WO2009099181A1 - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for purifying exhaust gas of an internal combustion engine such as a diesel engine, a gas engine, a gasoline engine or a gas turbine engine, or a combustion device such as an incinerator or a boiler, and in particular, performs a normal operation in an excess air state.
  • the present invention relates to an exhaust gas purification device that is connected to an exhaust passage of an internal combustion engine or the like and removes nitrogen oxides.
  • Exhaust gas discharged from internal combustion engines and the like contains nitrogen oxides, carbon monoxide, hydrocarbons and the like as harmful components.
  • Various devices have been developed in the past for removing these substances from the exhaust gas and purifying the exhaust gas.
  • FIG. 5 shows the exhaust gas purifying device described in FIG.
  • the conventional exhaust gas purifying apparatus by the applicant of the present application includes a nitrogen oxide adsorbent 204 and an adsorbent in each of a plurality of branch exhaust passages 202a and 202b connected to an internal combustion engine or the like.
  • Desorption means 203 and a combustion device 205 are provided. Exhaust gas from an internal combustion engine or the like is supplied only to a part of the branch exhaust passages 202a (or 202b) and is not supplied to the other branch exhaust passages 202b (or 202a).
  • the branch exhaust passage 202a to which exhaust gas is supplied nitrogen oxides are adsorbed and removed by the nitrogen oxide adsorbent 204, and carbon monoxide and carbonization are performed by the oxidation catalyst of the nitrogen oxide adsorbent 204. Hydrogen is oxidized to carbon dioxide and water.
  • the adsorbed substance desorbing means 203 desorbs the nitrogen oxide from the nitrogen oxide adsorbent 204, and the desorbed nitrogen oxide is removed by the combustion device 205. Reduced to nitrogen.
  • branch exhaust passages 202a normal operation is performed in which nitrogen oxides are adsorbed by the nitrogen oxide adsorbent 204, and at the same time, nitrogen oxides are desorbed from the adsorbent 204 in other branch exhaust passages 202b.
  • the regeneration operation is performed, and the adsorption capability of the nitrogen oxide adsorbent 204 is maintained.
  • the exhaust gas purification device shown in FIG. 5 is a purification device that does not use a three-way catalyst, ammonia, urea, or the like.
  • a three-way catalyst is a catalyst that can simultaneously decompose nitrogen oxides, carbon monoxide and hydrocarbons, but does not work effectively under excess air conditions.
  • a purification apparatus using ammonia or the like has many problems because the apparatus itself is very complicated and expensive, and maintenance costs for ammonia as a reducing agent and a supply system for ammonia and the like are also required.
  • the exhaust gas purification device shown in FIG. 5 solves the above problems.
  • An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device with low manufacturing cost.
  • 1st invention of this application is an exhaust-gas purification apparatus connected to the engine side exhaust passage of an internal combustion engine or a combustion apparatus, A main exhaust passage and a branch exhaust passage connected to the engine side exhaust passage; Exhaust gas blocking means capable of blocking exhaust gas at an exhaust inlet of the main exhaust passage and the branch exhaust passage; A nitrogen oxide adsorbent that is provided in the main exhaust passage, temporarily adsorbs nitrogen oxides in an excess air atmosphere, and desorbs the adsorbed nitrogen oxides in a temperature rising or reducing atmosphere; An adsorbent detachment unit that is disposed upstream of the nitrogen oxide adsorbent in the main exhaust passage and has an air supply unit, and makes the air supplied from the air supply unit a temperature rising or reducing atmosphere; , A combustion apparatus that is disposed in the main exhaust passage on the exhaust downstream side of the nitrogen oxide adsorbent and includes an air supply means, a fuel supply means, and an ignition means; With The branch exhaust passage is configured so that the exhaust gas from the engine side exhaust passage is discharge
  • the first invention preferably employs the following configurations (a) and (b).
  • a filter member that is disposed on the exhaust downstream side of the combustion device in the main exhaust passage and is capable of capturing particulate matter contained in the exhaust gas is provided.
  • (B) Arranged in the main exhaust passage upstream of the nitrogen oxide adsorbent and downstream of the adsorbent desorption means, and temporarily adsorbs sulfur oxide in an excess air atmosphere. And a sulfur oxide adsorbent that desorbs the sulfur oxide that has been removed in a temperature rising or reducing atmosphere.
  • the second invention of the present application is an exhaust gas purification apparatus connected to an engine side exhaust passage of an internal combustion engine or combustion equipment, A main exhaust passage and a branch exhaust passage connected to the exhaust passage; Exhaust gas blocking means capable of blocking exhaust gas at the exhaust outlet of the main exhaust passage and the exhaust inlet of the branch exhaust passage, A nitrogen oxide adsorbent that is provided in the main exhaust passage, temporarily adsorbs nitrogen oxides in an excess air atmosphere, and desorbs the adsorbed nitrogen oxides in a temperature rising or reducing atmosphere; The air is disposed downstream of the nitrogen oxide adsorbent in the main exhaust passage and has an air supply means. The temperature of the air supplied from the air supply means is increased corresponding to the nitrogen oxide adsorbent.
  • Adsorbent desorption means for reducing atmosphere A sulfur oxide adsorbent that is disposed upstream of the nitrogen oxide adsorbent in the main exhaust passage and can adsorb sulfur oxide;
  • a combustion apparatus that is disposed upstream of the sulfur oxide adsorbent in the main exhaust passage and is configured by air supply means, fuel supply means, and ignition means;
  • a filter member disposed upstream of the combustion device in the main exhaust passage and capable of capturing particulate matter contained in the exhaust gas;
  • the control device closes the exhaust outlet of the main exhaust passage and opens the exhaust inlet of the branch exhaust passage by the exhaust gas shut-off means, and operates the adsorbed substance desorbing means and the combustion device.
  • the air flow generated by the exhaust gas blocking means and the air supply means of the combustion device is caused to flow in a direction opposite to the flow direction of the exhaust gas in the main exhaust passage, It is characterized by that.
  • the branch exhaust passage for allowing the exhaust gas to flow as it is since the branch exhaust passage for allowing the exhaust gas to flow as it is is provided, the inflow of the exhaust gas to the main exhaust passage is interrupted, and the nitrogen oxide adsorbent in the main exhaust passage Nitrogen oxides can be desorbed from.
  • the exhaust gas purifying apparatus has the nitrogen oxide adsorbing material 5, the adsorbed substance desorbing means and the combustion device related to the adsorption, desorption and reduction of nitrogen oxide only in one exhaust passage (main exhaust passage).
  • the nitrogen oxide adsorption capacity can be maintained while being arranged. Therefore, an exhaust gas purification device with a low manufacturing cost is provided.
  • the exhaust gas purification device can remove particulate matter from the exhaust gas by including the filter member. Moreover, the capture capability of the filter member can be maintained by the operation of the adsorbing substance desorbing means.
  • the exhaust gas purification device includes the sulfur oxide adsorbent on the exhaust upstream side of the nitrogen oxide adsorbent, thereby allowing the sulfur oxide adsorbent to flow into the nitrogen oxide adsorbent. Can be prevented. Moreover, the adsorption
  • the branch exhaust passage for allowing the exhaust gas to flow as it is since the branch exhaust passage for allowing the exhaust gas to flow as it is is provided, the inflow of the exhaust gas to the main exhaust passage is shut off, and the nitrogen oxide adsorbent in the main exhaust passage Nitrogen oxides can be desorbed from.
  • the exhaust gas purifying apparatus has the nitrogen oxide adsorbing material 5, the adsorbed substance desorbing means and the combustion device related to the adsorption, desorption and reduction of nitrogen oxide only in one exhaust passage (main exhaust passage).
  • the nitrogen oxide adsorption capacity can be maintained while being arranged. Therefore, an exhaust gas purification device with a low manufacturing cost is provided.
  • the exhaust gas purification device can remove particulate matter from the exhaust gas by including a filter member. Moreover, the capture capability of the filter member can be maintained by the operation of the adsorbing substance desorbing means.
  • the exhaust gas purification device can prevent inflow of sulfur oxide into the nitrogen oxide adsorbing material by providing the sulfur oxide adsorbing material on the exhaust upstream side of the nitrogen oxide adsorbing material.
  • suction capability of the sulfur oxide of a sulfur oxide adsorbent can be maintained by the action
  • the adsorbing substance desorbing means is activated, an air flow is formed toward the exhaust upstream side, and sulfur oxide does not flow into the nitrogen oxide adsorbing material. That is, performance degradation due to sulfur oxide poisoning of the nitrogen oxide adsorbent is prevented.
  • FIG. 1 is a schematic view of an exhaust gas purification device (first embodiment).
  • FIG. It is the schematic of an exhaust-gas purification apparatus (2nd Embodiment). It is the schematic of an exhaust-gas purification apparatus (3rd Embodiment). It is the schematic of an exhaust-gas purification apparatus (4th Embodiment). It is the schematic of the conventional exhaust gas purification apparatus.
  • the exhaust gas purification apparatus 1 of 1st Embodiment is demonstrated using FIG.
  • the exhaust gas purification device 1 is a device connected to an engine side exhaust passage 100 of an internal combustion engine or combustion equipment.
  • An internal combustion engine or a combustion device burns a mixed gas of air and fuel to generate exhaust gas.
