WO2009104723A1 - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

　排気ガス浄化装置１において、機関側排気通路１００に接続される分岐排気通路２、３及を備え、分岐排気通路２、３の排気入口２ａ、３ａに、排気ガスを遮断可能な遮断弁４を備え、分岐排気通路２、３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第１燃焼装置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から構成される第２燃焼装置７と、を備え、前記第１燃焼装置６が供給する燃料と空気の割合を、空気過剰率λ１で、０．６＜λ１＜１．０の範囲に制御する。

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１０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１０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、３０２ｂのそれぞれに、窒素酸化物吸着材２０４と、第１燃焼装置（吸着物質脱離手段）２０３と、第２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、第１燃焼装置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第２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１０に示される排気ガス浄化装置は、三元触媒や、アンモニアや尿素などを用いることのない浄化装置である。三元触媒は、窒素酸化物、一酸化炭素及び炭化水素を同時に分解できる触媒であるが、空気過剰環境下では有効に作用しない。アンモニア等を用いた浄化装置は、装置自体が非常に複雑で高価であり、還元剤としてのアンモニア等の維持費やアンモニア等の供給体制の整備も必要で、問題点が多い。図１０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１０に示される排気ガス浄化装置は、空気過剰条件下で運転される内燃機関等から排出される排気ガスより、有害成分（窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素）を除去して浄化し、しかも、その浄化能力を低下させることなく維持できる。
特開２００６－２７２１１５号公報

　図１０に示される排気ガス浄化装置のように、窒素酸化物吸着材からの窒素酸化物の脱離を燃焼装置（第１燃焼装置）により行わせる場合、燃焼装置が供給する燃料と空気の量を、適切に保つ必要がある。つまり、燃焼装置による空気過剰率（供給された混合ガスの空燃比を理想空燃比で割った値）には、最適値がある。空気過剰率が最適値より小さくなりすぎると、燃焼安定性が損なわれ、微粒子排出特性が悪化する。一方、空気過剰率が最適値よりも大きくなりすぎると、窒素酸化物の脱離反応に必要な還元剤（燃焼反応の未燃物）が不足して、窒素酸化物吸着材の再生（脱離）が不十分となったり、再生に要する時間が増大する。この結果、空気過剰率が最適値にあるときに、窒素酸化物吸着材の再生に必要な消費エネルギー（燃焼装置での燃料消費量）が、最も少なくなる。

　本発明は、窒素酸化物吸着材からの窒素酸化物の脱離を燃焼装置により行わせる構成の排気ガス浄化装置において、窒素酸化物吸着材の再生に必要な消費エネルギーを最小化する制御方法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複数の分岐排気通路と、
　前記各分岐排気通路の排気入口を開放又は閉鎖して、前記機関側排気通路から前記各分岐排気通路への排気ガスの流入及び遮断を切替える排気ガス遮断手段と、
　前記各分岐排気通路内に設けられ、空気過剰雰囲気で窒素酸化物を一時的に吸着し、該吸着した窒素酸化物を昇温又は還元雰囲気で脱離する窒素酸化物吸着材と、
　前記各分岐排気通路内で前記各窒素酸化物吸着材より排気上流側に配置され、空気供給手段と燃料供給手段と着火手段とから構成される第１燃焼装置と、
　前記各分岐排気通路内で前記各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第２燃焼装置と、
　を備えている、排気ガス浄化装置の制御方法において、
　前記各分岐排気通路について、通常運転と再生運転とがあり、
　前記通常運転では、前記排気ガス遮断手段の切替えにより、該通常運転の実施される前記分岐排気通路に排気ガスを流入させ、
　前記再生運転では、前記排気ガス遮断手段の切替えにより、該再生運転の実施される前記分岐排気通路への排気ガスの流入を防止した状態で、前記第１燃焼装置及び前記第２燃焼装置を作動させ、
　前記再生運転の実施される前記分岐排気通路内で、前記第１燃焼装置が供給する燃料と空気の割合を、空気過剰率λ１で、０．６＜λ１＜１．０の範囲に制御する、
　ことを特徴とする。

　前記第１発明は、次の構成（ａ）～（ｆ）を採用することが好ましい。

（ａ）前記再生運転の実施される前記分岐排気通路内で、
　前記第１燃焼装置において、燃料と空気の供給開始時期よりも着火時期を遅らせる。

（ｂ）前記再生運転の実施される前記分岐排気通路内で、
　前記窒素酸化物吸着材の排気上流側に設置された温度検出手段により前記窒素酸化物吸着材の温度を検出し、前記窒素酸化物吸着材の温度が、該窒素酸化物吸着材上で燃料の酸化反応が開始される温度より低い場合、前記第１燃焼装置の着火手段を作動させる。

（ｃ）前記排気ガス浄化装置は、前記各分岐排気通路内で前記第２燃焼装置の空気供給手段の排気下流側に補助空気供給手段を備えており、
　前記分岐排気通路内で、前記第２燃焼装置の空気供給手段から前記補助空気供給手段までの空間を燃料過濃燃焼領域とし、前記補助空気供給手段から排気下流側の空間を燃料希薄燃焼領域としており、
　前記再生運転の実施される前記分岐排気通路内で、
　前記燃料過濃燃焼領域内のガスの空気過剰率λ２が、０．５＜λ２＜１．０の範囲となり、
　前記燃料希薄燃焼領域内のガスの空気過剰率λ３が、１．０＜λ３＜１．６の範囲となるように、
　前記第１燃焼装置及び前記第２燃焼装置が供給する燃料及び空気の量を制御する。

