置１００の内部構成図を示す。制御装置１００は、ハードウェア資源として演算処理部１１０、メモリ１２０及びインターフェース１３０を備える。演算処理部１１０は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）及びＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等を含む。制御装置１００にて実行される任意の制御、動作及び処理は、演算処理部１１０にて実行される制御、動作及び処理であると解されて良い。演算処理部１１０においてＭＰＵとＧＰＵが一体に形成されていても良い（例えばＭＰＵにＧＰＵが内蔵されていても良い）。
メモリ１２０は、ＲＯＭ（Read only memory）又はフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、及び、ＲＡＭ（Random access memory）等の揮発性メモリを含む。メモリ１２０に格納されたプログラムを演算処理部１１０にて実行することで、制御装置１００の各機能が実現されて良い。ここにおけるプログラムは複数のプログラムを含んでいて良い。演算処理部１１０に複数のＭＰＵを設けておき、当該複数のＭＰＵにて複数のプログラムが実行されることで、制御装置１００の各機能が実現されても良い。制御装置１００は１以上のＥＣＵ（Electronic Control Unit）にて構成されていて良い。２以上のＥＣＵにおける２以上のＭＰＵにより演算処理部１１０が構成されていても良い。
インターフェース１３０は相手側装置と通信を行う。通信は双方向通信又は一方向通信である。車両１においてＣＡＮ（Controller Area Network）を含む通信網が形成される。相手側装置は車両１に設置され且つ上記通信網に接続された任意の装置を含む。制御装置１００及び相手側装置は上記通信網を介して任意の情報及び信号の送受信が可能である。本実施形態において、相手側装置はセンサブロック２００を含む他、ポンプ５０、切り替え弁７１、圧送機７３、還流弁７４、圧送機７６及び圧力センサ７７を含む。インターフェース１３０にとっての相手側装置は、車両１の外部に設けられた外部装置（サーバ装置等）を含み得る。制御装置１００及び相手側装置間の通信は、インターフェース１３０を用いて実現されるが、以下では、インターフェース１３０の記述が省略されることがある。
センサブロック２００は車両１に設置された１以上のセンサから成る。図３にセンサブロック２００の内部ブロック図を示す。図３には、センサブロック２００に含まれるセンサとして、流量センサ２１０、回転数センサ２１１、車速センサ２１２、ギアセンサ２１３、アクセルセンサ２１４、ブレーキセンサ２１５及び舵角センサ２１６が示される。但し、図３に示されないセンサもセンサブロック２００に含まれ得る。制御装置１００及びセンサブロック２００内の各センサは上記通信網に接続され、上記通信網を介して任意の情報及び信号の送受信が可能である。
流量センサ２１０は、内燃機関１１から送出される排ガスの流量を検出し、検出した流量を表す流量検出情報を生成及び出力する。流量の検出対象となる排ガスは、連結路１３ａ内の排ガスＧａであっても良いし、連結路１３ｂ内の排ガスＧｂであっても良いし、連結路１３ｃ内の排ガスＧｃであっても良い。尚、本実施形態において任意の流量は単位時間当たりにおける気体の移動量を指す。本実施形態において任意の気体の流量は標準状態における気体の流量換算値を表す。気体の量についても同様である。標準状態は一気圧且つ所定温度（例えば０℃）の状態である。
回数数センサ２１１は内燃機関１１であるエンジンの回転数（クランクシャフトの回転数）を検出し、検出した回転数を表す回転数情報を生成及び出力する。車速センサ２１２は車両１の速度を検出し、検出した速度を表す車速情報（車速パルス）を出力する。ギアセンサ２１３は車両１に設けられた変速機のギアの状態又はギア比を検出し、検出したギアの状態又はギア比を表すギア情報を出力する。アクセルセンサ２１４は車両１に設けられたアクセルペダルへの操作量（運転手による操作量）を検出し、検出した操作量を表すアクセル情報を出力する。ブレーキセンサ２１５は車両１に設けられたブレーキペダルへの操作量（運転手による操作量）を検出し、検出した操作量を表すブレーキ情報を出力する。舵角センサ２１６は車両１の舵角（操舵角）を検出し、検出した舵角を表す舵角情報を出力する。
走行状態情報は、上述の回転数情報、車速情報、ギア情報、アクセル情報、ブレーキ情報及び舵角情報を含む。走行状態情報により車両１の走行状態が表される。センサ２１１～２１６は車両１の走行状態を検出するためのセンサであると言える。
図４に制御装置１００の機能ブロック図を示す。制御装置１００には機能ブロックＦ１～Ｆ６が設けられる。演算処理部１１０において、単一のプログラム又は複数のプログラムが実行されることで機能ブロックＦ１～Ｆ６が実現されて良い。演算処理部１１０に複数のＭＰＵを設けておき、当該複数のＭＰＵにて複数のプログラムが個別に実行されることで任意の複数の機能ブロックが実現されて良い。機能ブロックＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６は、夫々、流量情報取得部、流量判断部、モード設定部、流路制御部、圧力制御部、通知管理部である。
流量情報取得部Ｆ１は、内燃機関１１から送出される排ガスの流量を表す流量情報を取得する。以下、流量情報によって表される流量を流量ＦＲと称する。本実施形態において流量ＦＲは排ガスＧｉｎの流量に相当する。流量情報取得部Ｆ１は、流量センサ２１０にて生成される流量検出情報を流量情報として取得して良い。この場合、流量ＦＲは流量センサ２１０により検出された流量であり、流量情報取得部Ｆ１は流量センサ２１０から流量検出情報を受信するインターフェース１３０により実現されると解して良い。
或いは、流量情報取得部Ｆ１は、内燃機関１１から送出される排ガスの流量を推定することで流量情報を取得しても良い。この場合、流量センサ２１０は不要であり、推定された流量が流量ＦＲとなる。内燃機関１１から送出される排ガスの流量は車両１の走行状態に依存する。このため、流量情報取得部Ｆ１は、走行状態情報（図３参照）に基づき、内燃機関１１から送出される排ガスの流量を推定し、これによって流量情報を取得しても良い。例えば、内燃機関１１であるエンジンの回転数及び車両１に設けられた変速機のギア比と、内燃機関１１から送出される排ガスの流量と、の関係を表す流量導出用情報を予め作成してメモリ１２０に保持させておく。この場合、流量情報取得部Ｆ１は、流量導出用情報と回転数情報及びギア情報とに基づき内燃機関１１から送出される排ガスの流量を推定できる。走行状態情報の内、回転数情報及びギア情報以外の情報が用いられる場合も同様である。また、他の情報を更に参照して上記推定を行っても良い。他の情報は例えば内燃機関１１の空燃比を含む。内燃機関１１の空燃比も走行状態情報に含まれると解しても良い。センサブロック２００に設けておくことのできる空燃比センサ（不図示）により内燃機関１１の空燃比が検出される。
機械学習を経て作成された学習済みモデルにより上記推定を行うようにしても良い。即ち例えば、走行状態情報と内燃機関１１から送出される排ガスの流量との対応関係を示す学習用データセットを用意し、学習用データセットを用いて機械学習装置に機械学習を実施させる。そして、機械学習を用いて得られた学習済みモデルを流量情報取得部Ｆ１に組み込む。当該学習済みモデルは、走行状態情報を入力情報として受け、入力情報に基づき流量情報を出力する。