  • the exhaust gas contains nitrogen oxides (N0x), carbon monoxide (C0), hydrocarbons (HC), and the like as unburned substances.
  • the engine side exhaust passage 100 is an exhaust passage provided in the internal combustion engine or the combustion equipment. Exhaust gas generated by the internal combustion engine or the combustion equipment is discharged from the engine side exhaust passage 100.
  • FIG. 1 shows an engine-side exhaust passage 100, a main exhaust passage 2, a branch exhaust passage 3, and a merged exhaust passage 110 as exhaust gas passages.
  • the main exhaust passage 2 and the branch exhaust passage 3 are exhaust passages provided in the exhaust gas purification device 1.
  • the exhaust outlet 100 b of the engine side exhaust passage 100 is connected to the exhaust inlet 2 a of the main exhaust passage 2 and the exhaust inlet 3 a of the branch exhaust passage 3.
  • the exhaust outlet 2b of the main exhaust passage 2 and the exhaust outlet 3b of the branch exhaust passage 3 are connected to the merged exhaust passage 110a.
  • These exhaust passages 100, 2, 3 and 110 are passages cut off from outside air, and are constituted by pipes, for example.
  • the merged exhaust passage 110 may be an exhaust passage provided in the exhaust gas purification device 1 or an exhaust passage of an internal combustion engine or a combustion device.
  • the exhaust gas from the engine side exhaust passage 100 flows from the exhaust inlet 2a to the exhaust outlet 2b in the main exhaust passage 2, and flows from the exhaust inlet 3a to the exhaust outlet 3b in the branch exhaust passage 3. Therefore, in the following, the direction from the exhaust inlet 2a to the exhaust outlet 2b in the main exhaust passage 2 is the exhaust direction F2. Similarly, in the branch exhaust passage 3, the direction from the exhaust inlet 3a to the exhaust outlet 3b is the exhaust direction F3.
  • the exhaust gas purification device 1 includes a control device (electronic control unit) 10.
  • the control device 10 controls each device (described later) provided in the exhaust gas purification device 1.
  • the exhaust gas purification device 1 is provided with exhaust gas blocking means capable of blocking the exhaust gas at the exhaust inlets 2 a and 3 a of the main exhaust passage 2 and the branch exhaust passage 3.
  • gas shut-off valves 4A and 4B are provided at the exhaust inlets 2a and 3a, respectively.
  • the shutoff valve 4A blocks or allows the inflow of exhaust gas from the engine side exhaust passage 100 to the main exhaust passage 2.
  • the shutoff valve 4B blocks or allows the inflow of exhaust gas from the engine side exhaust passage 100 to the branch exhaust passage 3. Switching between shutoff and allowance in the shutoff valves 4A and 4B is performed under the control of the control device 10.
  • the exhaust gas blocking means may be a single switching valve that selectively switches the flow path of the exhaust gas communicating with the engine side exhaust passage 100 between the main exhaust passage 2 and the branch exhaust passage 3. This switching valve is disposed at the exhaust inlets 2 a and 3 a of the main exhaust passage 2 and the branch exhaust passage 3.
  • the exhaust gas purifying device 1 includes a nitrogen oxide adsorbing material 5, an adsorbing material desorbing means 6, and a combustion device 7 in the main exhaust passage 2.
  • the adsorbed substance desorbing means 6, the nitrogen oxide adsorbing material 5, and the combustion device 7 are arranged in this order from the upstream side to the downstream side in the exhaust direction F2.
  • the nitrogen oxide adsorbing material 5 is a material that temporarily adsorbs nitrogen oxide in an excess air atmosphere and desorbs the adsorbed nitrogen oxide in a temperature rising or reducing atmosphere.
  • excess air refers to a state where the excess air ratio (a value obtained by dividing the air-fuel ratio of the supplied mixed gas by the ideal air-fuel ratio) is greater than 1 in a mixed gas of air (oxygen) and fuel.
  • a state where the excess air ratio is smaller than 1 is a state where the fuel is excessive.
  • the reducing atmosphere refers to a gas in which the reducing agent is excessive and oxygen is insufficient when combustion (oxidation and reduction reaction) occurs.
  • nitrogen oxide when nitrogen oxide is desorbed from the nitrogen oxide adsorbent 5, there are the following three cases.
  • first case of desorption the nitrogen oxide adsorbing material 5 is placed in a temperature rising atmosphere.
  • second case of desorption is when the nitrogen oxide adsorbing material 5 is placed in a reducing atmosphere.
  • third case of desorption is when the nitrogen oxide adsorbing material 5 is placed in a temperature rising atmosphere and a reducing atmosphere.
  • the nitrogen oxide adsorbing material 5 also has a catalytic component having an oxidizing action.
  • the adsorbed substance desorbing means 6 is a desorbing means having an air supply means and making the air supplied from the air supply means a temperature rising or reducing atmosphere.
  • the adsorbed substance desorbing means 6 is a combustion apparatus in this embodiment.
  • the combustion apparatus includes air supply means, fuel supply means, and ignition means.
  • the adsorbed substance desorbing means 6 generates a combustion reaction under excess fuel conditions, thereby generating unburned substances (carbon monoxide and hydrocarbons) as a reducing agent and raising the temperature by the heat of the combustion reaction. Is realized.
  • the air supply means of the adsorbed substance detachment means 6 includes an air supply device 11, an air metering device 12, and an air nozzle 61.
  • the air supply device 11 takes in outside air and supplies it to the air metering device 12.
  • the air metering device 12 supplies the supplied air (outside air) to the air nozzle 61 after adjusting the air amount.
  • the air nozzle 61 is a nozzle that opens to a region A6 in the main exhaust passage 2.
  • the air supplied to the air nozzle 61 is injected into the main exhaust passage 2.
  • the control device 10 controls the air metering device 12 to adjust the amount of air supplied to the air nozzle 61.
  • the fuel supply means of the adsorbed substance desorbing means 6 includes a control device 10, a fuel tank 13, a fuel metering device 14, and a fuel nozzle 62.
  • Fuel is stored in the fuel tank 13.
  • the fuel metering device 14 supplies the fuel supplied from the fuel tank 13 to the fuel nozzle 62 after adjusting the amount of fuel.
  • the fuel nozzle 62 is a nozzle that opens to a region A6 in the main exhaust passage 2.
  • the region A6 is located on the exhaust upstream side of the nitrogen oxide adsorbing material 5.
  • the fuel supplied to the fuel nozzle 62 is injected into the main exhaust passage 2.
  • the control device 10 controls the fuel metering device 14 to adjust the amount of fuel supplied to the fuel nozzle 62.
  • the adsorbed substance desorbing means 6 Since the adsorbed substance desorbing means 6 is a combustion device, a temperature rising and reducing atmosphere is generated on the exhaust downstream side of the adsorbed substance desorbing means 6. The temperature rising atmosphere is generated by the heat of combustion of the mixed gas. The reducing atmosphere is generated when unburned substances (carbon monoxide, hydrocarbons) are generated by the combustion of the mixed gas. Therefore, the adsorbed substance desorbing means 6 has air supply means and is means for raising the temperature of the air supplied from the air supply means to a temperature-reducing or reducing atmosphere.
  • the position of the adsorbed substance desorbing means 6 in the main exhaust passage 2 indicates the positions of the air nozzle 61, the combustion nozzle 62 and the spark plug 63, precisely.
  • the air nozzle 61, the combustion nozzle 62, and the spark plug 63 are elements that are directly related to the main exhaust passage 2 in the adsorbed material detachment means 6.
  • the adsorbed substance desorbing means 6 is not limited to the combustion apparatus as described above.
  • the adsorbed substance desorbing means 6 only needs to be provided with an air supply means and can provide either one of a temperature rise or a reducing atmosphere.
  • the air supply means is necessary for blowing air in the main exhaust passage 2 when the exhaust inlet 2a is closed.
  • Combustion device 7 includes air supply means, fuel supply means, and spark plug 63.
  • the combustion device 7 is operated under an excess air condition, and oxidizes and removes the reducing agent (unburned material) that has passed through the nitrogen oxide adsorbent 5 while remaining unreacted.
  • the reducing agent unburned material
  • nitrogen oxide is reduced and removed in this excessive fuel combustion region.
  • the combustion region generated by the combustion device 7 is a so-called two-stage combustion mode in which the combustion overcombustion region and the air overcombustion region are clearly separated, the action of removing nitrogen oxides and unburned substances is effective. To be realized.
  • the nitrogen oxide adsorbing material 5 when the oxidation catalyst component contained in the nitrogen oxide adsorbing material 5 is a noble metal such as Pt, Rh, Pd, the nitrogen oxide adsorbing material 5 has a reducing catalyst component that reduces nitrogen oxide in a reducing atmosphere. Will have. In this case, most of the nitrogen oxides are reduced and removed when they are desorbed from the nitrogen oxide adsorbing material 5, so that the nitrogen oxide removing action is more effectively realized.
  • a noble metal such as Pt, Rh, Pd
  • the air supply means of the combustion device 7 is the same as the air supply means of the adsorbed substance desorbing means 6.
  • the air supply means of the combustion device 7 includes an air supply device 11, an air metering device 12, and an air nozzle 71. That is, the air nozzle 61 of the air supply unit of the adsorbed substance detaching unit 6 is replaced with the air nozzle 71 in the air supply unit of the combustion device 7.
