(57)【要約】  排ガス処理装置は、吸着剤が充填された吸着層と、吸着層に対して熱伝達を行う伝熱流路とを有する吸着塔（２０）を備える。エンジン（１０）からの排ガスを吸着塔の吸着層に導入して排ガス中のＮＯXを含む被処理成分を吸着剤に吸着させる吸着工程と、排ガスを吸着塔の伝熱流路に導入して吸着層を加熱するとともに、脱着用ガスを加熱された吸着層に導入して吸着剤から被処理成分を脱着させる脱着工程と、冷却用ガスを吸着塔の吸着層に導入して吸着層を冷却し、吸着層を通過した冷却用ガスをエンジンの吸気口に導入する冷却工程とを切り替えて行う。これにより、湿式処理を行うことなく、少ないエネルギー消費量で排ガスを処理することができる。
2009031454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着剤が充填された吸着層と、前記吸着層に対して熱伝達を行う伝熱流路とを有する吸着塔を備え、エンジンから排出される排ガスを処理する排ガス処理装置であって、
前記排ガスを前記吸着塔の前記吸着層に導入して前記排ガス中のＮＯXを含む被処理成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、
前記排ガスを前記吸着塔の前記伝熱流路に導入して前記吸着層を加熱するとともに、脱着用ガスを加熱された前記吸着層に導入して前記吸着剤から前記被処理成分を脱着させる脱着工程と、
冷却用ガスを前記吸着塔の前記吸着層に導入して前記吸着層を冷却し、前記吸着層を通過した前記冷却用ガスを前記エンジンの吸気口に導入する冷却工程と
を切り替えて行うことを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
前記吸着層と前記伝熱流路とが互いに独立している請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記冷却工程において、前記排ガスの少なくとも一部を前記冷却用ガスとして前記吸着層に導入する請求項１又は２に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記脱着工程において前記吸着剤から脱着した前記被処理成分を含む前記脱着用ガスに対してプラズマ処理を行うプラズマリアクタを更に備える請求項１〜３のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
前記プラズマリアクタが、沿面放電を発生する沿面放電素子を含む請求項４に記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
前記沿面放電素子の前記沿面放電が発生する面に沿って前記脱着用ガスが流れるように前記脱着用ガスの流路を規制するガス流路規制形状が前記プラズマリアクタに設けられている請求項５に記載の排ガス処理装置。
【請求項７】
前記脱着用ガスが酸素濃度１０ｖｏｌ％以下の低酸素ガスである請求項４〜６のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項８】
前記低酸素ガスが、前記脱着工程において前記伝熱流路を通過した前記排ガスの少なくとも一部である請求項７に記載の排ガス処理装置。
【請求項９】
前記脱着工程において、前記吸着層を通過した前記脱着用ガスの一部を再度前記吸着層に導入する請求項１〜８のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項１０】
前記脱着工程において前記吸着剤から脱着した前記被処理成分を含む前記脱着用ガスを前記エンジンの吸気口に導入する請求項１〜３のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項１１】
前記脱着用ガスが、前記脱着工程において前記伝熱流路を通過した前記排ガスの少なくとも一部である請求項１０に記載の排ガス処理装置。
【請求項１２】
前記吸着工程において前記吸着層を通過する前記排ガスを除湿するための除湿剤を更に備える請求項１〜１１のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項１３】
前記吸着塔を複数備え、前記吸着工程、前記脱着工程、及び前記冷却工程からなる３工程を行うごとに前記３工程を行う吸着塔を切り替える請求項１〜１２のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項１４】
前記複数の吸着塔のうちの１つの吸着塔を用いて前記吸着工程、前記脱着工程、及び前記冷却工程からなる３工程を行い、これと並行して前記複数の吸着塔のうちの他の１つの吸着塔の前記吸着剤に前記排ガス中のＮＯXを含む被処理成分を吸着させる請求項１３に記載の排ガス処理装置。