（ｄ）前記窒素酸化物吸着材の材料にＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄの何れかが含まれており、
　前記再生運転の実施される前記分岐排気通路内で、
　前記第２燃焼装置の空気供給手段から排気下流側の空間内のガスの空気過剰率λ４を、１．０＜λ４＜１．６の範囲となるように、
　前記第１燃焼装置及び前記第２燃焼装置が供給する燃料及び空気の量を制御する。

（ｅ）前記内燃機関又は前記燃焼機器の始動時に、
　前記各分岐排気通路内で、前記第２燃焼装置を作動させる。

（ｆ）前記内燃機関又は前記燃焼機器の始動時に、
　前記各分岐排気通路内で、前記第１燃焼装置を空気過剰条件で作動させる。

　本願の第１発明によれば、
　空気過剰率λ１が、０．６＜λ１＜１．０の範囲に制御されるので、窒素酸化物吸着材５の十分な再生を可能としながら、再生に要するエネルギー量が低く抑えられる。

　更に、構成（ａ）によれば、
　第１燃焼装置において、燃料及び空気の供給開始時期より着火時期が遅らされるので、燃料及び空気の混合ガスが窒素酸化物吸着材の周辺の空間内に均一になった状態で燃焼が開始される。このため、窒素酸化物吸着材の周囲で空間的に均一に昇温、脱離及び還元反応が開始され、効率的に窒素酸化物が還元される。

　更に、構成（ｂ）によれば、
　窒素酸化物吸着材の温度が、窒素酸化物吸着材が有する酸化触媒成分が自動的に燃料の酸化反応を開始させる温度よりも高い場合には、第１燃焼装置の着火装置が作動されないので、第１燃焼装置を昇温及び還元雰囲気の発生手段として機能させながら、着火装置の寿命を延ばすことができる。

　更に、構成（ｃ）によれば、
　空気過剰率λ２が０．５＜λ２＜１．０の範囲に制御され、かつ、空気過剰率λ３が１．０＜λ３＜１．６の範囲に制御されるので、排気ガス浄化装置による窒素酸化物の低減率が高く維持されると共に、粒子状物質の排出量が低い量に抑えられる。

　更に、構成（ｄ）によれば、
　窒素酸化物吸着材の材料にＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄが含まれるので、窒素酸化物を還元するための燃焼装置を設ける必要がない。また、第２燃焼装置が空気過剰条件下（１．０＜λ４＜１．６）で燃焼反応を発生させるので、未燃物（一酸化炭素及び炭化水素）も無害化される。したがって、窒素酸化物を還元するために燃料過剰環境下での燃焼反応を発生させる場合と比べて、エネルギー消費量が低減される。

　更に、構成（ｅ）によれば、
　内燃機関等の始動時に第２燃焼装置が空気過剰条件で作動されるので、内燃機関等の始動時に発生した黒煙や未燃物（炭化水素及び一酸化炭素）が、分岐排気通路を通過するときに酸化されて、無害化される。

　更に、構成（ｆ）によれば、
　内燃機関等の始動時に第１燃焼装置が空気過剰条件で作動されるので、窒素酸化物吸着材がすばやく昇温されて、窒素酸化物吸着材の吸着性能が始動時から適切に発揮される。また、内燃機関等の始動時に発生した未燃物（炭化水素及び一酸化炭素）が、分岐排気通路を通過するときに酸化されて、無害化される。

排気ガス浄化装置の概略図である（第１実施形態）。 各分岐排気通路における通常運転及び再生運転の時間表を示す図である。 第１燃焼領域の空気過剰率とエネルギー消費率との関係を示す図である。 第２燃焼領域の空気過剰率とＮＯｘ低減率との関係を示す図である。 第２燃焼領域の空気過剰率と汚染度との関係を示す図である。 第３燃焼領域の空気過剰率とＮＯｘ低減率との関係を示す図である。 第３燃焼領域の空気過剰率と汚染度との関係を示す図である。 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）。 従来の排気ガス浄化装置の概略図である。

符号の説明

　１　排気ガス浄化装置
　２、３　分岐排気通路
　２ａ、３ａ　排気入口
　２ｂ、３ｂ　排気出口
　４　遮断弁
　５　窒素酸化物吸着材
　６　第１燃焼装置
　７　第２燃焼装置
　１０　制御装置
　１５　補助空気供給手段
　６１、７１、１５１　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実施形態の構成］
　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ガスを燃焼させて、排気ガスを生成する。排気ガスには、窒素酸化物（Ｎ０ｘ）や、未燃物としての一酸化炭素（Ｃ０）や炭化水素（ＨＣ）、などが含まれている。機関側排気通路１００は、内燃機関又は燃焼機器が備える排気通路である。内燃機関又は燃焼機器で生成された排気ガスは、機関側排気通路１００より排出される。

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

　機関側排気通路１００からの排気ガスは、分岐排気通路２内では、排気入口２ａから排気出口２ｂへと流れ、分岐排気通路３内では、排気入口３ａから排気出口３ｂへと流れる。したがって、以下では、分岐排気通路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、分岐排気通路２、３の排気入口２ａ、３ａを閉鎖して、機関側排気通路１００から各分岐排気通路２、３への排気ガスの流入を遮断可能とする排気ガス遮断手段を備えている。

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

　排気ガス浄化装置１は、分岐排気通路２、３内にそれぞれ、窒素酸化物吸着材５と、第１燃焼装置６と、第２燃焼装置７と、補助空気供給手段１５と、を備えている。各分岐排気通路２、３内で、排気方向Ｆ２の上流側から下流側に向けて、第１燃焼装置６、窒素酸化物吸着材５、第２燃焼装置７及び補助空気供給手段１５が、順に配置されている。