  • the air nozzle 61 opens in a region A7 in the main exhaust passage 2.
  • the region A7 is located on the exhaust downstream side of the nitrogen oxide adsorbing material 5.
  • the fuel supply means of the combustion device 7 is the same as the fuel supply means of the adsorbed substance desorbing means 6.
  • the fuel supply means of the combustion device 7 includes a fuel tank 13, a fuel metering device 14, and a fuel nozzle 72. That is, the fuel nozzle 62 of the air supply means of the adsorbed substance detaching means 6 is replaced with the fuel nozzle 72 in the fuel supply means of the combustion device 7.
  • the fuel nozzle 62 opens in a region A7 in the main exhaust passage 2.
  • the ignition means of the combustion device 7 is the same as the ignition means of the adsorbed substance desorbing means 6.
  • the ignition means of the combustion device 7 is a spark plug 73, and is a device that performs ignition in a region A 7 in the main exhaust passage 2.
  • the exhaust gas purification device 1 is not provided with a device for processing exhaust gas in the branch exhaust passage 3. Therefore, the exhaust gas supplied from the engine-side exhaust passage 100 to the branch exhaust passage 3 is discharged as it is from the exhaust outlet 3 b of the branch exhaust passage 3.
  • control device 10 operates the exhaust gas purification device 1.
  • the operation in which the control device 10 operates the exhaust gas purification device 1 includes a normal operation and a regeneration operation.
  • the normal operation means an operation in which exhaust gas discharged from the engine side exhaust passage 100 such as an internal combustion engine is passed through the main exhaust passage 2 and nitrogen oxide contained in the exhaust gas is adsorbed to the nitrogen oxide adsorbing material 5. .
  • the control device 10 opens the shutoff valve 4A and closes the shutoff valve 4B. At this time, the control device 10 does not operate the adsorbed substance desorbing means 6 and the combustion device 7.
  • the regeneration operation means an operation in which the nitrogen oxide adsorbed on the nitrogen oxide adsorbing material 5 in the normal operation is desorbed from the nitrogen oxide adsorbing material 5 and then reduced to nitrogen to make it harmless.
  • the control device 10 closes the shutoff valve 4A and opens the shutoff valve 4B. Further, the control device 10 operates the adsorbed substance detaching means 6 and the combustion device 7.
  • the control device 10 starts the operation of the exhaust gas purification device 1 accordingly. At this time, the control device 10 starts normal operation.
  • the shutoff valve 4A is opened, the exhaust gas is supplied to the main exhaust passage 2 and flows in the main exhaust passage 2 along the discharge direction F2. On the other hand, the exhaust gas does not flow into the branch exhaust passage 3 by closing the shutoff valve 4B.
  • nitrogen oxides contained in the exhaust gas are adsorbed by the nitrogen oxide adsorbing material 5. Then, nitrogen oxides are removed from the exhaust gas. Further, since the nitrogen oxide adsorbing material 5 has an oxidation catalyst component, carbon monoxide and hydrocarbons contained in the exhaust gas are oxidized. Carbon monoxide and hydrocarbons are oxidized and detoxified by carbon dioxide and water. Then, carbon monoxide and hydrocarbons are removed from the exhaust gas.
  • the adsorption capacity of the nitrogen oxide adsorbing material 5 decreases. In order to maintain the adsorption capacity of the nitrogen oxide adsorbing material 5, it is necessary to desorb nitrogen oxide from the nitrogen oxide adsorbing material 5.
  • the control device 10 performs a normal operation until the amount of nitrogen oxide adsorbed on the nitrogen oxide adsorbing material 5 reaches a predetermined amount or for a predetermined fixed time.
  • the time during which normal operation is performed is defined as normal operation time.
  • the control device 10 interrupts the normal operation and starts the regeneration operation. Exhaust gas does not flow into the main exhaust passage 2 by closing the shutoff valve 4A. On the other hand, when the shutoff valve 4B is opened, the exhaust gas is supplied to the branch exhaust passage 3 and flows in the branch exhaust passage 3 along the discharge direction F3.
  • the control device 10 operates the adsorbed substance desorbing means 6 under the excessive fuel condition.
  • a mixed gas of fuel and air is generated in the region A6, and then this mixed gas is burned.
  • the post-combustion gas generated by burning the mixed gas contains carbon monoxide and hydrocarbons as unburned substances. Carbon monoxide and hydrocarbons act as nitrogen oxide reducing agents.
  • the post-combustion gas is heated due to the heat of combustion. This combusted gas is sent to the exhaust downstream side when air is injected by the air nozzle 61.
  • the post-combustion gas generates a reducing atmosphere and a temperature rising atmosphere around the nitrogen oxide adsorbing material 5.
  • the nitrogen oxide adsorbed on the nitrogen oxide adsorbing material 5 is desorbed from the nitrogen oxide adsorbing material 5.
  • the material of the nitrogen oxide adsorbing material 5 is a noble metal such as Pt, the desorbed nitrogen oxide is immediately reduced to nitrogen.
  • the control device 10 operates the combustion device 7 under the excessive fuel condition at the same time as or after the operation of the adsorbed substance desorbing means 6. By the operation of the combustion device 7, after the mixed gas of fuel and air is generated in the region A7, this mixed gas is burned.
  • the post-combustion gas containing nitrogen oxides passes through the region A7.
  • the burned gas containing nitrogen oxides and the like is also burned in the region A7.
  • nitrogen oxides and the like contained in the gas after combustion are reduced using the fuel and unburned substances (carbon monoxide and hydrocarbons) as a reducing agent, and change to nitrogen.
  • the unburned matter is oxidized by the combustion reaction and changes to carbon dioxide and water.
  • gas that has undergone twice combustion is discharged, from which nitrogen oxides are removed and carbon monoxide and carbonized carbon that are unburned substances. Hydrogen has also been removed. That is, the gas from which harmful substances have been removed is discharged from the main exhaust passage 2.
  • the control device 10 performs the regeneration operation until the amount of nitrogen oxide adsorbed on the nitrogen oxide adsorbing material 5 becomes 0 (or a small constant value) or for a predetermined fixed time.
  • the time during which the regeneration operation is executed is defined as the regeneration operation time.
  • the control device 10 continues to operate the adsorbed substance desorbing means 6 and the combustion device 7.
  • nitrogen oxide is removed from the nitrogen oxide adsorbing material 5 and the adsorption performance of the nitrogen oxide adsorbing material 5 is regenerated.
  • the control device 10 interrupts the regeneration operation and starts the normal operation again. Thereafter, the control device 10 alternately repeats the normal operation and the regeneration operation.
  • exhaust gas is discharged through the branch exhaust passage 3 during the regeneration operation.
  • the exhaust gas is discharged from the exhaust gas purification device 1 in a state where nitrogen oxides contained in the exhaust gas are not removed.
  • the ratio of the regeneration operation time to the normal operation time is set to be small.
  • the normal operation time is set as a time during which the nitrogen oxide adsorbing material 5 can exhibit a certain level of adsorption performance. For this reason, even if the operating condition of the exhaust gas purification device 1 is changed, the ratio of the normal operation time (normal operation time / (normal operation time + regeneration operation time)) cannot be shortened.
  • the regeneration operation time is set as a time required for the nitrogen oxide adsorbing material 5 to be regenerated.
  • the speed of regeneration of the nitrogen oxide adsorbing material 5 can be shortened by changing the operating conditions of the adsorbed substance desorbing means 6 and the combustion apparatus 7 (setting of fuel and air injection amounts per unit time, etc.). is there. Further, by reducing the ratio of the regeneration operation time to the normal operation time, the reduction rate of nitrogen oxides contained in the exhaust gas is maintained high.
  • the exhaust gas purification apparatus 1 of the first embodiment exhibits the following effects.
  • the branch exhaust passage 3 for allowing the exhaust gas to flow as it is is provided, the inflow of the exhaust gas to the main exhaust passage 2 is cut off, and the nitrogen oxide is adsorbed from the nitrogen oxide adsorbing material 5 in the main exhaust passage 2. Can be desorbed.
  • the exhaust gas purifying apparatus 1 is configured so that the nitrogen oxide adsorbing material 5, the adsorbed substance desorbing means 6 and the combustion device 7 related to the adsorption, desorption and reduction of nitrogen oxide are separated into one exhaust passage (main exhaust passage). The adsorption ability of nitrogen oxides can be maintained while being arranged only in 2). Therefore, an exhaust gas purification device with a low manufacturing cost is provided.
  • the exhaust gas purification apparatus 1 of 2nd Embodiment is demonstrated using FIG.
  • the exhaust gas purification device 1 of the second embodiment is further provided with a filter member 8 in addition to the exhaust gas purification device 1 of the first embodiment.
  • the filter member 8 is disposed in the main exhaust passage 2 on the exhaust downstream side of the combustion device 7.
  • the filter member 8 is a member capable of capturing particulate matter contained in the exhaust gas.
  • the particulate matter is fine particles of carbon, hydrocarbons, nitrates, and the like generated by incomplete combustion of fuel.
  • the operation in which the control device 10 operates the exhaust gas purification device 1 includes the filter regeneration operation and the filter normal operation in addition to the normal operation and the regeneration operation.