【請求項１５】
エンジンの排気口から排出される排ガスを処理する排ガス処理装置であって、
吸着剤が充填された吸着層、及び前記吸着層に対して熱伝達を行う伝熱流路を有する吸着塔と、
前記排気口から排出された前記排ガスを前記吸着塔の前記吸着層に導入するための排気口−吸着層間排ガス流路と、
前記排気口から排出された前記排ガスを前記吸着塔の前記伝熱流路に導入するための排気口−伝熱流路間排ガス流路と、
脱着用ガスを前記吸着層に導入するための脱着用ガス流路と、
冷却用ガスを前記吸着層に導入するための冷却用ガス流路と、
前記吸着層を通過した前記冷却用ガスを前記エンジンの吸気口に導入する吸着層−吸気口間冷却用ガス流路と
を備えることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１６】
前記吸着層と前記伝熱流路とが互いに独立している請求項１５に記載の排ガス処理装置。
【請求項１７】
前記冷却用ガスが、前記排気口から排出された前記排ガスを含む請求項１５又は１６に記載の排ガス処理装置。
【請求項１８】
前記吸着層を通過した前記脱着用ガスに対してプラズマ処理を行うプラズマリアクタを更に備える請求項１５〜１７のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項１９】
前記吸着層を通過した前記脱着用ガスの一部を前記吸着層に導入するための脱着用ガス循環流路を更に備える請求項１５〜１８のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項２０】
前記吸着層を通過した前記脱着用ガスを前記エンジンの吸気口に導入するための吸着層−吸気口間脱着用ガス流路を更に備える請求項１５〜１８のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項２１】
請求項１５〜２０のいずれかに記載の排ガス処理装置を用いてエンジンの排気口から排出される排ガスを処理する排ガスの処理方法であって、
前記排気口−吸着層間排ガス流路を開き、且つ、前記排気口−伝熱流路間排ガス流路、前記脱着用ガス流路、前記冷却用ガス流路、及び、前記吸着層−吸気口間冷却用ガス流路を閉じる吸着工程と、
前記排気口−伝熱流路間排ガス流路及び前記脱着用ガス流路を開き、且つ、前記排気口−吸着層間排ガス流路、前記冷却用ガス流路、及び、前記吸着層−吸気口間冷却用ガス流路を閉じる脱着工程と、
前記冷却用ガス流路及び前記吸着層−吸気口間冷却用ガス流路を開き、且つ、前記排気口−吸着層間排ガス流路、前記排気口−伝熱流路間排ガス流路、及び、前記脱着用ガス流路を閉じる冷却工程と
を切り替えて行うことを特徴とする排ガスの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関などのエンジンから排出される排ガスの処理装置及び処理方法に関する。特に、ＮＯXを含む排ガスの処理装置及び処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、ボイラ、ガスタービン等のエンジンの排気系から排出される排ガスに対する規制強化に伴い、燃料の組成改善、排ガスのエンジンへの再循環、燃焼自体の改善等のエンジン側の改良がなされる一方で、上記エンジンから排出される排ガス中の窒素酸化物（ＮＯX）等の有害成分を除去処理することが行われている。【０００３】
特許文献１には、排ガスに低温非平衡プラズマを作用させて排ガス中のＮＯXをＮＯ2に酸化させ、次いで排ガスを還元剤溶液中に導入して排ガス中のＮＯ2を除去する方法が記載されている。【０００４】
また、特許文献２には、排ガスを第１プラズマリアクタに導入して排ガス中のＮＯXを含む被処理成分を第１プラズマリアクタ内の吸着剤に吸着させ、次いで、低酸素濃度の窒素ガスを第１プラズマリアクタに導入し放電を発生させて該窒素ガスの非熱プラズマを吸着剤に印加して被処理成分を吸着剤から脱着させ吸着剤を再生し、脱着した被処理成分を含む窒素ガスを第２プラズマリアクタに導入して非熱プラズマを印加してＮＯXをＮ2に還元する方法が記載されている。
【特許文献１】特開２０００−１１７０４９号公報
【特許文献２】国際公開第２００５／０３７４１２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、排ガスを継続的に処理するためには還元剤溶液を随時補充する必要がある。従って、排ガス処理機能を維持管理するための手間が大きいという課題がある。また、還元剤溶液を用いた湿式処理が必要であるので、例えば自動車等の移動体にこの方法を適用することは現実的には困難である。【０００６】