流量判断部Ｆ２は流量情報に基づく各種の判断処理を行う。流量判断部Ｆ２の処理内容は後述される。
モード設定部Ｆ３は動作モードを複数のモードの何れかに設定する。動作モードとは、制御装置１００又は演算処理部１１０の動作モードであり、より具体的には流路制御部Ｆ４及び圧力制御部Ｆ５の動作モードであると解して良い。制御装置１００（流路制御部Ｆ４及び圧力制御部Ｆ５）はモード設定部Ｆ３により設定された動作モードにて動作する。上記複数のモードは、基本モード、タンク貯留モード及び還流モードを含む（図５（ａ）～図５（ｃ）参照）。
流路制御部Ｆ４は切り替え弁７１の状態の制御を通じて残ガスＧ２の流路を制御する。切り替え弁７１の状態は放出用状態及び貯留用状態の何れかに制御及び設定される。切り替え弁７１の状態が放出用状態であるとき、残ガス排出口３４からの残ガスＧ２は切り替え弁７１を介して車外放出口７２に送られ、車外放出口７２に送られた残ガスＧ２は車外に放出される。切り替え弁７１の状態が貯留用状態であるとき、残ガス排出口３４からの残ガスＧ２は切り替え弁７１を介してタンク６０に送られ、タンク６０に送られた残ガスＧ２はタンク６０に貯留される。更に流路制御部Ｆ４は還流弁７４の状態を制御及び設定する。
圧力制御部Ｆ５は流量情報に基づき出力空間３３の圧力を制御する。圧力制御部Ｆ５は流量情報に基づきポンプ５０の作動条件を制御することを通じて出力空間３３の圧力を制御するため、圧力制御部をポンプ制御部と称することもできる。尚、通知管理部Ｆ６の機能については後述される。
図５（ａ）に基本モードにおける排ガスの流れを示す。基本モードにおいて、制御装置１００（流路制御部Ｆ４及び圧力制御部Ｆ５）は基本制御を行う。基本モードにおいて（従って基本制御において）、流路制御部Ｆ４は切り替え弁７１の状態を放出用状態に設定すると共に還流弁７４の状態を閉状態に設定する。また基本モードにおいて（従って基本制御において）、流路制御部Ｆ４は圧送機７３及び７６を非作動に設定する。圧送機７３を非作動に設定するとは、圧送機７３を停止させることを意味する。圧送機７６についても同様である。尚、基本モードにおける圧力制御部Ｆ５の動作については後述される。
図５（ｂ）にタンク貯留モードにおける排ガスの流れを示す。タンク貯留モードにおいて、制御装置１００（流路制御部Ｆ４及び圧力制御部Ｆ５）はタンク貯留制御を行う。タンク貯留モードにおいて（従ってタンク貯留制御において）、流路制御部Ｆ４は切り替え弁７１の状態を貯留用状態に設定すると共に還流弁７４の状態を閉状態に設定する。タンク貯留モードにおいて（従ってタンク貯留制御において）、流路制御部Ｆ４は圧送機７３を必要に応じて作動させ且つ圧送機７６を非作動に設定する。タンク貯留モードでは、残ガスＧ２が切り替え弁７１を通じてタンク６０に供給されることで残ガスＧ２がタンク６０に貯留されることになる。タンク６０に貯留されたガスは、以下、貯留ガスと称され得る。尚、タンク貯留モードにおける圧力制御部Ｆ５の動作については後述される。
図５（ｃ）に還流モードにおける排ガスの流れを示す。還流モードにおいて、制御装置１００（流路制御部Ｆ４及び圧力制御部Ｆ５）は還流制御を行う。還流モードにおいて（従って還流制御において）、流路制御部Ｆ４は切り替え弁７１の状態を放出用状態に設定すると共に還流弁７４の状態を開状態に設定する。還流モードにおいて（従って還流制御において）、流路制御部Ｆ４は圧送機７６を必要に応じて作動させ且つ圧送機７３を非作動に設定する。還流モードでは、タンク６０内のガスが還流弁７４を通じ還流ガスＧｒとして入力空間３２に供給されることになる。尚、還流モードにおける圧力制御部Ｆ５の動作については後述される。
ポンプ５０に関して説明を加える。上述のポンプ５０の機能を実現できる限り、ポンプ５０の種類は任意であるが、ここではポンプ５０は油回転ポンプであるとする。ポンプ５０は吸気口、排気口及びロータを有し、ロータの回転により出力空間３３内のガスが吸気口から吸気された後、排気口から排出される。ポンプ５０の排気口から排出されたガスがＣＯ２貯留装置４０に送られる。
圧力制御部Ｆ５はポンプ５０のロータの回転数を指定及び制御することができる。ポンプ５０のロータの回転数を、以下、ロータ回転数と称し、記号“ＲＲ”にて参照する。基本モードにおいて一定濃度のＣＯ２を含み且つ一定流量の排ガスＧｉｎが入力空間３２に供給され続ける状況を想定する。当該状況において、ロータ回転数ＲＲが増大するにつれてポンプ５０の吸気量及び排気量が増大し、ポンプ５０の吸気量及び排気量が増大するにつれて出力空間３３の圧力が低下する。故に、出力空間３３の圧力の制御はポンプ５０の吸気量及び排気量の制御であるとも言える。
ロータ回転数ＲＲには上限があり、上限の回転数を最大回転数ＲＲＭＡＸと称する。ロータ回転数ＲＲを常に最大回転数ＲＲＭＡＸに維持したならば、出力空間３３の圧力が常に最小化される。即ち、入力空間３２と出力空間３３との間におけるＣＯ２の分圧差が最大化され、結果、通過ガスＧ１の流量も最大化される。但し、ロータ回転数ＲＲの増大はポンプ５０の消費電力の増大を招く。
ここで、図６を参照してＣＯ２分離膜３１の特性を説明する。図６に、一定条件下において一定濃度のＣＯ２を含むガスをＣＯ２分離膜３１に供給したときにおける、供給ガス流量と通過ガス流量との関係を概略的に示す。基本モード及びタンク貯留モードにおいて供給ガス流量は排ガスＧｉｎの流量であり、還流モードにおいて供給ガス流量は排ガスＧｉｎの流量と還流ガスＧｒの流量の和である。通過ガス流量は任意の動作モードにおいて通過ガスＧ１の流量である。
通過ガス流量が十分に小さい領域では、供給ガス流量の増大につれて通過ガス流量も十分に大きな傾きをもって増大してゆく。しかしながら、ＣＯ２分離膜３１の特性上、通過ガス流量が或る一定量にまで高まると供給ガス流量の増大に対して通過ガス流量が殆ど増大しなくなる（非特許文献１参照）。上記一定量はＣＯ２分離膜３１の表面積に依存し、当該表面積が大きいほど増大する。更に上記一定量は入力空間３２と出力空間３３との間におけるＣＯ２の分圧差にも依存し、当該分圧差が大きいほど増大する。
故に、限られた大きさのＣＯ２分離膜３１を用いて、通過ガスＧ１の流量を増大させるには、出力空間３３の圧力の低減が有効である。但し、出力空間３３の圧力が最小化されるようポンプ５０を作動させ続けるのは（即ちロータ回転数ＲＲを常に最大回転数ＲＲＭＡＸで維持するのは）、エネルギ効率面で最適とは言い難い。
他方、内燃機関１１から送出される排ガスの流量は様々に変化する。或る作動条件でポンプ５０を作動させているときに排ガスの流量が一定流量を超えると、ＣＯ２分離膜３１にてＣＯ２を分離しきれなくなる。
更に、図７～図９を参照して、供給ガス流量及び供給ガス流量とポンプ５０の作動条件との関係について説明を加える。尚、図７～図９では、図示及び説明の便宜上、還流路７５の存在が無視されている。また以下では、特に記述無き限り、内燃機関１１から送出される排ガス中のＣＯ２の濃度は一定である又は一定とみなすことができるものとする。従って、図１の構成では、排ガスＧｃ中のＣＯ２の濃度は一定である又は一定とみなすことができるものとする。
今、図７に示す如く、供給ガス流量（入力空間３２に供給されるガスの流量）が流量Ａであって且つ通過ガス流量（ＣＯ２分離膜３１を通過するガスの流量）が流量Ｂであるとする。そうすると、残ガス排出口３４から切り替え弁７１に送られる残ガスＧ２の流量は（Ａ－Ｂ）で表される。