  • the filter regeneration operation means an operation in which the particulate matter captured by the filter member 8 is oxidized and removed.
  • the control device 10 operates the combustion device 7.
  • a combustion reaction occurs on the exhaust downstream side of the region A7 and the region A7.
  • the particulate matter (carbon) captured by the filter member 8 is oxidized and removed.
  • the combustion device 7 generates and burns a mixed gas containing excess air even in the filter regeneration operation.
  • Normal filter operation refers to operation when filter regeneration operation is not executed. That is, in the normal filter operation, the control device 10 does not operate the combustion device 7.
  • the control device 10 performs normal filter operation until the trapped amount of the particulate matter by the filter member 8 reaches a predetermined amount or for a predetermined fixed time.
  • the time during which the normal filter operation is executed is defined as the normal filter operation time.
  • the detection of the capture amount is possible by providing means for detecting the capture amount of the filter member 8.
  • pressure sensors that detect the pressure in the main exhaust passage 2 are provided on the exhaust upstream side and exhaust downstream side of the filter member 8 as means for detecting the amount of capture.
  • the degree of clogging of the filter member 8 changes according to the amount of trapping, and the magnitude of the pressure difference between the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the filter member 8 changes. For this reason, it is possible to specify the capture amount from the magnitude of this pressure difference.
  • Filter regeneration operation and normal filter operation are performed at different timings from normal operation and regeneration operation.
  • the filter regeneration operation and the regeneration operation are both operations under an excess air condition, the normal operation and the regeneration operation may be performed at the same timing.
  • the exhaust gas purification apparatus 1 of the second embodiment further exhibits the following effects.
  • the exhaust gas purification device 1 includes the filter member 8, particulate matter can be removed from the exhaust gas. Further, the capture capability of the filter member 8 can be maintained by the operation of the adsorbed substance desorbing means 6.
  • the exhaust gas purification apparatus 1 of 3rd Embodiment is demonstrated using FIG.
  • the exhaust gas purification apparatus 1 of the third embodiment is further provided with a sulfur oxide adsorbing material 9 in addition to the exhaust gas purification apparatus 1 of the second embodiment.
  • the exhaust gas contains sulfur oxides.
  • the sulfur oxide adsorbent 9 relates to the removal of sulfur oxide contained in the exhaust gas.
  • the sulfur oxide adsorbing material 9 is arranged in the main exhaust passage 2 on the exhaust upstream side of the nitrogen oxide adsorbing material 5 and on the exhaust downstream side of the adsorbing substance desorbing means 6.
  • the sulfur oxide adsorbing material 9 is a material that temporarily adsorbs sulfur oxide in an excess air atmosphere and desorbs the adsorbed sulfur oxide in a temperature rising or reducing atmosphere.
  • the adsorption and desorption actions in the sulfur oxide adsorbent 9 are the same as the adsorption and desorption actions in the nitrogen oxide adsorbent 5.
  • nitrogen oxides contained in the exhaust gas are adsorbed by the nitrogen oxide adsorbing material 5. Further, the sulfur oxide contained in the exhaust gas is adsorbed by the sulfur oxide adsorbing material 9. Then, sulfur oxide is removed from the exhaust gas.
  • the control device 10 operates the adsorbed substance desorbing means 6.
  • the post-combustion gas is sent to the exhaust downstream side of the region A6.
  • This post-combustion gas generates a reducing atmosphere and a temperature rising atmosphere around the nitrogen oxide adsorbing material 5, and also generates a reducing atmosphere and a temperature rising atmosphere around the sulfur oxide adsorbing material 9.
  • the sulfur oxide adsorbed on the sulfur oxide adsorbing material 9 is desorbed from the sulfur oxide adsorbing material 9. For this reason, in the regeneration operation of the nitrogen oxide adsorbent 5, the adsorption capacity of the sulfur oxide adsorbent 9 is also regenerated.
  • the nitrogen oxide adsorbing material 5 is also placed in a temperature rising or reducing atmosphere, adsorption of sulfur oxide to the nitrogen oxide adsorbing material 5 is prevented.
  • the exhaust gas purification apparatus 1 of the third embodiment further exhibits the following effects.
  • the exhaust gas purifying device 1 can prevent the inflow of sulfur oxide into the nitrogen oxide adsorbing material 5 by providing the sulfur oxide adsorbing material 9 on the exhaust upstream side of the nitrogen oxide adsorbing material 5. Moreover, the adsorption capability of the sulfur oxide adsorbent 9 can be maintained by the operation of the adsorbed substance desorbing means 5. In addition, when the sulfur oxide is desorbed, the nitrogen oxide adsorbing material 5 is also placed in a temperature rising or reducing atmosphere, so that the sulfur oxide does not adhere to the nitrogen oxide adsorbing material 5. That is, performance degradation due to sulfur oxide poisoning of the nitrogen oxide adsorbing material 5 is prevented.
  • the exhaust gas purification apparatus 1 of 4th Embodiment is demonstrated using FIG.
  • the exhaust gas purification device 1 of the fourth embodiment is the same in terms of the device configuration as compared to the exhaust gas purification device 1 of the third embodiment, but is different in the arrangement configuration.
  • the first difference is the arrangement of the exhaust gas blocking means.
  • the second difference is the arrangement configuration of the nitrogen oxide adsorbing material 5, the adsorbed substance desorbing means 6, the combustion device 7, the filter member 8 and the sulfur oxide adsorbing material 9 in the main exhaust passage 2.
  • the control content of the control device 10 is changed by changing the arrangement configuration. Therefore, the third difference is the control content of the control device 10.
  • shut-off valves 4A and 4B which are exhaust gas shut-off means, are provided at the exhaust outlet 2b of the main exhaust passage 2 and the exhaust inlet 3a of the branch exhaust passage 3, respectively.
  • the filter member 8 in the main exhaust passage 2, along the exhaust direction F2 (from the exhaust upstream side to the downstream side), the filter member 8, the combustion device 7, the sulfur oxide adsorbing material 9, and the nitrogen oxide adsorption
  • the material 5, the adsorbed substance detaching means 6, and the shutoff valve 4A are arranged in this order.
  • the exhaust gas purification device 1 of the fourth embodiment includes a nitrogen oxide adsorbing material 5, a sulfur oxide adsorbing material 9 and a filter member 8.
  • the control device 10 of the fourth embodiment repeatedly performs the normal operation and the regeneration operation, and repeatedly performs the filter normal operation and the filter regeneration operation.
  • the direction of the air flow passing through the nitrogen oxide adsorbent 5 and the sulfur oxide adsorbent 9 changes in the reverse direction in the main exhaust passage 2 between the normal operation and the regeneration operation.
  • the direction of the air flow passing through the nitrogen oxide adsorbing material 5 and the sulfur oxide adsorbing material 9 is always the same.
  • the gas flow path is the same as in the first to third embodiments.
  • the control device 10 opens the shutoff valve 4A and closes the shutoff valve 4B.
  • the shutoff valve 4A When the shutoff valve 4A is opened, the exhaust gas from the engine side exhaust passage 100 flows in the main exhaust passage 2 along the discharge direction F2, and then is discharged to the merged exhaust passage 110.
  • the exhaust gas does not flow into the branch exhaust passage 3 by closing the shutoff valve 4B.
  • the exhaust gas passes through the filter member 8, the sulfur oxide adsorbent 9 and the nitrogen oxide adsorbent 5 in this order in the main exhaust passage 2. For this reason, the sulfur oxide in the exhaust gas is removed by the sulfur oxide adsorbing material 9. Particulate matter in the exhaust gas is removed by the filter member 8. Nitrogen oxides in the exhaust gas are removed by the nitrogen oxide adsorbing material 5.
  • the adsorbed substance desorbing means 6 and the combustion apparatus 7 are provided with an air supply means. An air flow in the reverse direction FR is generated. Then, the gas generated by the adsorbed substance desorbing means 6 and the combustion device 7 flows along the reverse direction FR in the main exhaust passage 2, merges with the exhaust gas at the exhaust outlet 100 b, and passes through the branch exhaust passage 3. After flowing along the exhaust direction F3, the exhaust gas is discharged into the merged exhaust passage 110.
  • the post-combustion gas generated in the region A6 by the adsorbed substance desorbing means 6 is in the main exhaust passage 2 along the reverse direction FR, the nitrogen oxide adsorbent 5, the sulfur oxide adsorbent 9, It passes through the combustion device 7 and the filter member 8 in order. For this reason, after nitrogen oxide is desorbed from the nitrogen oxide adsorbent 5, it is reduced to nitrogen by the combustion device 7 and rendered harmless. Sulfur oxide is desorbed from the sulfur oxide adsorbing material 9. In this way, the nitrogen oxide adsorbing material 5 and the sulfur oxide adsorbing material 9 are regenerated.
  • the filter regeneration operation the excessive air-burned gas generated in the region A7 by the combustion device 7 flows along the reverse direction FR in the main exhaust passage 2 and passes through the filter member 8.
  • the particulate matter captured by the filter member 8 is burned and rendered harmless. In this way, the filter member 8 is regenerated.
  • the ratio of the regeneration operation time to the normal operation time is set to be small.
  • the exhaust gas purification device 1 of the fourth embodiment exhibits the following effects.