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

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

　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に含まれる酸化触媒成分が、貴金属であるＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄなどの何れかである場合、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ていると、窒素酸化物は、窒素酸化物吸着材５から脱離する際に、窒素に還元される。本実施形態では、第１燃焼装置６により昇温雰囲気及び還元雰囲気が同時に提供される。

　第１燃焼装置６は、空気供給手段を有すると共に、該空気供給手段から供給される空気を昇温及び還元雰囲気にする脱離手段である。

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

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

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

　第１燃焼装置６の着火手段は、点火プラグ６３である。点火プラグ６３は、分岐排気通路２、３内で、着火を行う装置である。ここで、空気ノズル６１から噴射された空気と、燃料ノズル６２から噴射された燃料とにより、分岐排気通路２、３内の第１燃焼領域Ａ１に、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。

　第１燃焼装置６は、第１燃焼装置６の排気下流側に、昇温及び還元雰囲気を発生させる。昇温雰囲気は、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、第１燃焼装置６は、空気供給手段を有すると共に、該空気供給手段から供給される空気を昇温及び還元雰囲気にする手段である。

　なお、分岐排気通路２、３における第１燃焼装置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、第１燃焼装置６において、分岐排気通路２、３に直接係りのある要素である。

　第２燃焼装置７は、空気供給手段と、燃料供給手段と、着火手段と、で構成される。第２燃焼装置７は、燃焼火炎内の局所燃料過剰領域（第２燃焼領域Ａ２、後述）で、窒素酸化物を還元して、窒素に変化させる。

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

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

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

　補助空気供給手段１５は、各分岐排気通路２、３内で、第２燃焼装置７の空気供給手段の排気下流側に配置される。補助空気供給手段１５も、第１燃焼装置６や第２燃焼装置７の空気供給手段と同様である。補助空気供給手段１５は、空気供給装置１１と、空気調量装置１２と、空気ノズル１５１と、を備えている。空気ノズル１５１は、第１燃焼装置６の空気ノズル６１や、第２燃焼装置７の空気ノズル７１に、相当する。なお、空気ノズル１５１は、分岐排気通路２、３内の第３燃焼領域Ａ３に開口している。

　燃焼領域Ａ１、Ａ２及びＡ３の範囲は、次のようにして決定される。燃焼領域Ａ１、第２燃焼領域Ａ２及びＡ３は、各分岐排気通路２、３内の領域のうち、燃焼装置６、７による燃焼反応が発生する領域を指している。第１燃焼領域Ａ１の範囲は、空気ノズル６１から排気下流側に至る所定範囲である。第２燃焼領域Ａ２の範囲は、排気方向Ｆ２、Ｆ３に沿って、空気ノズル７１から空気ノズル１５１までの範囲である。第３燃焼領域Ａ３の範囲は、排気方向Ｆ２、Ｆ３に沿って、空気ノズル１５１から、空気ノズル１５１の排気下流側の所定位置までの範囲である。なお、第１燃焼領域Ａ１及びＡ３の及ぶ範囲は、空気ノズル６１及び空気ノズル１５１から噴射される空気流の速度や、空気過剰率、等によって決定される。

　燃焼領域Ａ１、Ａ２及びＡ３には、混合ガスや、混合ガスが燃焼した燃焼後ガスが満たされる。燃焼領域Ａ１、Ａ２及びＡ３内に満たされたガスの空気過剰率が、次のような値となるように、燃焼装置６、７及び補助空気供給手段１５が制御される。第１燃焼領域Ａ１には、第１燃焼装置６により混合ガスが供給されるが、この混合ガスの空気過剰率λ１が燃料過剰（λ１＜１）となるように、第１燃焼装置６が制御される。第２燃焼領域Ａ２には、第１燃焼領域Ａ１で燃焼された第１燃焼後ガスと、第２燃焼装置７による混合ガスと、が供給されるが、これらを合わせたガスの空気過剰率λ２が燃料過剰（λ２＜１）となるように、第２燃焼装置７が制御される。第３燃焼領域Ａ３には、第２燃焼領域Ａ２で燃焼された第２燃焼後ガスと、補助空気供給手段１５による空気と、が供給されるが、これらを合わせたガスの空気過剰率λ３が空気過剰（λ３＞１）となるように、補助空気供給手段１５が制御される。

　前述した空気過剰率の関係より、第２燃焼領域Ａ２は、燃料過剰の混合ガスが燃焼される燃料過濃燃焼領域である。また、第３燃焼領域Ａ３は、空気過剰の混合ガスが燃焼される燃料希薄燃焼領域である。

［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は、各分岐排気通路２、３について、通常運転又は再生運転を実施する。

　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、分岐排気通路２、３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。ここで、分岐排気通路２、３の何れか又は全部が、通常運転の対象となる。制御装置１０は、再生運転の対象となっている分岐排気通路と、機関側排気通路１００と、が連通するように、遮断弁４を切替える。分岐排気通路の数が２である本実施形態では、次の三つの場合がある。機関側排気通路１００と分岐排気通路２とが連通する場合、機関側排気通路１００と分岐排気通路３とが連通する場合、機関側排気通路１００と分岐排気通路２及び３とが連通する場合、である。制御装置１０は、通常運転の対象となっている分岐排気通路内では、第１燃焼装置６、第２燃焼装置７及び補助空気供給手段１５を作動させない。

　再生運転は、通常運転により分岐排気通路２、３内の窒素酸化物吸着材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。ここで、分岐排気通路２、３の何れかが、再生運転の対象となる。排気ガス浄化装置１の作動中には、少なくとも１つの分岐排気通路で通常運転が行われるようにするため、再生運転が全ての分岐排気通路で同時に行われることはない。制御装置１０は、再生運転の対象となっている分岐排気通路と、機関側排気通路１００と、の連通が遮断されるように、遮断弁４を切替える。制御装置１０は、再生運転の対象となっている分岐排気通路内で、第１燃焼装置６、第２燃焼装置７及び補助空気供給手段１５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。制御装置１０は、排気ガス浄化装置１の作動に伴って、各分岐排気通路２、３において、通常運転又は再生運転を実施する。