図８において、実線波形６１０はポンプ５０を所定の基準作動条件で作動させたときの流量Ａ及びＢ間の関係を示す。図８において、破線波形６２０はポンプ５０を所定の最大作動条件で作動させたときの流量Ａ及びＢ間の関係を示す。最大作動条件においてロータ回転数ＲＲは上述の最大回転数ＲＲＭＡＸと一致する。基準作動条件においてロータ回転数ＲＲは所定の基準回転数ＲＲＲＥＦと一致する。基準回転数ＲＲＲＥＦは最大回転数ＲＲＭＡＸより小さい。故に、一定濃度のＣＯ２を含み且つ一定流量の排ガスＧｉｎが入力空間３２に供給され続ける状況において、基準作動条件におけるポンプ５０の吸気量及び排気量は、最大作動条件におけるポンプ５０の吸気量及び排気量よりも小さい。
ポンプ５０の任意の作動条件において、供給ガス流量Ａが所定の処理限界流量以下であるときには、供給ガス流量Ａの増大につれて通過ガス流量Ｂも十分に大きな傾きをもって増大してゆく。但し、供給ガス流量Ａが処理限界流量を超えると、供給ガス流量Ａの増大に対して通過ガス流量Ｂが殆ど増加しなくなる。ここでは、説明の簡単化のため、供給ガス流量Ａが処理限界流量を超えると、供給ガス流量Ａの変化に対して通過ガス流量Ｂが不変であるとする。処理限界流量はポンプ５０の作動条件の依存し、ロータ回転数ＲＲが増大するにつれて（従って、ポンプ５０の吸気量及び排気量の増大につれて）処理限界流量も増大する。
図８において、流量ＡＭＡＸ＿Ｍはポンプ５０が基準作動条件で作動しているときの処理限界流量であり、流量ＡＭＡＸ＿Ｌはポンプ５０が最大作動条件で作動しているときの処理限界流量である。供給ガス流量Ａが処理限界流量ＡＭＡＸ＿Ｍと一致しているときにおいてポンプ５０を基準作動条件で作動させたときの通過ガス流量Ｂは流量ＢＭＡＸ＿Ｍである。供給ガス流量Ａが処理限界流量ＡＭＡＸ＿Ｌと一致しているときにおいてポンプ５０を最大作動条件で作動させたときの通過ガス流量Ｂは流量ＢＭＡＸ＿Ｌである。
図９を参照し、今、基準作動条件において“Ａ＝ＡＭＡＸ＿Ｍ”である場合を想定する。この場合、“Ｂ＝ＢＭＡＸ＿Ｍ”であるので、残ガス排出口３４から切り替え弁７１に送られる残ガスＧ２の流量は（ＡＭＡＸ＿Ｍ－ＢＭＡＸ＿Ｍ）で表される。次に基準作動条件において供給ガス流量Ａが処理限界流量ＡＭＡＸ＿ＭからΔＡだけ増加した場合を考える。この場合も“Ｂ＝ＢＭＡＸ＿Ｍ”であるので、残ガス排出口３４から切り替え弁７１に送られる残ガスＧ２の流量は（ＡＭＡＸ＿Ｍ－ＢＭＡＸ＿Ｍ＋ΔＡ）で表される。基準作動条件においてΔＡにて表される分の残ガスＧ２には、ＣＯ２分離膜３１で分離しきれなかったＣＯ２が多く含まれる。
本実施形態では、ＣＯ２分離膜３１にてＣＯ２を分離しきれなくなる状況において、タンク６０に残ガスＧ２を送って貯留させ、その後、適切なタイミングでタンク６０内のガスを、適量、入力空間３２に戻す。これを実現するために排ガスＧｉｎの流量情報を参照する。
即ち、制御装置１００（演算処理部１１０）は流量ＦＲに応じてタンク貯留モード及び還流モードを含む複数のモードの何れかで動作する。タンク貯留モードにおいて、制御装置１００（演算処理部１１０）は、残ガスＧ２を切り替え弁７１を通じタンク６０に供給してタンク６０に貯留させる。還流モードにおいて、制御装置１００（演算処理部１１０）は、残ガスＧ２を切り替え弁７１を通じ車外に放出させつつタンク６０内の貯留ガスを入力空間３２に戻す。
これにより、ＣＯ２分離膜３１の分離能力を超える量の排ガスが内燃機関１１から送出されるときにはタンク貯留モードに設定して、ＣＯ２分離が不十分なガスをタンク６０に貯めておくことができる。その後、内燃機関１１から送出される排ガスが少ないとき、即ち、ＣＯ２分離膜３１の分離能力に余力があるときにタンク６０内のガスをＣＯ２分離装置３０に戻すといったことが可能となる。このような制御により、排ガスから効率的にＣＯ２を回収することができる。
還流モードにおけるタンク６０内の貯留ガスの流路上に還流弁７４が設けられることで、タンク貯留モード及び還流モード間の切り替えが実現される。上述したように、タンク貯留モードでは、流路制御部Ｆ４により還流弁７４が閉状態に設定されることで還流弁７４を介したタンク６０から入力空間３２へのガスの流れが遮断される。このため、ＣＯ２分離膜３１の分離能力に余力が無い状態において、タンク６０から入力空間３２にガスが流入するといったことは防止される。これに対し、還流モードでは、流路制御部Ｆ４により還流弁７４を開状態に設定することでタンク６０内の貯留ガスを入力空間３２に流入させる。これにより、貯留ガスからＣＯ２を適正に回収することができる。
また上述したように基本モードも設定可能とされる。基本モードにおいて、流路制御部Ｆ４は、還流弁７４を閉状態に設定することで還流弁７４を介したタンク６０から入力空間３２へのガスの流れを遮断しつつ、残ガスＧ２を切り替え弁７１を通じて車外に放出させる（図５（ａ）参照）。ＣＯ２分離膜３１の分離能力に余力があってもタンク６０にガスが貯留されていないケースもある。また、ＣＯ２分離膜３１の分離能力を超える量の排ガスが内燃機関１１から送出されているときにおいて、タンク６０に追加の貯留余力が無いケースもある。基本モードにて、これらのケースに対応することができる。
以下、ＣＯ２回収システムに関わる具体的な制御、動作、構成又は応用技術等を、複数の実施例の中で説明する。本実施形態にて上述した事項は、特に記述無き限り且つ矛盾無き限り、以下の各実施例に適用される。各実施例において、上述の事項と矛盾する事項がある場合には、各実施例での記載が優先されて良い。また矛盾無き限り、以下に示す複数の実施例の内、任意の実施例に記載した事項を、他の任意の実施例に適用することもできる（即ち複数の実施例の内の任意の２以上の実施例を組み合わせることも可能である）。
＜＜第１実施例＞＞
第１実施例を説明する。圧力制御部Ｆ５はポンプ５０のロータの回転数を指定及び制御することができると上述したが、第１実施例ではポンプ５０の作動条件が基準作動条件にて固定されるものとする。
図１０は第１実施例に係るＣＯ２回収システムの動作フローチャートである。図１０を参照して、ＣＯ２回収システムの動作の流れを説明する。
まずステップＳ１１にて内燃機関１１が作動開始する。内燃機関１１の作動開始に伴って、内燃機関１１からの排ガスの送出も開始される。ステップＳ１１の後、内燃機関１１が停止すると図１０の動作は終了するが、内燃機関１１の停止に関わるステップは図１０では示されていない。以下、特に記述なき限り、内燃機関１１は作動し続けるものとする。ステップＳ１１の後、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、圧力制御部Ｆ５はポンプ５０を基準作動条件で作動開始させる。ステップＳ１２の後、ステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３において、流量情報取得部Ｆ１は流量ＦＲを表す流量情報を取得する。流量情報取得部Ｆ１は所定周期で流量情報を順次取得する。ステップＳ１３では最新の流量情報が取得され、最新の流量情報に基づき後段のステップの処理が実行される。ステップＳ１３の後、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４において、流量判断部Ｆ２は流量ＦＲを所定の閾流量ＦＲＴＨ１と比較し、流量ＦＲが閾流量ＦＲＴＨ１以下であるかを判断する。閾流量ＦＲＴＨ１は基準作動条件における処理限界流量ＡＭＡＸ＿Ｍを元に予め定められる。閾流量ＦＲＴＨ１は処理限界流量ＡＭＡＸ＿Ｍと一致する。但し、閾流量ＦＲＴＨ１は処理限界流量ＡＭＡＸ＿Ｍよりも若干大きくても良い又は若干小さくても良い。“ＦＲ≦ＦＲＴＨ１”の成立時には（ステップＳ１４のＹ）ステップＳ１５に進み、“ＦＲ＞ＦＲＴＨ１”の成立時には（ステップＳ１４のＮ）ステップＳ２１に進む。