  • the branch exhaust passage 3 for allowing the exhaust gas to flow as it is is provided, the inflow of the exhaust gas to the main exhaust passage 2 is cut off, and the nitrogen oxide is adsorbed from the nitrogen oxide adsorbing material 5 in the main exhaust passage 2. Can be desorbed.
  • the exhaust gas purifying apparatus 1 is configured so that the nitrogen oxide adsorbing material 5, the adsorbed substance desorbing means 6 and the combustion device 7 related to the adsorption, desorption and reduction of nitrogen oxide are separated into one exhaust passage (main exhaust passage). The adsorption ability of nitrogen oxides can be maintained while being arranged only in 2). Therefore, an exhaust gas purification device with a low manufacturing cost is provided.
  • the exhaust gas purification device 1 includes the filter member 8 so that particulate matter can be removed from the exhaust gas. Further, the capture capability of the filter member 8 can be maintained by the operation of the combustion device 7.
  • the exhaust gas purification device 1 can prevent the inflow of sulfur oxide into the nitrogen oxide adsorbing material 5 by providing the sulfur oxide adsorbing material 9 on the exhaust upstream side of the nitrogen oxide adsorbing material 5.
  • the adsorption capability of the sulfur oxide adsorbing material 9 can be maintained by the operation of the adsorbing substance detaching means 6.
  • an air flow (a flow of the gas after combustion in the reverse direction FR) is formed toward the exhaust upstream side, and sulfur oxide flows into the nitrogen oxide adsorbing material 5. do not do. That is, performance degradation due to sulfur oxide poisoning of the nitrogen oxide adsorbing material 5 is prevented.
  • the present invention can be applied to an apparatus for purifying exhaust gas of an internal combustion engine such as a diesel engine, a gas engine, a gasoline engine or a gas turbine engine, or a combustion device such as an incinerator or a boiler.
  • an internal combustion engine such as a diesel engine, a gas engine, a gasoline engine or a gas turbine engine, or a combustion device such as an incinerator or a boiler.

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Abstract

　排気ガス浄化装置１において、機関側排気通路１００に接続される主排気通路２及び分岐排気通路３を備え、主排気通路２及び分岐排気通路３の排気入口２ａ、３ａに、排気ガスを遮断可能な遮断弁４Ａ、４Ｂを備え、主排気通路２内に、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５と、窒素酸化物吸着材５より排気上流側に配置され、空気ノズル６１を有すると共に、空気ノズル６１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６と、窒素酸化物吸着材５より排気下流側に配置され、空気ノズル７１、燃料ノズル７２及び着火ノズル７３から構成される燃焼装置７と、を備え、分岐排気通路３の排気出口３ａからは、機関側排気通路１００からの排気ガスがそのまま排出される。

Description

排気ガス浄化装置
　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２０２ａ、２０２ｂのそれぞれに、窒素酸化物吸着材２０４と、吸着物質脱離手段２０３と、燃焼装置２０５と、が設けられている。内燃機関等からの排気ガスは、一部の分岐排気通路２０２ａ（又は２０２ｂ）にのみ供給され、他の分岐排気通路２０２ｂ（又は２０２ａ）には供給されない。そして、排気ガスの供給された分岐排気通路２０２ａでは、窒素酸化物が窒素酸化物吸着材２０４に吸着されて除去されると共に、窒素酸化物吸着材２０４の有する酸化触媒により、一酸化炭素及び炭化水素が、二酸化炭素や水に酸化される。一方、排気ガスの供給が遮断された分岐排気通路２０２ｂでは、吸着物質脱離手段２０３により窒素酸化物吸着材２０４から窒素酸化物から脱離され、脱離された窒素酸化物が燃焼装置２０５により窒素に還元される。つまり、一部の分岐排気通路２０２ａでは、窒素酸化物を窒素酸化物吸着材２０４に吸着させる通常運転が行われ、同時に、他の分岐排気通路２０２ｂでは、窒素酸化物を吸着材２０４から脱離させる再生運転が行われ、窒素酸化物吸着材２０４の吸着能力の維持が図られている。
　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、空気過剰条件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
　窒素酸化物吸着材の吸着能力を維持するため、図５に示される排気ガス浄化装置では、複数の分岐排気通路のそれぞれに、有害成分の除去に関わる手段（吸着剤、脱離手段、燃焼装置）が配置されている。このため、排気ガス浄化装置の製造コストが高くなる不具合があった。
　本発明は、製造コストの低い排気ガス浄化装置を提供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排気ガス浄化装置において、
　前記機関側排気通路に接続される主排気通路及び分岐排気通路と、
　前記主排気通路及び前記分岐排気通路の排気入口で、排気ガスを遮断可能な排気ガス遮断手段と、
　前記主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、
　前記主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、
　前記主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、
　を備え、
　前記分岐排気通路は、前記機関側排気通路からの排気ガスが処理されずにそのまま排出されるように構成されている、
　ことを特徴とする。
　前記第１発明は、次の構成（ａ）、（ｂ）を採用することが好ましい。
（ａ）前記主排気通路内で前記燃焼装置の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を、備えている。
（ｂ）前記主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を、備えている。
　本願の第２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排気ガス浄化装置において、
　前記排気通路に接続される主排気通路及び分岐排気通路と、
　前記主排気通路の排気出口及び前記分岐排気通路の排気入口で、それぞれ、排気ガスを遮断可能な排気ガス遮断手段と、
　前記主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、
　前記主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、空気供給手段を有すると共に、前記窒素酸化物吸着材に対応して、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、
　前記主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、硫黄酸化物を吸着可能な硫黄酸化物吸着材と、
　前記主排気通路内で前記硫黄酸化物吸着材より排気上流側に配置され、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、
　前記主排気通路内で前記燃焼装置より排気上流側に配置され、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、
　通常運転と再生運転とを行う制御装置と、
　を備え、
　前記分岐排気通路が、前記機関側排気通路からの排気ガスが処理されずにそのまま排出されるように構成されており、
　前記制御装置が、前記通常運転において、前記排気ガス遮断手段により前記主排気通路の排気出口を開放かつ前記分岐排気通路の排気入口を閉鎖して、排気ガスを主排気通路に沿って流すようにし、
　前記制御装置が、前記再生運転において、前記排気ガス遮断手段により前記主排気通路の排気出口を閉鎖かつ前記分岐排気通路の排気入口を開放し、前記吸着物質脱離手段及び前記燃焼装置を作動させて、前記排気ガス遮断手段及び前記燃焼装置の空気供給手段が発生させた空気流を、前記主排気通路内での排気ガスの流れ方向とは逆方向に流すようにする、