　図２には、各分岐排気通路２、３における通常運転及び再生運転の時間表が示されている。各分岐排気通路２、３において、通常運転及び再生運転は、周期的に繰り返し実行される。通常運転の連続実行時間は通常運転時間ＷＮであり、再生運転の連続実行時間は、再生運転時間ＷＲである。また、通常運転は、分岐排気通路２、３の双方で、時間軸上で部分的に重なっている。一方、再生運転は、分岐排気通路２、３の双方で、同時に実行されることはない。

　制御装置１０は、作動開始時刻Ｔ０（排気ガス浄化装置１の作動が開始された時点）に、分岐排気通路２で再生運転を開始し、分岐排気通路３で通常運転を開始する。つまり、制御装置１０は、遮断弁４を制御して、機関側排気通路１００と分岐排気通路２とを遮断し、かつ、機関側排気通路１００と分岐排気通路３とを連通させる。このため、排気ガスは、分岐排気通路３に流入する。加えて、制御装置１０は、再生運転の対象の分岐排気通路２内で、第１燃焼装置６、第２燃焼装置７及び補助空気供給手段１５を、作動させる。

　分岐排気通路２では、作動開始時刻Ｔ０から時刻Ｔ１まで再生運転が実行され、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４まで通常運転が実行され、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５まで再生運転が実行される。時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの時間幅及び時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの時間幅は、再生運転時間ＷＲである。また、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までの時間幅は、通常運転時間ＷＮである。

　分岐排気通路３では、作動開始時刻Ｔ０から時刻Ｔ２まで通常運転が実行され、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３まで再生運転が実行され、時刻Ｔ３から時刻Ｔ６まで通常運転が実行される。時刻Ｔ３から時刻Ｔ６までの時間幅は、通常運転時間ＷＮである。時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの時間幅は、再生運転時間ＷＲである。

　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。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。このため、分岐排気通路で通常運転が一定時間行われると、通常運転が中止されて再生運転が行われ、その後に、通常運転が再開されるものとなっている。

　再生運転において、制御装置１０は、第１燃焼装置６を作動させる。第１燃焼装置６の作動により、第１燃焼領域Ａ１で、燃料及び空気の第１混合ガスが生成された後、この第１混合ガスが燃焼される。制御装置１０は、第１混合ガスの空気過剰率λ１が、０．６＜λ１＜１．０の関係を満たすように、第１燃焼装置６を作動させる。このため、第１混合ガスは、燃料過剰の混合ガスである。

　第１混合ガスが燃料過剰であるため、第１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、第１燃焼後ガスは、燃焼の熱のため、昇温されている。また、空気ノズル６１で空気が噴射されることにより、分岐排気通路内に排気下流側へのガス流が形成されている。このため、第１燃焼後ガスは、排気下流側へと送られる。そして、第１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。脱離した窒素酸化物は、第１燃焼領域Ａ１で生成された第１燃焼後ガスに混じって、排気下流側へと送られる。

　制御装置１０は、第１燃焼装置６の作動と同時もしくは作動後に、第２燃焼装置７を作動させる。第２燃焼装置７の作動により、第２燃焼領域Ａ２及びＡ３に、燃料及び空気の混合ガスが生成される。ここで、第３燃焼領域Ａ３には、補助空気供給手段１５により更に空気が供給される。このため、第２燃焼領域Ａ２の空気過剰率と、第３燃焼領域Ａ３の空気過剰率とは、相違している。そこで、第２燃焼領域Ａ２に生成される混合ガスを第２混合ガスとし、第３燃焼領域Ａ３に形成される混合ガスを第３混合ガスとする。

　第２燃焼領域Ａ２には、第１燃焼領域Ａ１からの第１燃焼後ガスも到達する。したがって、第２燃焼領域Ａ２では、第２混合ガス及び第１燃焼後ガスが燃焼されて、第２燃焼後ガスが生成される。第２燃焼後ガスは、空気ノズル６１、７１が発生させたガス流により、排気下流側へと送られる。

　第２燃焼後ガスからは、窒素酸化物が除去されている。窒素酸化物は、第１燃焼後ガスが窒素酸化物吸着材５を通過することより、窒素酸化物吸着材５から脱離し、第１燃焼後ガスと一緒に第２燃焼領域Ａ２へと送られる。窒素酸化物は、燃料過剰環境下の第２燃焼領域Ａ２での燃焼により、窒素に還元される。

　制御装置１０は、第２燃焼装置７の作動と同時もしくは作動後に、補助空気供給手段１５を作動させる。補助空気供給手段１５の作動により、空気ノズル１５１の排気下流側に空気が供給され、第３燃焼領域Ａ３に第３混合ガスが生成される。

　第３燃焼領域Ａ３には、第２燃焼領域Ａ２からの第２燃焼後ガスも到達する。したがって、第３燃焼領域Ａ３では、第３混合ガス及び第２燃焼後ガスが燃焼されて、第３燃焼後ガスが生成される。第３燃焼後ガスは、空気ノズル６１、７１が発生させたガス流に加えて、空気ノズル１５１が発生させたガス流により、排気下流側へと送られる。

　第３燃焼後ガスからは、燃焼反応の未燃物が除去されている。第３燃焼領域Ａ３は、空気過剰環境下にある。このため、第３燃焼領域Ａ３における燃焼では、未燃物（一酸化炭素及び炭化水素）が確実に酸化されて、無害化される。