ステップＳ１５において、モード設定部Ｆ３は圧力ＰＤＥＴに基づきタンク６０に所定の基準量以上のガスが貯留されているかを判断する。具体的にはステップＳ１５において、モード設定部Ｆ３は圧力ＰＤＥＴが所定の基準圧力ＰＲＥＦ以上であるかを判断する。そして、“ＰＤＥＴ≧ＰＲＥＦ”が成立する場合、モード設定部Ｆ３は、タンク６０に基準量以上のガスが貯留されていると判断して（ステップＳ１５のＹ）ステップＳ１６への移行を発生させる。“ＰＤＥＴ≧ＰＲＥＦ”が不成立の場合、モード設定部Ｆ３は、タンク６０に基準量以上のガスが貯留されていないと判断して（ステップＳ１５のＮ）ステップＳ１９への移行を発生させる。尚、基準量が十分に小さい場合、ステップＳ１５は、実質的に、タンク６０内の貯留ガスの有無を判断するステップであるとも言える。
ステップＳ１６においてモード設定部Ｆ３は動作モードを還流モードに設定する。ステップＳ１６に進んだ場合、続くステップＳ１７及びＳ１８の処理にて還流制御が実行される（図５（ｃ）参照）。即ち、ステップＳ１７において、流路制御部Ｆ４により切り替え弁７１が放出用状態に設定されると共に還流弁７４が開状態に設定される。これにより、タンク６０内の貯留ガスが還流ガスＧｒとして還流弁７４を通じ入力空間３２に送られる。
この際、流路制御部Ｆ４はステップＳ１８にて還流量制御を行う。還流量制御では還流ガスＧｒの流量が制御される。還流ガスＧｒの流量を制御するために、流路制御部Ｆ４は還流弁７４の開口面積を任意に調整して良い。更に必要に応じ、流路制御部Ｆ４は還流量制御において圧送機７６での圧縮比を調整して良い。還流ガスＧｒは、タンク６０から還流弁７４の開口面積分の大きさを持つ流路を通って入力空間３２に送られる。還流ガスＧｒの流量を検出するセンサを還流路７５に設けておいても良く（不図示）、この場合、流路制御部Ｆ４は還流ガスＧｒの流量の検出値を参照した閉ループ制御により、還流ガスＧｒの流量を所望流量に制御しても良い。
還流モードにおいて、流路制御部Ｆ４は還流弁７４の開口面積の調整を通じ、例えば一定流量の還流ガスＧｒを入力空間３２に送るようにして良い。
或いは、還流モードにおいて、流路制御部Ｆ４は還流弁７４の開口面積の調整を通じ、流量ＦＲに応じて還流ガスＧｒの流量を制御及び調整しても良い。この際、流量ＦＲの減少に伴って還流ガスＧｒの流量を増大させて良い。典型的には例えば、還流ガスＧｒの流量が差（ＦＲＴＨ１－ＦＲ）と等しくなるように還流量制御を行って良い。尚、後にも述べるが、“ＦＲ≦ＦＲＴＨ１”が成立していても“ＦＲＴＨ１－Δ＜ＦＲ”が成立する場合にあっては、ステップＳ１６ではなくステップＳ１９に進むようにしても良い。Δは正の微小流量を表す。
ステップＳ１９においてモード設定部Ｆ３は動作モードを基本モードに設定する。ステップＳ１９に進んだ場合、続くステップＳ２０の処理にて基本制御が実行される（図５（ａ）参照）。即ち、ステップＳ２０において、流路制御部Ｆ４により切り替え弁７１が放出用状態に設定されると共に還流弁７４が閉状態に設定される。これにより、内燃機関１１からの排ガスＧｉｎのみが入力空間３２に送られて、排ガスＧｉｎのみに基づく残ガスＧ２が車外に放出される。
ステップＳ２１において、モード設定部Ｆ３は圧力ＰＤＥＴに基づきタンク６０に貯留余力があるかを判断する。具体的にはステップＳ２１において、モード設定部Ｆ３は圧力ＰＤＥＴが所定の上限圧力ＰＭＡＸより低いかを判断する。上限圧力ＰＭＡＸは上記の基準圧力ＰＲＥＦよりも高い。タンク６０に貯留できるガスの量に対し上限量が規定されており、タンク６０に上限量分のガスが貯留されているとき、タンク６０内のガスの圧力は上限圧力ＰＭＡＸに一致する。
ステップＳ２１において“ＰＤＥＴ＜ＰＭＡＸ”が不成立の場合、モード設定部Ｆ３は、タンク６０に貯留余力がないと判断して（ステップＳ２１のＮ）ステップＳ１９への移行を発生させる。ステップＳ２１からステップＳ１９へ移行した場合、上述のステップＳ１９及びＳ２０の処理が実行される。
ステップＳ２１において“ＰＤＥＴ＜ＰＭＡＸ”が成立する場合、モード設定部Ｆ３は、タンク６０に貯留余力があると判断して（ステップＳ２１のＹ）ステップＳ２２への移行を発生させる。タンク６０に貯留余力あるとはタンク６０内の貯留ガスの量が上記の上限量より少ないことを意味する。ステップＳ２１では、貯留余力の有無（即ちタンク６０内の貯留ガスの量と上限量との大小関係）を圧力ＰＤＥＴと上限圧力ＰＭＡＸとの比較により判断している。
ステップＳ２２においてモード設定部Ｆ３は動作モードをタンク貯留モードに設定する。ステップＳ２２に進んだ場合、続くステップＳ２３の処理にてタンク貯留制御が実行される（図５（ｂ）参照）。即ち、ステップＳ２３において、流路制御部Ｆ４により切り替え弁７１が貯留用状態に設定されると共に還流弁７４が閉状態に設定される。これにより、残ガスＧ２が車外に排出されることなくタンク６０に送られて貯留される。
ステップＳ１８の後、ステップＳ２０の後、及び、ステップＳ２３の後、ステップＳ１３に戻り、ステップＳ１３から始まる一連の処理が再び実行される。ステップＳ１３から始まる一連の処理は、所定の周期で繰り返し実行される。
ＣＯ２分離膜３１の分離能力を超える量の排ガスが内燃機関１１から送出されているときにおいてタンク６０に追加の貯留余力が無い第１ケースもある。これを考慮し、排ガスＧｉｎの流量ＦＲが閾流量ＦＲＴＨ１を超えるとき（ステップＳ１４のＮ）、モード設定部Ｆ３はタンク６０内の貯留ガスの量に応じて動作モードをタンク貯留モード又は基本モードに設定する。これにより第１ケースに適切に対応できる。タンク６０内の貯留ガスの量は圧力ＰＤＥＴに比例するため、圧力ＰＤＥＴにてタンク６０内の貯留ガスの量を特定することができる。
またＣＯ２分離膜３１の分離能力に余力があってもタンク６０にガスが貯留されていない第２ケースもある。これを考慮し、排ガスＧｉｎの流量ＦＲが閾流量ＦＲＴＨ１以下であるとき（ステップＳ１４のＹ）、モード設定部Ｆ３はタンク６０内の貯留ガスの量に応じて動作モードを還流モード又は基本モードに設定する。これにより第２ケースに適切に対応できる。
尚、ステップＳ１４において、“ＦＲ≦ＦＲＴＨ１”が成立していても“ＦＲＴＨ１－Δ＜ＦＲ”が成立する場合にあっては、ステップＳ１６ではなくステップＳ１９に進むようにしても良い。“ＦＲＴＨ１－Δ＜ＦＲ≦ＦＲＴＨ１”の成立時には、内燃機関１１からの排ガスＧｉｎだけでＣＯ２分離膜３１の分離能力に殆ど余裕がなくなるからである。
これに類似し、ステップＳ１４において、“ＦＲＴＨ１＜ＦＲ”が成立していても“ＦＲ＜ＦＲＴＨ１＋Δ”が成立する場合にあっては、常にステップＳ１９に進むようにしても良い。“ＦＲＴＨ１＜ＦＲ≦ＦＲＴＨ１＋Δ”の成立時には、排気ガスＧｉｎ中のＣＯ２が概ね満足できる程度にＣＯ２分離膜３１を通過することが見込まれるからである（従って、残ガスＧ２中のＣＯ２濃度は概ね満足できる程度に薄まっていることが見込まれるからである）。
また、還流モードでの還流量制御において、流量ＦＲに基づき還流ガスＧｒの流量を制御することにより、ＣＯ２分離膜の分離能力を過不足なく発揮させ続けるといったことが可能となる。これは、ＣＯ２の回収能力の向上に繋がる。