　ことを特徴とする。
　本願の第１発明によれば、排気ガスをそのまま流すための分岐排気通路が設けられているので、主排気通路への排気ガスの流入を遮断して、主排気通路内で窒素酸化物吸着材から窒素酸化物を脱離させることができる。このため、排気ガス浄化装置は、窒素酸化物の吸着、脱離及び還元に係る、窒素酸化物吸着材５、吸着物質脱離手段及び燃焼装置を、１つの排気通路（主排気通路）にのみ配置しながら、窒素酸化物の吸着能力を維持できる。したがって、製造コストの低い排気ガス浄化装置が提供される。
　更に、構成（ａ）によれば、排気ガス浄化装置は、フィルター部材を備えることより、粒子状物質を排気ガスより除去できる。また、吸着物質脱離手段の作動により、フィルター部材の捕獲能力を維持できる。
　更に、構成（ｂ）によれば、排気ガス浄化装置は、窒素酸化物吸着材の排気上流側に、硫黄酸化物吸着材を備えることより、窒素酸化物吸着材への硫黄酸化物の流入を防止できる。また、吸着物質脱離手段の作動により、硫黄酸化物吸着材の硫黄酸化物の吸着能力を維持できる。しかも、硫黄酸化物が脱離したときは、窒素酸化物吸着材も昇温又は還元雰囲気に置かれるため、窒素酸化物吸着材に硫黄酸化物が付着しない。つまり、窒素酸化物吸着材の硫黄酸化物の被毒による性能劣化が防止される。
　本願の第２発明によれば、排気ガスをそのまま流すための分岐排気通路が設けられているので、主排気通路への排気ガスの流入を遮断して、主排気通路内で窒素酸化物吸着材から窒素酸化物を脱離させることができる。このため、排気ガス浄化装置は、窒素酸化物の吸着、脱離及び還元に係る、窒素酸化物吸着材５、吸着物質脱離手段及び燃焼装置を、１つの排気通路（主排気通路）にのみ配置しながら、窒素酸化物の吸着能力を維持できる。したがって、製造コストの低い排気ガス浄化装置が提供される。
　更に、排気ガス浄化装置は、フィルター部材を備えることより、粒子状物質を排気ガスより除去できる。また、吸着物質脱離手段の作動により、フィルター部材の捕獲能力を維持できる。
　更に、排気ガス浄化装置は、窒素酸化物吸着材の排気上流側に、硫黄酸化物吸着材を備えることより、窒素酸化物吸着材への硫黄酸化物の流入を防止できる。また、吸着物質脱離手段の作動により、硫黄酸化物吸着材の硫黄酸化物の吸着能力を維持できる。特に、吸着物質脱離手段が作動するときに、排気上流側へ向けて空気流が形成され、窒素酸化物吸着材に硫黄酸化物が流入しない。つまり、窒素酸化物吸着材の硫黄酸化物の被毒による性能劣化が防止される。
排気ガス浄化装置の概略図である（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）。 排気ガス浄化装置の概略図である（第３実施形態）。 排気ガス浄化装置の概略図である（第４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　主排気通路
　２ａ　排気入口
　２ｂ　排気出口
　３　分岐排気通路
　３ａ　排気入口
　３ｂ　排気出口
　４Ａ、４Ｂ　遮断弁
　５　窒素酸化物吸着材
　６　吸着物質脱離手段
　７　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
［第１実施形態］
　図１を用いて、第１実施形態の排気ガス浄化装置１が説明される。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気体を燃焼させて、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、主排気通路２及び分岐排気通路３と、合流排気通路１１０と、が示されている。主排気通路２及び分岐排気通路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、主排気通路２の排気入口２ａ及び分岐排気通路３の排気入口３ａに接続されている。主排気通路２の排気出口２ｂ及び分岐排気通路３の排気出口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。
　機関側排気通路１００からの排気ガスは、主排気通路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。したがって、以下では、主排気通路２について、排気入口２ａから排気出口２ｂへと向かう方向が、排気方向Ｆ２である。同じく、分岐排気通路３について、排気入口３ａから排気出口３ｂへと向かう方向が、排気方向Ｆ３である。
　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、主排気通路２及び分岐排気通路３の排気入口２ａ、３ａに、排気ガスを遮断可能な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、排気入口２ａ、３ａのそれぞれに、ガスの遮断弁４Ａ、４Ｂが設けられている。遮断弁４Ａは、機関側排気通路１００から主排気通路２への排気ガスの流入を、遮断又は許容する。同じく、遮断弁４Ｂは、機関側排気通路１００から分岐排気通路３への排気ガスの流入を、遮断又は許容する。遮断弁４Ａ、４Ｂにおけ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、機関側排気通路１００に連通する排気ガスの流路を、主排気通路２及び分岐排気通路３の間で択一的に切替える単一の切替弁でもよい。この切替弁は、主排気通路２及び分岐排気通路３の排気入口２ａ、３ａに配置される。
　排気ガス浄化装置１は、主排気通路２内に、窒素酸化物吸着材５と、吸着物質脱離手段６と、燃焼装置７と、を備えている。排気方向Ｆ２の上流側から下流側に向けて、吸着物質脱離手段６、窒素酸化物吸着材５、燃焼装置７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）及び燃料の混合気体において、空気過剰率（供給された混合気体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。
　また、窒素酸化物吸着材５から窒素酸化物が脱離する場合には、次の３つの場合がある。脱離の第１の場合は、窒素酸化物吸着材５が、昇温雰囲気に置かれた場合である。脱離の第２の場合は、窒素酸化物吸着材５が、還元雰囲気に置かれた場合である。脱離の第３の場合は、窒素酸化物吸着材５が、昇温雰囲気かつ還元雰囲気に置かれた場合、である。
　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又は還元雰囲気にする脱離手段である。
　吸着物質脱離手段６は、本実施形態では、燃焼装置である。燃焼装置は、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、吸着物質脱離手段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。
　吸着物質脱離手段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、主排気通路２内の領域Ａ６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、主排気通路２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。
　吸着物質脱離手段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、主排気通路２内の領域Ａ６に開口したノズルである。領域Ａ６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、主排気通路２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。
　吸着物質脱離手段６の着火手段は、点火プラグ６３である。点火プラグ６３は、主排気通路２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、主排気通路２内の領域Ａ６に、混合ガスが生成されている。点火プラグ６３は、この混合ガスを着火して、燃焼させる。
　吸着物質脱離手段６は、燃焼装置であるので、吸着物質脱離手段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、混合ガスの燃焼の熱により発生する。還元雰囲気は、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、吸着物質脱離手段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又は還元雰囲気にする手段である。
　なお、主排気通路２における吸着物質脱離手段６の位置は、正確には、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。空気ノズル６１、燃焼ノズル６２及び点火プラグ６３が、吸着物質脱離手段６において、主排気通路２に直接係りのある要素である。
　なお、吸着物質脱離手段６は、上述したような燃焼装置に限定されない。吸着物質脱離手段６は、空気供給手段を備え、昇温又は還元雰囲気のいずれか一方を提供できれば良い。空気供給手段は、排気入口２ａが閉鎖された際に主排気通路２内で送風するために必要である。
　燃焼装置７は、空気供給手段と、燃料供給手段と、点火プラグ６３と、で構成される。燃焼装置７は、空気過剰条件で運転され、未反応のまま窒素酸化物吸着材５を通過した還元剤（未燃物）を酸化して除去する。なお、燃焼装置７が発生させる燃焼火炎内には局所的に燃料過剰の燃焼領域が存在するので、この燃料過剰の燃焼領域で窒素酸化物が還元されて除去される。特に、燃焼装置７が発生させる燃焼領域が、燃焼過剰燃焼領域と空気過剰燃焼領域とに明確に分離された所謂２段燃焼形態である場合、窒素酸化物及び未燃物の除去作用が効果的に実現される。更に、窒素酸化物吸着材５に含まれる酸化触媒成分が、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄなどの貴金属である場合、窒素酸化物吸着材５は、還元雰囲気で窒素酸化物を還元する還元触媒成分をも有することになる。この場合、窒素酸化物は、窒素酸化物吸着材５から脱離すると大部分が還元されて除去されるため、窒素酸化物の除去作用がより一層効果的に実現される。
　燃焼装置７の空気供給手段も、吸着物質脱離手段６の空気供給手段と同様である。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、吸着物質脱離手段６の空気供給手段の空気ノズル６１が、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６１は、主排気通路２内の領域Ａ７に開口している。領域Ａ７は、窒素酸化物吸着材５の排気下流側に位置している。
　燃焼装置７の燃料供給手段も、吸着物質脱離手段６の燃料供給手段と同様である。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、吸着物質脱離手段６の空気供給手段の燃料ノズル６２が、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、主排気通路２内の領域Ａ７に開口している。