　再生運転の対象の分岐排気通路２、３の排気出口２ｂからは、第３燃焼後ガスが排出される。第３燃焼後ガス中からは、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、分岐排気通路２、３より排出される。

［第１及び第２燃焼装置における作動時期について］
　次に、燃焼装置６、７について、作動時期がより詳しく説明される。

　第１燃焼装置６における着火時期は、次のように設定されている。空気ノズル６１及び燃料ノズル６２の作動開始時期よりも、点火プラグ６３の着火時期が遅らされている。このため、第１混合ガスが窒素酸化物吸着材５を含む空間（第１燃焼領域Ａ１）内に均一に広がった状態で、第１混合ガスの燃焼が開始される。

　内燃機関等の始動時において、第１燃焼装置６は、次のように作動される。ここで、始動時とは、始動開始時点から一定時間の間（時点では無く時間）を指す。内燃機関等の始動時には、各分岐排気通路２、３内の第１燃焼装置６が全て、始動後とは異なり空気過剰条件で作動される。より正確には、通常運転の対象となっている分岐排気通路内の第１燃焼装置６が全て、作動される。このようにして、再生運転の対象の分岐排気通路２、３だけではなく、通常運転の対象の分岐排気通路２、３を含めて、全ての分岐排気通路２、３内の第１燃焼装置６が、作動される。このため、低温環境下で吸着性能が低下する窒素酸化物吸着材５が、常温からすばやく昇温され、窒素酸化物吸着材５の吸着性能が、排気ガス浄化装置１の始動時から高く維持される。また、内燃機関等の始動時に発生した未燃物（炭化水素及び一酸化炭素）が、分岐排気通路を通過するときに酸化されて、無害化される。

　また、内燃機関等の始動時において、第２燃焼装置７は、次のように作動される。内燃機関等の始動時には、各分岐排気通路２、３内の第２燃焼装置７も全て、作動される。ここで、内燃機関等が空気過剰条件下で運転されるものであっても、当該内燃機関等の始動時には、黒煙や未燃物（炭化水素や一酸化炭素）が排出される。このような始動時の黒煙や未燃物が、空気過剰条件下で作動される第２燃焼装置の作動により、第２燃焼領域Ａ２、Ａ３で酸化されて、無害化される。

［空気過剰率λについて］
　次に、燃焼領域Ａ１、Ａ２及びＡ３における空気過剰率λ１、λ２、λ３について、好ましい範囲が具体的に説明される。

　第１燃焼領域Ａ１に係る空気過剰率λ１の好ましい範囲は、０．６＜λ１＜１．０の範囲である。空気過剰率λ１の上限値（λ１＝１．０）は、第１燃焼領域Ａ１が還元雰囲気に保たれることから決定されている。λ１＜１．０の場合に、還元雰囲気となる。一方、空気過剰率λ１の下限値（λ１＝０．６）は、燃焼の安定性が保たれることから決定されている。λ１＞０．６の場合には、燃焼が不安定となり、還元雰囲気の生成に不具合が生じる。

　空気過剰率λ１が、０．６＜λ１＜１．０の範囲にあるときに、安定的な燃焼によって還元雰囲気が効率的に生成される。したがって、窒素酸化物吸着材５の再生に要するエネルギー量を低く抑える上では、空気過剰率λ１が、０．６＜λ１＜１．０の範囲に制御されることが好ましい。

　図３には、空気過剰率λ１が好ましい範囲（０．６＜λ１＜１．０）にあるときの、空気過剰率λ１とエネルギー消費率との関係が示されている。エネルギー消費率は、「全第１燃焼装置６の消費燃料の量」／「内燃機関等の消費燃料の量」を示している。ここで、内燃機関等の消費燃料とは、排気ガス浄化装置１が接続される内燃機関等で消費される燃料を指している。全第１燃焼装置６の消費燃料とは、排気ガス浄化装置１に備えられる全第１燃焼装置６で消費される燃料を指している。また、消費燃料の熱量が、エネルギーに相当する。

　図３に示されるように、空気過剰率λ１＝０．７に近い値のときに、特にエネルギー消費率が小さく、窒素酸化物吸着材５の再生に要するエネルギー量が最も低く抑えられる。

　第２燃焼領域Ａ２に係る空気過剰率λ２の好ましい範囲は、０．５＜λ２＜１．０の範囲である。空気過剰率λ２の上限値（λ１＝１．０）は、第１燃焼領域Ａ１が還元雰囲気に保たれることから決定されている。一方、空気過剰率λ２の下限値（λ２＝０．５）は、燃焼の安定性が保たれることから決定されている。

　図４、図５には、空気過剰率λ２が好ましい範囲（０．５＜λ２＜１．０）にあるときの、空気過剰率λ２とＮＯｘ低減率との関係（図４）と、空気過剰率λ２と汚染度との関係（図５）と、が示されている。

　図４、図５に示されるデータは、空気過剰率λ３が、λ３＝１．１に固定されているときに、空気過剰率λ２を変化させることで、得られたデータである。

　ＮＯｘ低減率は、「排気ガス浄化装置によるＮＯｘ除去量」／「排気ガスに含まれるＮＯｘの量」を示している。汚染度（ＪＩＳ規格）は、「排気ガス浄化装置から排出されるガス中の黒煙の濃度」の指標として用いられている。