＜＜第２実施例＞＞
第２実施例を説明する。第２実施例では、第１実施例と異なり、ポンプ５０の作動条件が動的に調整される。
図１１及び図１２は第２実施例に係るＣＯ２回収システムの動作フローチャートである。図１１及び図１２を参照して、ＣＯ２回収システムの動作の流れを説明する。
まずステップＳ１０１にて内燃機関１１が作動開始する。内燃機関１１の作動開始に伴って、内燃機関１１からの排ガスの送出も開始される。ステップＳ１０１の後、内燃機関１１が停止すると図１１及び図１２の動作は終了するが、内燃機関１１の停止に関わるステップは図１１及び図１２では示されていない。以下、特に記述なき限り、内燃機関１１は作動し続けるものとする。ステップＳ１０１の後、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２において、圧力制御部Ｆ５はポンプ５０を所定の初期作動条件で作動開始させる。初期作動条件は基準作動条件又は最大作動条件であっても良いし、それ以外の作動条件であっても良い。ステップＳ１０２の後、ステップＳ１０３に進む。
ステップＳ１０３において、流量情報取得部Ｆ１は流量ＦＲを表す流量情報を取得する。流量情報取得部Ｆ１は所定周期で流量情報を順次取得する。ステップＳ１０３では最新の流量情報が取得され、最新の流量情報に基づき後段のステップの処理が実行される。ステップＳ１０３の後、ステップＳ１０４に進む。
ステップＳ１０４において、流量判断部Ｆ２は流量ＦＲを所定の閾流量ＦＲＴＨ１と比較し、流量ＦＲが閾流量ＦＲＴＨ１以下であるかを判断する。閾流量ＦＲＴＨ１は基準作動条件における処理限界流量ＡＭＡＸ＿Ｍを元に予め定められる。閾流量ＦＲＴＨ１は処理限界流量ＡＭＡＸ＿Ｍと一致する。但し、閾流量ＦＲＴＨ１は処理限界流量ＡＭＡＸ＿Ｍよりも若干大きくても良い又は若干小さくても良い。“ＦＲ≦ＦＲＴＨ１”の成立時には（ステップＳ１０４のＹ）ステップＳ１０５に進み、“ＦＲ＞ＦＲＴＨ１”の成立時には（ステップＳ１０４のＮ）ステップＳ１０６に進む。
ステップＳ１０５において、モード設定部Ｆ３は圧力ＰＤＥＴに基づきタンク６０に所定の基準量以上のガスが貯留されているかを判断する。具体的にはステップＳ１０５において、モード設定部Ｆ３は圧力ＰＤＥＴが所定の基準圧力ＰＲＥＦ以上であるかを判断する。そして、“ＰＤＥＴ≧ＰＲＥＦ”が成立する場合、モード設定部Ｆ３は、タンク６０に基準量以上のガスが貯留されていると判断して（ステップＳ１０５のＹ）ステップＳ１１１への移行を発生させる。“ＰＤＥＴ≧ＰＲＥＦ”が不成立の場合、モード設定部Ｆ３は、タンク６０に基準量以上のガスが貯留されていないと判断して（ステップＳ１０５のＮ）ステップＳ１２１への移行を発生させる。尚、基準量が十分に小さい場合、ステップＳ１０５は、実質的に、タンク６０内の貯留ガスの有無を判断するステップであるとも言える。
ステップＳ１０６において、流量判断部Ｆ２は流量ＦＲを所定の閾流量ＦＲＴＨ２と比較し、流量ＦＲが閾流量ＦＲＴＨ２以下であるかを判断する。閾流量ＦＲＴＨ２は最大作動条件における処理限界流量ＡＭＡＸ＿Ｌを元に予め定められる。閾流量ＦＲＴＨ２は処理限界流量ＡＭＡＸ＿Ｌと一致する。但し、閾流量ＦＲＴＨ２は処理限界流量ＡＭＡＸ＿Ｌよりも若干大きくても良い又は若干小さくても良い。何れにせよ、“ＦＲＴＨ１＜ＦＲＴＨ２”である。“ＦＲ≦ＦＲＴＨ２”の成立時には（ステップＳ１０６のＹ）ステップＳ１３１に進み、“ＦＲ＞ＦＲＴＨ２”の成立時には（ステップＳ１０６のＮ）ステップＳ１０７に進む。
ステップＳ１０７において、モード設定部Ｆ３は圧力ＰＤＥＴに基づきタンク６０に貯留余力があるかを判断する。具体的にはステップＳ１０７において、モード設定部Ｆ３は圧力ＰＤＥＴが所定の上限圧力ＰＭＡＸより低いかを判断する。上限圧力ＰＭＡＸは上記の基準圧力ＰＲＥＦよりも高い。タンク６０に貯留できるガスの量に対し上限量が規定されており、タンク６０に上限量分のガスが貯留されているとき、タンク６０内のガスの圧力は上限圧力ＰＭＡＸに一致する。
ステップＳ１０７において“ＰＤＥＴ＜ＰＭＡＸ”が成立する場合、モード設定部Ｆ３は、タンク６０に貯留余力があると判断して（ステップＳ１０７のＹ）ステップＳ１４１への移行を発生させる。タンク６０に貯留余力あるとはタンク６０内の貯留ガスの量が上記の上限量より少ないことを意味する。ステップＳ１０７では、貯留余力の有無（即ちタンク６０内の貯留ガスの量と上限量との大小関係）を圧力ＰＤＥＴと上限圧力ＰＭＡＸとの比較により判断している。
ステップＳ１０７において“ＰＤＥＴ＜ＰＭＡＸ”が不成立の場合、モード設定部Ｆ３は、タンク６０に貯留余力がないと判断して（ステップＳ１０７のＮ）ステップＳ１５１への移行を発生させる。
図１２を参照する。“ＦＲ≦ＦＲＴＨ１”であって且つタンク６０に相応量のガスが貯留されているケースは、ステップＳ１１１に進むケースに該当する。ステップＳ１１１においてモード設定部Ｆ３は動作モードを還流モードに設定する。ステップＳ１１１に進んだ場合、続くステップＳ１１２～Ｓ１１４の処理にて還流制御が実行される（図５（ｃ）参照）。即ち、ステップＳ１１２において、流路制御部Ｆ４により切り替え弁７１が放出用状態に設定されると共に還流弁７４が開状態に設定される。これにより、タンク６０内の貯留ガスが還流ガスＧｒとして還流弁７４を通じ入力空間３２に送られる。
ステップＳ１１１に進んだ場合に実行される還流制御では、ステップＳ１１３にて圧力制御部Ｆ５によりポンプ５０の作動条件が基準作動条件に設定される（従ってロータ回転数ＲＲが基準回転数ＲＲＲＥＦに設定される）。そしてステップＳ１１４にて流路制御部Ｆ４による還流量制御が行われる。ここにおける還流量制御は第１実施例に示した還流量制御と同様である。従って、ステップＳ１１１に進んだ場合に実行される動作は、第１実施例においてステップＳ１６に進んだ場合の還流モードでの動作と同じである。第１実施例における還流モード及び還流量制御の記載が第２実施例にも適用される。
“ＦＲ≦ＦＲＴＨ１”であって且つタンク６０にガスが無い又は略無いケースは、ステップＳ１２１に進むケースに該当する。ステップＳ１２１においてモード設定部Ｆ３は動作モードを基本モードに設定する。ステップＳ１２１に進んだ場合、続くステップＳ１２２及びＳ１２３の処理にて基本制御が実行される（図５（ａ）参照）。即ち、ステップＳ１２２において、流路制御部Ｆ４により切り替え弁７１が放出用状態に設定されると共に還流弁７４が閉状態に設定される。これにより、内燃機関１１からの排ガスＧｉｎのみが入力空間３２に送られて、排ガスＧｉｎのみに基づく残ガスＧ２が車外に放出される。
ステップＳ１２３にて、圧力制御部Ｆ５は、流量ＦＲに応じてロータ回転数ＲＲを基準回転数ＲＲＲＥＦ以下に設定する。つまり、ステップＳ１２３に係る圧力制御部Ｆ５は、流量ＦＲに応じ、ポンプ５０の作動条件を基準作動条件に設定する、又は、ポンプ５０の吸気量及び排気量が基準作動条件よりも小さくなるようポンプ５０の作動条件を設定する。
ステップＳ１２３において、圧力制御部Ｆ５は流量ＦＲの増大につれてロータ回転数ＲＲを高める。この際、流量ＦＲの増大につれてロータ回転数ＲＲを段階的に又は連続的に増大させて良い。但し、ステップＳ１２３で設定されるロータ回転数ＲＲの上限は基準回転数ＲＲＲＥＦとされる。例えばステップＳ１２３において、“ＦＲ＝ＦＲＴＨ１”であるときにはロータ回転数ＲＲを基準回転数ＲＲＲＥＦに設定すると良い。少なくとも、流量ＦＲが閾流量ＦＲＴＨ１より十分に低いときには、ロータ回転数ＲＲは基準回転数ＲＲＲＥＦより低く設定される。