　燃焼装置７の着火手段も、吸着物質脱離手段６の着火手段と同様である。燃焼装置７の着火手段は、点火プラグ７３であり、主排気通路２内の領域Ａ７で着火を行う装置である。
　一方、排気ガス浄化装置１は、分岐排気通路３内には、排気ガスの処理に係る装置を、備えていない。このため、機関側排気通路１００から分岐排気通路３に供給された排気ガスは、分岐排気通路３の排気出口３ｂから、そのまま排出される。
［第１実施形態の作動］
　次に、排気ガス浄化装置１の作動が説明される。ここで、制御装置１０が、排気ガス浄化装置１を作動させる。制御装置１０が排気ガス浄化装置１を作動させる運転には、通常運転と、再生運転と、がある。
　通常運転は、内燃機関等の機関側排気通路１００から排出される排気ガスを主排気通路２に通し、該排気ガスに含まれる窒素酸化物を窒素酸化物吸着材５に吸着させる運転を意味する。通常運転では、制御装置１０は、遮断弁４Ａを開放すると共に、遮断弁４Ｂを閉鎖する。このとき、制御装置１０は、吸着物質脱離手段６及び燃焼装置７を作動させない。
　再生運転は、通常運転により窒素酸化物吸着材５に吸着した窒素酸化物を、窒素酸化物吸着材５から脱離させた後、窒素に還元して無害化する運転を意味する。再生運転では、制御装置１０は、遮断弁４Ａを閉鎖すると共に、遮断弁４Ｂを開放する。また、制御装置１０は、吸着物質脱離手段６及び燃焼装置７を作動させる。
　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。このとき、制御装置１０は、通常運転を開始する。遮断弁４Ａが開放されることにより、排気ガスは、主排気通路２に供給され、排出方向Ｆ２に沿って主排気通路２内を流れる。一方、遮断弁４Ｂが閉鎖されることにより、排気ガスは、分岐排気通路３内には流入しない。
　通常運転において、排気ガスに含まれる窒素酸化物は、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に窒素酸化物が吸着されるにつれて、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の吸着能力を維持するには、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。
　制御装置１０は、窒素酸化物吸着材５への窒素酸化物の吸着量が所定量に達するまで、もしくは、所定の一定時間の間、通常運転を行う。通常運転の実行される時間を、通常運転時間とする。
　制御装置１０は、通常運転の開始時から通常運転時間が経過すると、通常運転を中断して、再生運転を開始する。遮断弁４Ａが閉鎖されることにより、排気ガスは、主排気通路２内には流入しない。一方、遮断弁４Ｂが開放されることにより、排気ガスは、分岐排気通路３に供給され、排出方向Ｆ３に沿って分岐排気通路３内を流れる。
　再生運転において、制御装置１０は、燃料過剰条件で吸着物質脱離手段６を作動させる。吸着物質脱離手段６の作動により、領域Ａ６で、燃料、空気の混合ガスが生成された後、この混合ガスが燃焼される。混合ガスが燃焼されて生成される燃焼後ガスには、未燃物として、一酸化炭素及び炭化水素が含まれている。一酸化炭素及び炭化水素は、窒素酸化物の還元剤として働く。また、燃焼後ガスは、燃焼の熱のため、昇温されている。この燃焼後ガスは、空気ノズル６１で空気が噴射されることにより、排気下流側へと送られる。そして、この燃焼後ガスにより、窒素酸化物吸着材５の周囲に、還元雰囲気及び昇温雰囲気が発生する。
　窒素酸化物吸着材５が還元雰囲気及び昇温雰囲気に置かれるので、窒素酸化物吸着材５に吸着した窒素酸化物が、窒素酸化物吸着材５より脱離する。ここで、窒素酸化物吸着材５の材料が貴金属であるＰｔ等の場合、脱離した窒素酸化物は、直ちに、窒素に還元される。
　制御装置１０は、吸着物質脱離手段６の作動と同時もしくは作動後に、燃料過剰条件で燃焼装置７を作動させる。燃焼装置７の作動により、領域Ａ７で、燃料、空気の混合ガスが生成された後、この混合ガスが燃焼される。
　ここで、窒素酸化物等の含まれた燃焼後ガスが、領域Ａ７を通過する。窒素酸化物等の含まれた燃焼後ガスも、領域Ａ７で燃焼される。領域Ａ７の燃料過剰燃焼領域で、燃焼後ガスに含まれる窒素酸化物等が、燃料及び未燃物（一酸化炭素及び炭化水素）を還元剤として還元され、窒素に変化する。また、領域Ａ７の空気過剰燃焼領域で、未燃物は、燃焼反応により酸化されて、二酸化炭素及び水に変化する。
　主排気通路２の排気出口２ｂからは、２度の燃焼を経たガスが排出されるが、このガス中からは、窒素酸化物が除去されていると共に、未燃物である一酸化炭素及び炭化水素も除去されている。つまり、有害物質の除去されたガスが、主排気通路２より排出される。
　制御装置１０は、窒素酸化物吸着材５への窒素酸化物の吸着量が０（もしくは微小な一定値）になるまで、もしくは、所定の一定時間の間、再生運転を行う。再生運転の実行される時間を、再生運転時間とする。再生運転の間は、制御装置１０は、吸着物質脱離手段６及び燃焼装置７の作動を継続する。この再生運転により、窒素酸化物吸着材５より窒素酸化物が除去されて、窒素酸化物吸着材５の吸着性能が再生される。制御装置１０は、通常運転の開始時から再生運転時間が経過すると、再生運転を中断して、再び、通常運転を開始する。以後、制御装置１０は、通常運転と、再生運転とを、交互に繰り返す。
　ここで、再生運転の間は、排気ガスは、分岐排気通路３を通じて排出される。再生運転の間は、排気ガスに含まれる窒素酸化物が除去されない状態で、排気ガスが、排気ガス浄化装置１より排出される。
　そこで、通常運転時間に対する再生運転時間の比が、小さくなるように設定されている。通常運転時間は、窒素酸化物吸着材５が一定以上の吸着性能を発揮できる時間として設定されている。このため、排気ガス浄化装置１の作動条件を変更しても、通常運転時間の占める割合（通常運転時間／（通常運転時間＋再生運転時間））を短縮することはできない。一方、再生運転時間は、窒素酸化物吸着材５が再生されるのに要する時間として設定されている。窒素酸化物吸着材５の再生の速度は、吸着物質脱離手段６及び燃焼装置７の作動条件（単位時間当たりの燃料及び空気の噴射量の設定など）の変更によって、短縮させることが可能である。そして、通常運転時間に対する再生運転時間の比を小さくすることで、排気ガスに含まれる窒素酸化物の低減率が、高く維持される。
［第１実施形態の効果］
　第１実施形態の排気ガス浄化装置１は、次のような効果を発揮する。
　排気ガスをそのまま流すための分岐排気通路３が設けられているので、主排気通路２への排気ガスの流入を遮断して、主排気通路２内で窒素酸化物吸着材５から窒素酸化物を脱離させることができる。このため、排気ガス浄化装置１は、窒素酸化物の吸着、脱離及び還元に係る、窒素酸化物吸着材５、吸着物質脱離手段６及び燃焼装置７を、１つの排気通路（主排気通路２）にのみ配置しながら、窒素酸化物の吸着能力を維持できる。したがって、製造コストの低い排気ガス浄化装置が提供される。
［第２実施形態］
　図２を用いて、第２実施形態の排気ガス浄化装置１が説明される。第２実施形態の排気ガス浄化装置１には、第１実施形態の排気ガス浄化装置１に、更に、フィルター部材８が備えられている。
　フィルター部材８は、主排気通路２内で、燃焼装置７の排気下流側に配置されている。
　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、硝酸塩類の微粒子などである。
［第２実施形態の作動］
　次に、排気ガス浄化装置１の作動において、フィルター部材８に係る点が説明される。
　第２実施形態では、制御装置１０が排気ガス浄化装置１を作動させる運転に、通常運転及び再生運転に加えて、フィルター再生運転及びフィルター通常運転がある。
　フィルター再生運転は、フィルター部材８に捕獲された粒子状物質を酸化して除去する運転を意味する。フィルター再生運転では、制御装置１０は、燃焼装置７を作動させる。燃焼装置７が作動すると、領域Ａ７及び領域Ａ７の排気下流側で燃焼反応が発生する。この燃焼反応により、フィルター部材８に捕獲された粒子状物質（炭素）が、酸化されて、除去される。粒子状物質を酸化させるため、フィルター再生運転においても、燃焼装置７は、空気過剰の混合ガスを生成して、燃焼させる。
　フィルター通常運転は、フィルター再生運転の実行されないときの運転を指している。つまり、フィルター通常運転では、制御装置１０は、燃焼装置７を作動させない。
　制御装置１０は、フィルター部材８による粒子状物質の捕獲量が所定量に達するまで、もしくは、所定の一定時間の間、フィルター通常運転を行う。フィルター通常運転の実行される時間を、フィルター通常運転時間とする。
　捕獲量の検出は、フィルター部材８の捕獲量の検出手段を設けることで可能である。例えば、フィルター部材８の排気上流側及び排気下流側に、主排気通路２内の圧力を検出する圧力センサが、捕獲量の検出手段として設けられる。捕獲量に応じて、フィルター部材８の目詰まりの程度が変化し、フィルター部材８の排気上流側と排気下流側との間の圧力差の大きさが変化する。このため、この圧力差の大きさより、捕獲量を特定することが可能である。
　フィルター再生運転及びフィルター通常運転は、通常運転及び再生運転とは、異なるタイミングに実施される。なお、フィルター再生運転及び再生運転は共に空気過剰条件での運転であるので、通常運転及び再生運転が同一のタイミングで実施されても良い。
［第２実施形態の効果］
　第２実施形態の排気ガス浄化装置１は、更に、次のような効果を発揮する。
　排気ガス浄化装置１は、フィルター部材８を備えることより、粒子状物質を排気ガスより除去できる。また、吸着物質脱離手段６の作動により、フィルター部材８の捕獲能力を維持できる。
［第３実施形態］
　図３を用いて、第３実施形態の排気ガス浄化装置１が説明される。第３実施形態の排気ガス浄化装置１には、第２実施形態の排気ガス浄化装置１に、更に、硫黄酸化物吸着材９が備えられている。
　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、排気ガスに含まれる硫黄酸化物の除去に係る。
　硫黄酸化物吸着材９は、主排気通路２内で、窒素酸化物吸着材５の排気上流側かつ吸着物質脱離手段６の排気下流側に配置されている。
　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における吸着及び脱離の作用は、窒素酸化物吸着材５における吸着及び脱離の作用と同様である。
［第３実施形態の作動］
　次に、排気ガス浄化装置１の作動において、硫黄酸化物吸着材９に係る点が説明される。
　通常運転において、排気ガスに含まれる窒素酸化物は、窒素酸化物吸着材５に吸着される。また、排気ガスに含まれる硫黄酸化物は、硫黄酸化物吸着材９に吸着される。そして、排気ガスより硫黄酸化物が除去される。
　再生運転において、制御装置１０は、吸着物質脱離手段６を作動させる。吸着物質脱離手段６の作動により、燃焼後ガスが、領域Ａ６の排気下流側へと送られる。この燃焼後ガスにより、窒素酸化物吸着材５の周囲に、還元雰囲気及び昇温雰囲気が発生すると共に、硫黄酸化物吸着材９の周囲に、還元雰囲気及び昇温雰囲気が発生する。