　また、図４、図５に示されるデータは、補助空気供給手段１５を作動させない状態で取得されたものである。このようにして、空気過剰率λ２によるＮＯｘ低減率及び汚染率の大きさについて、補助空気供給手段１５の作動（空気過剰率λ３）による影響が排除されている。なお、ＮＯｘ低減率は、燃料過剰環境下での燃焼によって影響を受けるものであるため、空気過剰環境下にある第３燃焼領域Ａ３での燃焼による影響を、ほとんど受けない。したがって、図４、図５に示されるデータから、ＮＯｘ低減率と空気過剰率λ２との大まかな関係は把握される。一方、汚染度は、空気過剰条件下での燃焼によって影響を受けるものであるため、第３燃焼領域Ａ３での燃焼による影響を大きく受ける。したがって、汚染度と空気過剰率λ２との大まかな関係は、後述の図６、図７に示されるデータ（空気過剰率λ３）に基づいて、把握される。

　図４に示されるように、空気過剰率λ２が、０．５＜λ２＜１．０の範囲にあるときには、ＮＯｘ低減率が６０％～７０％程度となっている。

　図６、図７を用いて、第３燃焼領域Ａ３に係る空気過剰率λ３の好ましい範囲が説明される。図６には、第３燃焼領域Ａ３の空気過剰率λ３とＮＯｘ低減率との関係が示されている。図７には、第３燃焼領域Ａ３の空気過剰率λ３と汚染度との関係が示されている。

　図６、図７に示されるデータは、空気過剰率λ２が、λ２＝０．８に固定されているときに、補助空気供給手段１５が供給する空気量を変化させることで、得られたデータである。ここで、空気過剰率λ３は、補助空気供給手段１５から空気の供給を受けるため、空気過剰率λ２よりも大きな値となる。

　図６に示されるように、空気過剰率λ３が空気過剰の状態（λ３＞１．０）に保たれる限り、ＮＯｘ低減率はほとんど変化しない。つまり、前述したように、空気過剰率λ３が空気過剰の状態にある限り、空気過剰率λ３の大きさは、ＮＯｘ低減率に影響を及ぼさない。

　図７に示されるように、空気過剰率λ３が、１．０＜λ３＜１．６の範囲にあるときに、汚染度が１０％以下となっている。したがって、排出される汚染度の低減を実現する上では、空気過剰率λ３が、１．０＜λ３＜１．６の範囲に制御されることが好ましい。

［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。

　空気過剰率λ１が、０．６＜λ１＜１．０の範囲に制御されるので、窒素酸化物吸着材５の十分な再生を可能としながら、再生に要するエネルギー量が低く抑えられる。

　空気過剰率λ２が０．５＜λ２＜１．０の範囲に制御され、かつ、空気過剰率λ３が１．０＜λ３＜１．６の範囲に制御されるので、排気ガス浄化装置１による窒素酸化物の低減率が高く維持されると共に、粒子状物質の排出量が低い量に抑えられる。

　第１燃焼装置６において、燃料及び空気の供給開始時期より着火時期が遅らされるので、燃料及び空気の混合ガスが窒素酸化物吸着材５の周辺の空間内に均一になった状態で燃焼が開始される。このため、窒素酸化物吸着材５の周囲で空間的に均一に昇温、脱離及び還元反応が開始され、効率的に窒素酸化物が還元される。

　内燃機関等の始動時に第１燃焼装置６が空気過剰条件で作動されるので、窒素酸化物吸着材５がすばやく昇温されて、窒素酸化物吸着材５の吸着性能が始動時から適切に発揮される。また、内燃機関等の始動時に発生した未燃物（炭化水素及び一酸化炭素）が、分岐排気通路を通過するときに酸化されて、無害化される。

　内燃機関等の始動時に第２燃焼装置７が空気過剰条件で作動されるので、内燃機関等の始動時に発生した黒煙や未燃物（炭化水素及び一酸化炭素）が、分岐排気通路を通過するときに酸化されて、無害化される。

［第２実施形態の構成］
　図８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、温度検出手段（温度センサ１６）及び吸着量検出手段（窒素酸化物濃度センサ１７）が、備えられている。また、第２実施形態では、制御装置１０による排気ガス浄化装置１の制御に、温度センサ１６及び窒素酸化物濃度センサ１７の検出情報が利用される。

　温度検出手段は、窒素酸化物吸着材５の温度を検出する手段である。温度検出手段は、窒素酸化物吸着材５の周囲のガスの温度を検出する温度センサ１６である。窒素酸化物吸着材５の周囲のガスの温度は、窒素酸化物吸着材５の温度に等しい。

　温度センサ１６は、分岐排気通路２、３内で、窒素酸化物吸着材５の排気上流側かつ第１燃焼装置６の排気下流側に配置されている。温度センサ１６により、窒素酸化物吸着材５に流入するガスの温度が検出される。

　吸着量検出手段は、窒素酸化物吸着材５への窒素酸化物の吸着量を検出する手段である。吸着量検出手段は、窒素酸化物濃度センサ１７と、吸着量算出部（図示せず）と、を備えている。

　窒素酸化物濃度センサ１７は、ガス中に含まれる窒素酸化物の濃度を検出するセンサである。窒素酸化物濃度センサ１７は、分岐排気通路２、３内で、窒素酸化物吸着材５の排気下流側かつ第２燃焼装置７の排気上流側に配置されている。窒素酸化物濃度センサ１７により、窒素酸化物吸着材５を通過するガス中の窒素酸化物の濃度が検出される。

　吸着量算出部は、窒素酸化物濃度センサ１７が検出する窒素酸化物の濃度の情報に基づいて、窒素酸化物吸着材５への窒素酸化物の吸着量の推定値を算出する。この算出において、吸着量が増加するにつれて、窒素酸化物吸着材５に吸着される窒素酸化物の量が低下し、窒素酸化物吸着材５を通過する窒素酸化物の濃度が増大することが、利用されている。吸着量算出部は、専用の回路もしくは、制御装置１０の一部を利用して、構成される。