ロータ回転数ＲＲを基準回転数ＲＲＲＥＦより低く設定することで、基準作動条件よりもポンプ５０の吸気量及び排気量が低下するので出力空間３３の圧力が基準作動条件よりも高くなる。実際には例えば、流量ＦＲとロータ回転数ＲＲとの関係を規定する情報（ルックアップテーブル又は関係式）を予め圧力制御部Ｆ５に持たせておき、当該情報を用いてロータ回転数ＲＲを決定すれば良い。
“ＦＲＴＨ１＜ＦＲ≦ＦＲＴＨ２”であるケースは、ステップＳ１３１に進むケースに該当する。ステップＳ１３１においてモード設定部Ｆ３は動作モードを基本モードに設定する。ステップＳ１３１に進んだ場合、続くステップＳ１３２及びＳ１３３の処理にて基本制御が実行される（図５（ａ）参照）。即ち、ステップＳ１３２において、流路制御部Ｆ４により切り替え弁７１が放出用状態に設定されると共に還流弁７４が閉状態に設定される。これにより、内燃機関１１からの排ガスＧｉｎのみが入力空間３２に送られて、排ガスＧｉｎのみに基づく残ガスＧ２が車外に放出される。
ステップＳ１３３において、圧力制御部Ｆ５はポンプ５０の作動条件を最大作動条件に設定する又は基準作動条件よりも最大作動条件に近づける。具体的には例えば、ステップＳ１３３において、圧力制御部Ｆ５は流量ＦＲに応じてロータ回転数ＲＲを基準回転数ＲＲＲＥＦより高く設定する。この際、流量ＦＲの増大につれてロータ回転数ＲＲを高める。流量ＦＲの増大につれてロータ回転数ＲＲを段階的に又は連続的に増大させて良い。但し、ロータ回転数ＲＲの上限は最大回転数ＲＲＭＡＸである。
ロータ回転数ＲＲを基準回転数ＲＲＲＥＦより高めることで、基準作動条件よりもポンプ５０の吸気量及び排気量が増大するので出力空間３３の圧力が基準作動条件よりも低くなる。実際には例えば、流量ＦＲとロータ回転数ＲＲとの関係を規定する情報（ルックアップテーブル又は関係式）を予め圧力制御部Ｆ５に持たせておき、当該情報を用いてロータ回転数ＲＲを決定すれば良い。
“ＦＲＴＨ２＜ＦＲ”であって且つタンク６０に貯留余力があるケースは、ステップＳ１４１に進むケースに該当する。ステップＳ１４１においてモード設定部Ｆ３は動作モードをタンク貯留モードに設定する。ステップＳ１４１に進んだ場合、続くステップＳ１４２及び１４３の処理にてタンク貯留制御が実行される（図５（ｂ）参照）。即ち、ステップＳ１４２において、流路制御部Ｆ４により切り替え弁７１が貯留用状態に設定されると共に還流弁７４が閉状態に設定される。これにより、残ガスＧ２が車外に排出されることなくタンク６０に送られて貯留される。
ステップＳ１４３において、圧力制御部Ｆ５はポンプ５０の作動条件を最大作動条件に設定する、即ちロータ回転数ＲＲを最大回転数ＲＲＭＡＸに設定する。これにより、出力空間３３の圧力はポンプ５０にて達成可能な最小圧力に制御され、通過ガス流量Ｂは最大化される。但し、ステップＳ１４３において、圧力制御部Ｆ５はポンプ５０の作動条件を最大作動条件以外に設定しても良く、例えば基準作動条件に設定しても良い。ステップＳ１４１に進むケースでは、ＣＯ２の分離が不十分であっても、後に実行されることになる還流制御にてＣＯ２の分離が再度行われるからである。
“ＦＲＴＨ２＜ＦＲ”であって且つタンク６０に貯留余力が無いケースは、ステップＳ１５１に進むケースに該当する。ステップＳ１５１においてモード設定部Ｆ３は動作モードを基本モードに設定する。ステップＳ１５１に進んだ場合、続くステップＳ１５２及びＳ１５３の処理にて基本制御が実行される（図５（ａ）参照）。即ち、ステップＳ１５２において、流路制御部Ｆ４により切り替え弁７１が放出用状態に設定されると共に還流弁７４が閉状態に設定される。これにより、内燃機関１１からの排ガスＧｉｎのみが入力空間３２に送られて、排ガスＧｉｎのみに基づく残ガスＧ２が車外に放出される。
ステップＳ１５３において、圧力制御部Ｆ５はポンプ５０の作動条件を最大作動条件に設定する、即ちロータ回転数ＲＲを最大回転数ＲＲＭＡＸに設定する。これにより、出力空間３３の圧力はポンプ５０にて達成可能な最小圧力に制御され、通過ガス流量Ｂは最大化される。ステップＳ１５１に進むケースでは、最大作動条件でポンプ５０を作動させてもＣＯ２の分離が不十分となるが、タンク６０への追加貯留が不能であるのでポンプ５０を最大限に機能させることで、極力、ＣＯ２の回収を図る。
ステップＳ１１４、Ｓ１２３、Ｓ１３３、Ｓ１４３及びＳ１５３の何れの後も、ステップＳ１０３に戻り、ステップＳ１０３から始まる一連の処理が再び実行される。ステップＳ１０３から始まる一連の処理は、所定の周期で繰り返し実行される。
第２実施例でも第１実施例と同様の作用及び効果が得られる。これに加えて第２実施例では、排ガスＧｉｎの流量ＦＲに応じ、ポンプ５０の作動条件の調整を通じて出力空間３３３の圧力が制御及び調整される。
限られた大きさのＣＯ２分離膜３１を用いて、通過ガスＧ１の流量を増大させるには、出力空間３３の圧力の低減が有効である。但し、出力空間３３の圧力が最小化されるようポンプ５０を作動させ続ける（即ちロータ回転数ＲＲを常に最大回転数ＲＲＭＡＸで維持するのは）、エネルギ効率面で改良の余地がある。流量ＦＲに応じて出力空間３３の圧力制御を行うことで、エネルギロスを低減することが可能である。
具体的には例えば、流量ＦＲが閾流量ＦＲＴＨ１を超えるとき（ステップＳ１０４のＮ）、流量ＦＲが閾流量ＦＲＴＨ１以下であるときよりも（ステップＳ１０４のＹ）、ロータ回転数ＲＲを高く設定することで出力空間３３の圧力を低く制御する（Ｓ１１３、Ｓ１２３、Ｓ１３３、Ｓ１４３、Ｓ１５３）。これにより、求められるＣＯ２回収機能を実現しつつ、ポンプ５０の動作に関わるエネルギロスをなるだけ低減することができる。
また基本モードにおいて、或る作動条件でポンプ５０を作動させているときに排ガスの流量ＦＲが一定流量を超えると、ＣＯ２分離膜３１を通過しなかったガスの量が残ガス排出口３４又は車外放出口７２にとって過大となりうる。このとき、条件次第では、内燃機関１１とＣＯ２分離装置３０との間でガスの詰まりが発生しうる。ガスの詰まりは内燃機関１１の燃費効率に悪影響を与える。流量ＦＲに応じて出力空間３３の圧力を適宜低減させることにより、通過ガスＧ１の流量増大を通じて残ガスＧ２の流量を減少させることができ、これは詰まりの防止にも役立つ。
＜＜第３実施例＞＞
第３実施例を説明する。第３実施例では通知管理部Ｆ６の機能を説明する（図４参照）。第３実施例を第１及び第２実施例に適用できる。
車両１の運転状況によっては内燃機関１１から送出される排ガスの流量が継続的に又は頻繁に多くなる。例えばアクセルペダルの急な踏み込みを頻繁に繰り返すような状況において、内燃機関１１から送出される排ガスの流量が継続的に又は頻繁に多くなる。当該状況においては、タンク６０に排ガスを貯めてゆくことが適切であってもタンク６０に貯留余力が無いことが継続的に又は頻繁に発生する。このような状況において通知管理部Ｆ６は勧告通知処理を実行する。
勧告通知処理において、通知管理部Ｆ６は所定の勧告通知を通知受理者に対して行う。通知受理者は基本的には車両１の運転手であるが、車両１の運転手以外の乗員又は管理者等であっても良い。勧告通知は、ＣＯ２の回収効率が低下している旨の通知、又は、運転操作の改善を促す通知を含んでいると良い。勧告通知処理により、運転手による運転操作が改善されてＣＯ２の回収効率が向上する可能性が高まる。