　硫黄酸化物吸着材９が還元雰囲気又は昇温雰囲気に置かれると、硫黄酸化物吸着材９に吸着した硫黄酸化物が、硫黄酸化物吸着材９より脱離する。このため、窒素酸化物吸着材５の再生運転において、硫黄酸化物吸着材９の吸着能力も、再生される。ここで、窒素酸化物吸着材５も昇温又は還元雰囲気に置かれているため、窒素酸化物吸着材５への硫黄酸化物の吸着が防止されている。
［第３実施形態の効果］
　第３実施形態の排気ガス浄化装置１は、更に、次のような効果を発揮する。
　排気ガス浄化装置１は、窒素酸化物吸着材５の排気上流側に、硫黄酸化物吸着材９を備えることより、窒素酸化物吸着材５への硫黄酸化物の流入を防止できる。また、吸着物質脱離手段５の作動により、硫黄酸化物吸着材９の硫黄酸化物の吸着能力を維持できる。しかも、硫黄酸化物が脱離したときは、窒素酸化物吸着材５も昇温又は還元雰囲気に置かれるため、窒素酸化物吸着材５に硫黄酸化物が付着しない。つまり、窒素酸化物吸着材５の硫黄酸化物の被毒による性能劣化が防止される。
［第４実施形態］
　図４を用いて、第４実施形態の排気ガス浄化装置１が説明される。第４実施形態の排気ガス浄化装置１は、第３実施形態の排気ガス浄化装置１と比べて、装置構成の点では同一であるが、配置構成の点で相違している。第１の相違点は、排気ガス遮断手段の配置構成である。第２の相違点は、主排気通路２内における、窒素酸化物吸着材５、吸着物質脱離手段６、燃焼装置７、フィルター部材８及び硫黄酸化物吸着材９の配置構成である。また、配置構成の変更により、制御装置１０の制御内容が変更される。したがって、第３の相違点は、制御装置１０の制御内容である。
　第４実施形態では、排気ガス遮断手段である遮断弁４Ａ、４Ｂが、主排気通路２の排気出口２ｂ、分岐排気通路３の排気入口３ａのそれぞれに、設けられている。
　第４実施形態では、主排気通路２内に、排気方向Ｆ２に沿って（排気上流側から下流側に向けて）、フィルター部材８、燃焼装置７、硫黄酸化物吸着材９、窒素酸化物吸着材５、吸着物質脱離手段６及び遮断弁４Ａが、順に配置されている。
［第４実施形態の作動］
　次に、第４実施形態の排気ガス浄化装置１の作動が説明される。ここで、第４実施形態の排気ガス浄化装置１は、窒素酸化物吸着材５、硫黄酸化物吸着材９及びフィルター部材８を備えている。このため、第４実施形態の制御装置１０は、通常運転及び再生運転を繰り返し行うと共に、フィルター通常運転及びフィルター再生運転を繰り返し行う。
　特に、第４実施形態では、通常運転と再生運転とで、主排気通路２内において、窒素酸化物吸着材５及び硫黄酸化物吸着材９を通過する空気流の方向が、逆方向に変化する。これに対して、第１～第３実施形態では、窒素酸化物吸着材５及び硫黄酸化物吸着材９を通過する空気流の方向は、常に同じである。
　第４実施形態の通常運転では、ガスの流れる経路は、第１～第３実施形態と同様である。通常運転では、制御装置１０は、遮断弁４Ａを開放すると共に、遮断弁４Ｂを閉鎖する。遮断弁４Ａが開放されることにより、機関側排気通路１００からの排気ガスは、主排気通路２内を排出方向Ｆ２に沿って流れた後、合流排気通路１１０へと排出される。一方、遮断弁４Ｂが閉鎖されることにより、排気ガスは、分岐排気通路３内には流入しない。
　通常運転において、排気ガスは、主排気通路２内で、フィルター部材８、硫黄酸化物吸着材９及び窒素酸化物吸着材５を、順に通過する。このため、排気ガス中の硫黄酸化物が硫黄酸化物吸着材９により除去される。排気ガス中の粒子状物質がフィルター部材８により除去される。排気ガス中の窒素酸化物が窒素酸化物吸着材５により除去される。
　第４実施形態の再生運転では、ガスの流れる経路が、第１～第３実施形態とは相違する。再生運転では、制御装置１０は、遮断弁４Ａを閉鎖すると共に、遮断弁４Ｂを開放する。このとき、遮断弁４Ｂが開放されることにより、機関側排気通路１００からの排気ガスは、主排気通路２内を排出方向Ｆ３に沿って流れた後、合流排気通路１１０へと排出される。一方、遮断弁４Ａが遮断されているが、遮断弁４Ｂは主排気通路２の排気出口２ｂを開閉するものである。主排気通路２の排気入口２ａは開放されている。したがって、吸着物質脱離手段６又は燃焼装置７が作動すると、吸着物質脱離手段６及び燃焼装置７は空気供給手段を備えているため、主排気通路２内に、排気方向Ｆ２（排気ガスの流れ方向）とは逆方向ＦＲの空気流が発生する。そして、吸着物質脱離手段６及び燃焼装置７で生成されたガスが、主排気通路２内を逆方向ＦＲに沿って流され、排気出口１００ｂで排気ガスと合流し、分岐排気通路３内を排気方向Ｆ３に沿って流された後、合流排気通路１１０へと排出される。
　再生運転において、吸着物質脱離手段６により領域Ａ６で生成された燃焼後ガスは、主排気通路２内で、逆方向ＦＲに沿って、窒素酸化物吸着材５、硫黄酸化物吸着材９、燃焼装置７及びフィルター部材８を、順に通過する。このため、窒素酸化物は、窒素酸化物吸着材５から脱離した後、燃焼装置７により窒素に還元されて、無害化される。硫黄酸化物は、硫黄酸化物吸着材９から脱離する。このようにして、窒素酸化物吸着材５及び硫黄酸化物吸着材９が、再生される。
　フィルター再生運転において、燃焼装置７により領域Ａ７で生成された空気過剰の燃焼後ガスは、主排気通路２内で、逆方向ＦＲに沿って流されて、フィルター部材８を通過する。そして、フィルター部材８に捕獲された粒子状物質が、燃焼されて、無害化される。このようにして、フィルター部材８が、再生される。
　第４実施形態においても、第１～第３実施形態と同様に、通常運転時間に対する再生運転時間の比は、小さくなるように設定されている。
［第４実施形態の効果］
　第４実施形態の排気ガス浄化装置１は、次のような効果を発揮する。
　排気ガスをそのまま流すための分岐排気通路３が設けられているので、主排気通路２への排気ガスの流入を遮断して、主排気通路２内で窒素酸化物吸着材５から窒素酸化物を脱離させることができる。このため、排気ガス浄化装置１は、窒素酸化物の吸着、脱離及び還元に係る、窒素酸化物吸着材５、吸着物質脱離手段６及び燃焼装置７を、１つの排気通路（主排気通路２）にのみ配置しながら、窒素酸化物の吸着能力を維持できる。したがって、製造コストの低い排気ガス浄化装置が提供される。
　更に、排気ガス浄化装置１は、フィルター部材８を備えることより、粒子状物質を排気ガスより除去できる。また、燃焼装置７の作動により、フィルター部材８の捕獲能力を維持できる。
　更に、排気ガス浄化装置１は、窒素酸化物吸着材５の排気上流側に、硫黄酸化物吸着材９を備えることより、窒素酸化物吸着材５への硫黄酸化物の流入を防止できる。また、吸着物質脱離手段６の作動により、硫黄酸化物吸着材９の硫黄酸化物の吸着能力を維持できる。特に、吸着物質脱離手段６が作動するときに、排気上流側へ向けて空気流（逆方向ＦＲへの燃焼後ガスの流れ）が形成され、窒素酸化物吸着材５に硫黄酸化物が流入しない。つまり、窒素酸化物吸着材５の硫黄酸化物の被毒による性能劣化が防止される。
　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。

Claims (4)

  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排気ガス浄化装置において、
    　前記機関側排気通路に接続される主排気通路及び分岐排気通路と、
    　前記主排気通路及び前記分岐排気通路の排気入口で、排気ガスを遮断可能な排気ガス遮断手段と、
    　前記主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、
    　前記主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、
    　前記主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、
    　を備え、
    　前記分岐排気通路は、前記機関側排気通路からの排気ガスが処理されずにそのまま排出されるように構成されている、
    　ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
  2. 　請求項１記載の排気ガス浄化装置において、
    　前記主排気通路内で前記燃焼装置の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を、備えている、
    　排気ガス浄化装置。
  3. 　請求項１又は２記載の排気ガス浄化装置において、
    　前記主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を、備えている、
    　排気ガス浄化装置。
  4. 　内燃機関又は燃焼機器の機関側排気通路に接続される排気ガス浄化装置において、
    　前記排気通路に接続される主排気通路及び分岐排気通路と、
    　前記主排気通路の排気出口及び前記分岐排気通路の排気入口で、それぞれ、排気ガスを遮断可能な排気ガス遮断手段と、
    　前記主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、
    　前記主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、空気供給手段を有すると共に、前記窒素酸化物吸着材に対応して、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、
    　前記主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、硫黄酸化物を吸着可能な硫黄酸化物吸着材と、
    　前記主排気通路内で前記硫黄酸化物吸着材より排気上流側に配置され、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、
    　前記主排気通路内で前記燃焼装置より排気上流側に配置され、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、
    　通常運転と再生運転とを行う制御装置と、
    　を備え、
    　前記分岐排気通路が、前記機関側排気通路からの排気ガスが処理されずにそのまま排出されるように構成されており、
    　前記制御装置が、前記通常運転において、前記排気ガス遮断手段により前記主排気通路の排気出口を開放かつ前記分岐排気通路の排気入口を閉鎖して、排気ガスを主排気通路に沿って流すようにし、
    　前記制御装置が、前記再生運転において、前記排気ガス遮断手段により前記主排気通路の排気出口を閉鎖かつ前記分岐排気通路の排気入口を開放し、前記吸着物質脱離手段及び前記燃焼装置を作動させて、前記排気ガス遮断手段及び前記燃焼装置の空気供給手段が発生させた空気流を、前記主排気通路内での排気ガスの流れ方向とは逆方向に流すようにする、
    　ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
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