［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、温度検出手段（温度センサ１６）及び吸着量検出手段（窒素酸化物濃度センサ１７）に関連する制御が、説明される。ここで説明する制御を除いては、第２実施形態の作動は、第１実施形態の作動と同一である。

　１点目の制御の相違点は、再生運転における第１燃焼装置６の作動制御である。第１実施形態では、再生運転において、第１燃焼装置６が作動されるとき、空気供給手段（空気ノズル６１）、燃料供給手段（燃料ノズル６２）、着火装置（点火プラグ６３）の全てが作動される。これに対して、第２実施形態では、着火装置（点火プラグ６３）が作動されない場合がある。

　第２実施形態では、制御装置１０は、再生運転の開始に伴って作動させる第１燃焼装置６について、空気供給手段（空気ノズル６１）及び燃料供給手段（燃料ノズル６２）を作動させる。この結果、燃焼及び空気の第１混合ガスが、第１燃焼領域Ａ１に供給される。

　制御装置１０は、再生運転の対象の分岐排気通路について、温度検出手段（温度センサ１６）による温度検出情報に基づいて、所定温度に対して、窒素酸化物吸着材５の温度が高いか低いかを判断する。ここで、所定温度とは、着火しなくても、窒素酸化物吸着材５上で第１混合ガスに含まれる燃料の酸化反応が開始される温度を指している。窒素酸化物吸着材５は、酸化作用を有する触媒成分を有しているため、このような作用を有している。また、窒素酸化物吸着材５は、分岐排気通路内を通過する排気ガスによって加温されており、常温より高い温度にある。

　窒素酸化物吸着材５の温度が所定温度より低いと判断される場合、制御装置１０は、着火装置（点火プラグ６３）を作動させる。一方、窒素酸化物吸着材５の温度が所定温度以上の温度であると判断される場合、制御装置１０は、着火装置（点火プラグ６３）を作動させない。ここで、窒素酸化物吸着材５の温度が所定温度を上回っている場合は、第１混合ガスが第１燃焼領域Ａ１に供給されると、窒素酸化物吸着材５上で自動的に燃焼反応が発生する。

　２点目の制御の相違点は、通常運転時間ＷＮに係る制御である。第１実施形態では、通常運転時間ＷＮの長さは、固定されている。これに対して、第２実施形態では、通常運転時間ＷＮの長さが、可変である。

　第２実施形態では、制御装置１０は、通常運転の対象の分岐排気通路について、吸着量検出手段（窒素酸化物濃度センサ１７）による吸着量検出情報に基づいて、所定量に対して、窒素酸化物吸着材５の吸着量が高いか低いかを判断する。ここで、所定量は、任意に決定される値であり、排気ガス浄化装置１の製造者が窒素酸化物吸着材５の吸着能力の低下が限界に達したと判断するときの値である。

　窒素酸化物吸着材５の吸着量が所定量以上の量であると判断される場合、制御装置１０は、通常運転の対象の分岐排気通路について、通常運転を終了して、再生運転を開始させる。窒素酸化物吸着材５の吸着量が所定量より低いと判断される場合、制御装置１０は、通常運転の対象の分岐排気通路について、通常運転を継続する。このように、通常運転時間ＷＮは、吸着量検出手段（窒素酸化物濃度センサ１７）による吸着量検出情報に基づいて、変化する。

［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。

　窒素酸化物吸着材５の温度が、窒素酸化物吸着材５が有する酸化触媒成分が自動的に燃料の酸化反応を開始させる温度よりも高い場合には、第１燃焼装置６の着火装置（点火プラグ６３）が作動されないので、第１燃焼装置６を昇温及び還元雰囲気の発生手段として機能させながら、着火装置（点火プラグ６３）の寿命を延ばすことができる。

　窒素酸化物吸着材５の吸着量が所定量よりも高い場合に、通常運転を終了させて再生運転を開始させるので、窒素酸化物の排出を防止しながら通常運転の実行時間を最大限延長でき、再生運転の実行頻度を最小化できる。つまり、排気ガス浄化装置１での再生運転に要するエネルギー量を最小化できる。また、常に、窒素酸化物吸着材５に混合ガスが到達した状態で燃焼が開始されるので、窒素酸化物吸着材５の周囲で空間的に均一に昇温、脱離及び還元反応が開始され、効率的に窒素酸化物が還元される。

［第３実施形態の構成］
　図９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では、窒素酸化物吸着材の材料に、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄの何れかが必ず含まれている。また、第３実施形態の排気ガス浄化装置１からは、第１実施形態の排気ガス浄化装置１に備える補助空気供給手段１５が取り除かれている。加えて、第２燃焼装置７が空気過剰の第２混合ガスを供給するように制御される。ここで、第１実施形態では、第２燃焼装置７は、燃料過剰の第２混合ガスを供給する。

　第３実施形態では、窒素酸化物を窒素に還元する手段が、還元触媒としての窒素酸化物吸着材５と、昇温雰囲気及び還元雰囲気を提供する第１燃焼装置６と、で構成されている。窒素酸化物吸着材５の材料に貴金属であるＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄの何れかが含まれているので、窒素酸化物吸着材５は、高温の還元雰囲気に置かれたときに窒素酸化物を窒素に還元する。ここで、第１燃焼装置６が、窒素酸化物吸着材５を高温の還元雰囲気に置く。

　このため、第３実施形態では、窒素酸化物吸着材５の排気下流側に、還元雰囲気で満たされる第２燃焼領域Ａ２を設ける必要がない。ここで、第１実施形態では、第２燃焼領域Ａ２に還元雰囲気を発生させるために、制御装置１０は、第２燃焼装置６に、燃料過剰の第２混合ガスを第２燃焼領域Ａ２に供給させて、燃焼させている。したがって、第３実施形態では、窒素酸化物吸着材５の排気下流側に、空気過剰の第３燃焼領域Ａ３に相当する燃焼領域を設けるだけで良い。