勧告通知は、表示装置での表示により実現されて良い。具体的には例えば、勧告通知処理において、通知管理部Ｆ６は車両１の運転席付近に設置された表示装置（不図示）に所定のメッセージを含む通知用画像を表示させる表示制御を行う。通知用画像におけるメッセージは、例えば「排ガス量の増大に伴い、ＣＯ２の回収効率が低下しています。急なアクセル操作などを控えて、エコドライブを目指しましょう」といった文言を含む。通知用画像が表示される表示装置は、通知受理者が所持する携帯端末（例えば車両１の運転手が所持するスマートホン）の表示装置であっても良い。勧告通知は、表示装置での表示に加えて又は表示装置での表示に代えて、音声出力による通知を含んでいても良い。
勧告通知処理の実行条件を例示する。内燃機関１１の作動開始後の任意のタイミングにおいて、通知管理部Ｆ６は一定時間分の長さを有する運転評価期間を設定する。
第１実施例に係る通知管理部Ｆ６は（図１０参照）、運転評価期間内において、“ＦＲＴＨ１＜ＦＲ”が成立し且つ動作モードが基本モードに設定される期間の長さの総和（便宜上、時間Ｔａと称する）を求める。第１実施例に係る通知管理部Ｆ６は、運転評価期間を占める時間Ｔａの割合を導出し、導出した割合が所定値以上であるとき、勧告通知処理を実行する。第１実施例において（図１０参照）、継続的に又は頻繁に、ステップＳ２１を経由してステップＳ１９に至るとき、勧告通知処理が実行され易くなる。
第２実施例に係る通知管理部Ｆ６は（図１１及び図１２参照）、運転評価期間内において、“ＦＲＴＨ２＜ＦＲ”が成立し且つ動作モードが基本モードに設定される期間の長さの総和（便宜上、時間Ｔｂと称する）を求める。第２実施例に係る通知管理部Ｆ６は、運転評価期間を占める時間Ｔｂの割合を導出し、導出した割合が所定値以上であるとき、勧告通知処理を実行する。第２実施例において（図１１及び図１２参照）、継続的に又は頻繁にステップＳ１５１に至るとき、勧告通知処理が実行され易くなる。
＜＜第４実施例＞＞
第４実施例を説明する。ガスＧ１’の流れによって回転するロータ（不図示；便宜上、ロータＲａと称する）がポンプ５０の排気口とＣＯ２貯留装置４０との間に設けられていて良い。圧送機７６はロータを有し、圧送機７６のロータの回転によってタンク６０内のガスの圧送が実現される。ロータＲａの回転軸と圧送機７６のロータの回転軸とを連結しておき、ロータＲａの回転エネルギを動力源にして圧送機７６のロータを回転させるようにしても良い。ロータＲａを設けるのではなく、ポンプ５０のロータの回転軸と圧送機７６のロータの回転軸とを連結しておくようにしても良い。この場合、ポンプ５０のロータの回転エネルギを動力源にして圧送機７６のロータを回転させるようにしても良い。これらの方法により、還流制御に必要な電力消費の削減が期待される。
＜＜第５実施例＞＞
第５実施例を説明する。第５実施例では、上述した各事項に対する補足事項、応用技術又は変形技術等を説明する。
内燃機関１１から送出される排ガスの流路において、ＣＯ２分離装置３０の上流側にマフラ１５が配置される構成例を挙げたが（図１参照）、ＣＯ２分離装置３０の下流側にマフラ１５が配置されるようにしても良い。この場合、排ガスＧｂが排ガスＧｉｎであり、車外排出口７２にマフラ１５を設ける。内燃機関１１から送出される排ガスの流路において、ＣＯ２分離装置３０の上流側と下流側の双方にマフラが設置されても良い。
ＣＯ２貯留装置４０にて貯留されたＣＯ２は、例えば、ガソリンスタンド又は車庫等に設置された回収機器（不図示）に対してＣＯ２貯留装置４０が接続されたときに、ＣＯ２貯留装置４０から回収機器に放出される。或いは、ＣＯ２貯留装置４０全体又はＣＯ２貯留装置４０内のカートリッジを車両１から取り外すことで、ＣＯ２貯留装置４０に貯留されたＣＯ２が車外に取り出されても良い。
排ガスに関わる装置として、上述の各図面に示されない装置（以下、追加装置と称する）が車両１に設けられていても良い。追加装置として排ガス冷却装置が車両１に設置されて良い。排ガス冷却装置は、排ガスの流路においてＣＯ２分離装置３０の上流側に配置され、ＣＯ２分離装置３０に流入する排ガスの温度を低下させる。排ガス冷却装置の設置により、熱によるＣＯ２分離装置３０の劣化（特にＣＯ２分離膜３１の劣化）を抑制することができる。追加装置としてエネルギ変換装置が車両１に設置されて良い。エネルギ変換装置は、排ガスが有する熱エネルギを他のエネルギ（電気エネルギ等）に変換する。変換により得られた他のエネルギ（電気エネルギ等）を車両１にて利用することができる。排ガスをエネルギ変換装置に通すことで排ガスの温度が低下する。このため、エネルギ変換装置は排ガス冷却装置の一種であるともいえる。排ガスの流路においてエネルギ変換装置をＣＯ２分離装置３０の上流側に配置し、ＣＯ２分離装置３０に流入する排ガスの温度をエネルギ変換装置にて低下させて良い。
本実施形態に係るＣＯ２回収システムは、少なくとも制御装置１００、ＣＯ２分離装置３０、ＣＯ２貯留装置４０、ポンプ５０、タンク６０及び切り替え弁７１を備えて構成される。但し、車両１に搭載されるものとして上述した任意の部品は、ＣＯ２回収システムの構成要素に含まれ得る。ＣＯ２回収システムを排ガス処理装置と読み替えても良い。制御装置１００は排ガス処理用の制御装置として機能する又は排ガス処理用の制御装置を内包する。
車両１は内燃機関１１を用いて発生した駆動力にて移動する移動体の例である。本発明において、移動体は車両に分類されないもの（例えばロボット、ドローン）であっても良い。
車両１は、本発明に係る排ガス処理用の制御装置及びＣＯ２回収システムが適用される対象機器の例である。本発明に係る排ガス処理用の制御装置及びＣＯ２回収システムを、車載用途とは異なる任意の用途に適用することも可能である。即ち、対象機器は車両に限定されず、本発明に係る排ガス処理用の制御装置及びＣＯ２回収システムを任意の対象機器に適用及び搭載できる。また、上述の車両１に設けられる熱機関は内燃機関（１１）であるが、対象機器に設けられる熱機関は内燃機関及び外燃機関の何れであっても良いし、内燃機関及び外燃機関の組み合わせであっても良い。熱機関の作動により熱機関からＣＯ２を含む排ガスが送出される。
具体的には、対象機器は化石燃料（石油又はガス等）を燃焼させる装置又は設備であっても良い。化石燃料を燃焼させる装置又は設備の例として、火力発電を行う装置又は設備、溶炉を備えた装置又は設備、コジェネレーションを行う装置又は設備、及び、暖房装置が挙げられる。閉鎖環境の換気システムに対して、本発明に係る排ガス処理用の制御装置及びＣＯ２回収システムを適用及び搭載しても良い。閉鎖環境として、宇宙空間に形成された居住施設（宇宙ステーション等）、及び、深海に形成された居住施設が挙げられる。
本発明の実施形態にて述べた任意の方法をコンピュータに実行させるプログラム、及び、そのプログラムを記録した記録媒体であって且つコンピュータ読み取り可能な不揮発性の記録媒体は、本発明の実施形態の範囲に含まれる。本発明の実施形態における任意の処理は、半導体集積回路等のハードウェア、上記プログラムに相当するソフトウェア、又は、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実現されて良い。ここにおけるソフトウェア及びハードウェアは夫々に複数あっても良い。