　図９に示されるように、制御装置１０は、第２燃焼装置６を制御して、窒素酸化物吸着材５の排気下流側に、空気過剰の第４燃焼領域Ａ４を生成させる。つまり、第２燃焼装置６によって供給される混合ガスの空気過剰率λ４が、１より大きな値となるように、第２燃焼装置６が制御される。空気過剰率λ４は、１．０＜λ４＜１．６の範囲に保たれる。空気過剰率λ４の範囲は、第１実施形態の第３燃焼領域Ａ３の空気過剰率λ３の範囲と同じである。

［第３実施形態の効果］
　窒素酸化物吸着材５の材料にＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄが含まれるので、窒素酸化物を還元するための燃焼装置を設ける必要がない。また、第２燃焼装置６が空気過剰条件下（１．０＜λ４＜１．６）で燃焼反応を発生させるので、未燃物（一酸化炭素及び炭化水素）も無害化される。したがって、窒素酸化物を還元するために燃料過剰環境下での燃焼反応を発生させる場合と比べて、エネルギー消費量が低減される。

　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 (7)

1. 　内燃機関又は燃焼機器の機関側排気通路に接続される複数の分岐排気通路と、
   　前記各分岐排気通路の排気入口を開放又は閉鎖して、前記機関側排気通路から前記各分岐排気通路への排気ガスの流入及び遮断を切替える排気ガス遮断手段と、
   　前記各分岐排気通路内に設けられ、空気過剰雰囲気で窒素酸化物を一時的に吸着し、該吸着した窒素酸化物を昇温又は還元雰囲気で脱離する窒素酸化物吸着材と、
   　前記各分岐排気通路内で前記各窒素酸化物吸着材より排気上流側に配置され、空気供給手段と燃料供給手段と着火手段とから構成される第１燃焼装置と、
   　前記各分岐排気通路内で前記各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第２燃焼装置と、
   　を備えている、排気ガス浄化装置の制御方法において、
   　前記各分岐排気通路について、通常運転と再生運転とがあり、
   　前記通常運転では、前記排気ガス遮断手段の切替えにより、該通常運転の実施される前記分岐排気通路に排気ガスを流入させ、
   　前記再生運転では、前記排気ガス遮断手段の切替えにより、該再生運転の実施される前記分岐排気通路への排気ガスの流入を防止した状態で、前記第１燃焼装置及び前記第２燃焼装置を作動させ、
   　前記再生運転の実施される前記分岐排気通路内で、前記第１燃焼装置が供給する燃料と空気の割合を、空気過剰率λ１で、０．６＜λ１＜１．０の範囲に制御する、
   　ことを特徴とする排気ガス浄化装置の制御方法。
2. 　請求項１記載の排気ガス浄化装置の制御方法において、
   　前記再生運転の実施される前記分岐排気通路内で、
   　前記第１燃焼装置において、燃料と空気の供給開始時期よりも着火時期を遅らせる、
   　排気ガス浄化装置の制御方法。
3. 　請求項１又は２記載の排気ガス浄化装置の制御方法において、
   　前記再生運転の実施される前記分岐排気通路内で、
   　前記窒素酸化物吸着材の排気上流側に設置された温度検出手段により前記窒素酸化物吸着材の温度を検出し、前記窒素酸化物吸着材の温度が、該窒素酸化物吸着材上で燃料の酸化反応が開始される温度より低い場合、前記第１燃焼装置の着火手段を作動させる、
   　排気ガス浄化装置の制御方法。
4. 　請求項１～３の何れか１つに記載の排気ガス浄化装置の制御方法において、
   　前記排気ガス浄化装置は、前記各分岐排気通路内で前記第２燃焼装置の空気供給手段の排気下流側に補助空気供給手段を備えており、
   　前記分岐排気通路内で、前記第２燃焼装置の空気供給手段から前記補助空気供給手段までの空間を燃料過濃燃焼領域とし、前記補助空気供給手段から排気下流側の空間を燃料希薄燃焼領域としており、
   　前記再生運転の実施される前記分岐排気通路内で、
   　前記燃料過濃燃焼領域内のガスの空気過剰率λ２が、０．５＜λ２＜１．０の範囲となり、
   　前記燃料希薄燃焼領域内のガスの空気過剰率λ３が、１．０＜λ３＜１．６の範囲となるように、
   　前記第１燃焼装置及び前記第２燃焼装置が供給する燃料及び空気の量を制御する、
   　排気ガス浄化装置の制御方法。
5. 　請求項１～３の何れか１つに記載の排気ガス浄化装置において、
   　前記窒素酸化物吸着材の材料にＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄの何れかが含まれており、
   　前記再生運転の実施される前記分岐排気通路内で、
   　前記第２燃焼装置の空気供給手段から排気下流側の空間内のガスの空気過剰率λ４を、１．０＜λ４＜１．６の範囲となるように、
   　前記第１燃焼装置及び前記第２燃焼装置が供給する燃料及び空気の量を制御する、
   　排気ガス浄化装置の制御方法。
6. 　請求項１記載の排気ガス浄化装置において、
   　前記内燃機関又は前記燃焼機器の始動時に、
   　前記各分岐排気通路内で、前記第２燃焼装置を作動させる、
   　排気ガス浄化装置の制御方法。
7. 　請求項１記載の排気ガス浄化装置の制御方法において、
   　前記内燃機関又は前記燃焼機器の始動時に、
   　前記各分岐排気通路内で、前記第１燃焼装置を空気過剰条件で作動させる、
   　排気ガス浄化装置の制御方法。

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