本発明の一側面に係るプログラムは、入力空間、出力空間、及び、前記入力空間と前記出力空間との間に設けられ且つ熱機関から前記入力空間へ供給される排ガス中のＣＯ２を前記出力空間に通過させるＣＯ２分離膜を有するＣＯ２分離装置と、切り替え弁と、タンクと、が設けられた対象機器にて使用される排ガス処理用の制御方法を処理部（１１０）に実行させるプログラムであって、前記熱機関から前記入力空間へ供給される前記排ガスの内、一部のガスは前記ＣＯ２分離膜を通過し、残部のガスは前記切り替え弁を通じて前記対象機器の外部に放出されるか或いは前記タンクに送られ、当該プログラムは、前記熱機関から前記入力空間へ供給される前記排ガスの流量に基づき、タンク貯留モード及び還流モードを含む複数のモードの何れかを動作モードに設定する工程と、前記タンク貯留モードが前記動作モードに設定されるとき、前記切り替え弁を通じて前記残部のガスを前記タンクに供給して前記タンクに貯留させる工程と、前記還流モードが前記動作モードに設定されるとき、前記切り替え弁を通じて前記残部のガスを前記対象機器の外部に放出させつつ前記タンク内の貯留ガスを前記入力空間に戻す工程とを、前記処理部に実行させる。
本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。
１ 車両
１１ 内燃機関
１２ 排気マニホールド
１３ 排気管
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 連結路
１４ 浄化装置
１５ マフラ
３０ ＣＯ２分離装置
３１ ＣＯ２分離膜
３２ 入力空間
３３ 出力空間
３４ 残ガス排出口
４０ ＣＯ２貯留装置
５０ ポンプ
６０ タンク
７１ 切り替え弁
７２ 車外放出口
７３、７６ 圧送機
７４ 還流弁
７５ 還流路
７７ 圧力センサ
１００ 制御装置
１１０ 演算処理部
１２０ メモリ
１３０ インターフェース
２００ センサブロック
２１０ 流量センサ
２１１ 回転数センサ
２１２ 車速センサ
２１３ ギアセンサ
２１４ アクセルセンサ
２１５ ブレーキセンサ
２１６ 舵角センサ
Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｉｎ 排ガス
Ｇ１ 通過ガス
Ｇ２ 残ガス
Ｇｒ 還流ガス
Ｆ１ 流量情報取得部
Ｆ２ 流量判断部
Ｆ３ モード設定部
Ｆ４ 流路制御部
Ｆ５ 圧力制御部
Ｆ６ 通知管理部

Claims (11)

  1. 入力空間、出力空間、及び、前記入力空間と前記出力空間との間に設けられ且つ熱機関から前記入力空間へ供給される排ガス中のＣＯ２を前記出力空間に通過させるＣＯ２分離膜を有するＣＯ２分離装置と、切り替え弁と、タンクと、が設けられた対象機器にて使用される排ガス処理用の制御装置であって、処理部を備え、
    前記熱機関から前記入力空間へ供給される前記排ガスの内、一部のガスは前記ＣＯ２分離膜を通過し、残部のガスは前記切り替え弁を通じて前記対象機器の外部に放出されるか或いは前記タンクに送られ、
    前記処理部は、前記熱機関から前記入力空間へ供給される前記排ガスの流量に基づき、タンク貯留モード及び還流モードを含む複数のモードの何れかで動作し、
    前記処理部は、前記タンク貯留モードにおいて、前記切り替え弁を通じて前記残部のガスを前記タンクに供給して前記タンクに貯留させ、前記還流モードにおいて、前記切り替え弁を通じて前記残部のガスを前記対象機器の外部に放出させつつ前記タンク内の貯留ガスを前記入力空間に戻す
    、排ガス処理用の制御装置。
  2. 前記還流モードにおける前記タンク内の貯留ガスの流路上に還流弁が設けられ、
    前記処理部は、前記タンク貯留モードにおいて、前記還流弁を閉状態に設定することで前記還流弁を介した前記タンクから前記入力空間へのガスの流れを遮断し、前記還流モードにおいて、前記還流弁を開状態に設定することで前記タンク内の貯留ガスを前記入力空間に流入させる
    、請求項１に記載の排ガス処理用の制御装置。
  3. 前記複数のモードは基本モードを含み、
    前記処理部は、前記基本モードにおいて、前記還流弁を閉状態に設定することで前記還流弁を介した前記タンクから前記入力空間へのガスの流れを遮断しつつ、前記切り替え弁を通じて前記残部のガスを前記対象機器の外部に放出させる
    、請求項２に記載の排ガス処理用の制御装置。
  4. 前記処理部は、前記排ガスの流量が閾流量を超えるとき、前記タンク内の貯留ガスの量に応じて前記タンク貯留モード又は前記基本モードで動作し、前記排ガスの流量が前記閾流量以下であるとき、前記タンク内の貯留ガスの量に応じて前記還流モード又は前記基本モードで動作する
    、請求項３に記載の排ガス処理用の制御装置。
  5. 前記処理部は、前記還流モードにおいて、前記排ガスの流量に基づき、前記タンクから前記入力空間へ戻されるガスの流量を制御する
    、請求項１～４の何れかに記載の排ガス処理用の制御装置。
  6. 前記処理部は、前記排ガスの流量に基づき、前記出力空間の圧力を制御する
    、請求項１～４の何れかに記載の排ガス処理用の制御装置。
  7. 前記処理部は、前記排ガスの流量に基づき、前記出力空間の圧力を制御し、
    前記処理部は、前記排ガスの流量が前記閾流量を超えるとき、前記排ガスの流量が前記閾流量以下であるときよりも、前記出力空間の圧力を低く制御する
    、請求項４に記載の排ガス処理用の制御装置。
  8. 前記出力空間内のガスを吸い出すことで前記出力空間の圧力を低下させるポンプが前記対象機器に設けられ、
    前記処理部は、前記排ガスの流量に基づき前記ポンプの作動条件を制御することを通じて前記出力空間の圧力を制御する
    、請求項６に記載の排ガス処理用の制御装置。
  9. 前記ポンプにより前記出力空間から吸い出されたガス中のＣＯ２を捕捉して貯留するＣＯ２貯留装置が前記対象機器に設けられる
    、請求項８に記載の排ガス処理用の制御装置。
  10. 請求項１～４及び７の何れかに記載の排ガス処理用の制御装置と、
    前記ＣＯ２分離装置と、
    前記切り替え弁と、
    前記タンクと、
    前記出力空間内のガスを吸い出すことで前記出力空間の圧力を低下させるポンプと、
    前記ポンプにより前記出力空間から吸い出されたガス中のＣＯ２を捕捉して貯留するＣＯ２貯留装置と、を備えた
    、ＣＯ２回収システム。
  11. 入力空間、出力空間、及び、前記入力空間と前記出力空間との間に設けられ且つ熱機関から前記入力空間へ供給される排ガス中のＣＯ２を前記出力空間に通過させるＣＯ２分離膜を有するＣＯ２分離装置と、切り替え弁と、タンクと、が設けられた対象機器にて使用される排ガス処理用の制御方法であって、
    前記熱機関から前記入力空間へ供給される前記排ガスの内、一部のガスは前記ＣＯ２分離膜を通過し、残部のガスは前記切り替え弁を通じて前記対象機器の外部に放出されるか或いは前記タンクに送られ、
    当該制御方法では、前記熱機関から前記入力空間へ供給される前記排ガスの流量に基づき、タンク貯留モード及び還流モードを含む複数のモードの何れかを動作モードに設定し、
    前記タンク貯留モードが前記動作モードに設定されるとき、前記切り替え弁を通じて前記残部のガスを前記タンクに供給して前記タンクに貯留させ、前記還流モードが前記動作モードに設定されるとき、前記切り替え弁を通じて前記残部のガスを前記対象機器の外部に放出させつつ前記タンク内の貯留ガスを前記入力空間に戻す
    、排ガス処理用の制御方法。
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