また、上記特許文献２の方法では、ＮＯXの還元のみならず、第１プラズマリアクタ内の吸着剤の再生にも非熱プラズマを用いる。従って、非熱プラズマを発生させるためのエネルギー消費量が大きいという課題がある。【０００７】
本発明は、上記の従来の課題を解決し、湿式処理を行うことなく、少ないエネルギー消費量で排ガスを処理することができる排ガスの処理装置及び処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の排ガス処理装置は、吸着剤が充填された吸着層と、前記吸着層に対して熱伝達を行う伝熱流路とを有する吸着塔を備え、エンジンから排出される排ガスを処理する排ガス処理装置であって、前記排ガスを前記吸着塔の前記吸着層に導入して前記排ガス中のＮＯXを含む被処理成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、前記排ガスを前記吸着塔の前記伝熱流路に導入して前記吸着層を加熱するとともに、脱着用ガスを加熱された前記吸着層に導入して前記吸着剤から前記被処理成分を脱着させる脱着工程と、冷却用ガスを前記吸着塔の前記吸着層に導入して前記吸着層を冷却し、前記吸着層を通過した前記冷却用ガスを前記エンジンの吸気口に導入する冷却工程とを切り替えて行うことを特徴とする。【０００９】
本発明の第２の排ガス処理装置は、エンジンの排気口から排出される排ガスを処理する排ガス処理装置であって、吸着剤が充填された吸着層、及び前記吸着層に対して熱伝達を行う伝熱流路を有する吸着塔と、前記排気口から排出された前記排ガスを前記吸着塔の前記吸着層に導入するための排気口−吸着層間排ガス流路と、前記排気口から排出された前記排ガスを前記吸着塔の前記伝熱流路に導入するための排気口−伝熱流路間排ガス流路と、脱着用ガスを前記吸着層に導入するための脱着用ガス流路と、冷却用ガスを前記吸着層に導入するための冷却用ガス流路と、前記吸着層を通過した前記冷却用ガスを前記エンジンの吸気口に導入する吸着層−吸気口間冷却用ガス流路とを備えることを特徴とする。【００１０】
本発明の排ガスの処理方法は、上記の本発明の第２の排ガス処理装置を用いてエンジンの排気口から排出される排ガスを処理する排ガスの処理方法であって、前記排気口−吸着層間排ガス流路を開き、且つ、前記排気口−伝熱流路間排ガス流路、前記脱着用ガス流路、前記冷却用ガス流路、及び、前記吸着層−吸気口間冷却用ガス流路を閉じる吸着工程と、前記排気口−伝熱流路間排ガス流路及び前記脱着用ガス流路を開き、且つ、前記排気口−吸着層間排ガス流路、前記冷却用ガス流路、及び、前記吸着層−吸気口間冷却用ガス流路を閉じる脱着工程と、前記冷却用ガス流路及び前記吸着層−吸気口間冷却用ガス流路を開き、且つ、前記排気口−吸着層間排ガス流路、前記排気口−伝熱流路間排ガス流路、及び、前記脱着用ガス流路を閉じる冷却工程とを切り替えて行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第１のプラズマ処理装置では、冷却工程において吸着層を通過した冷却用ガスをエンジンの吸気口に導入する。また、本発明の第２のプラズマ処理装置は、吸着層を通過した冷却用ガスをエンジンの吸気口に導入する吸着層−吸気口間冷却用ガス流路を備える。これにより、冷却用ガスとともにエンジンに流入するＮＯXの少なくとも一部がエンジンで分解される。従って、吸着層を通過した冷却用ガスをエンジンの吸気口に導入しない場合に比べて、少ないエネルギー消費量でＮＯXの総排出量を低減することができる。【００１２】
また、本発明の第１のプラズマ処理装置では、吸着剤からＮＯXを含む被処理成分を脱着させて吸着剤を再生するために、排ガスの熱エネルギーを使用する。また、本発明の第２のプラズマ処理装置は、エンジンの排気口から排出された排ガスを吸着塔の伝熱流路に導入するための排気口−伝熱流路間排ガス流路を備える。従って、これら点でも、エネルギー消費量を低減することができる。【００１３】
更に、排ガス中のＮＯXを含む被処理成分の処理に湿式工程を用いないので、維持管理が簡単であり、自動車等の移動体への適用が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る排ガス処理装置の吸着工程でのガスの流れを示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の実施の形態１に係る排ガス処理装置の脱着工程でのガスの流れを示す図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の実施の形態１に係る排ガス処理装置の冷却工程でのガスの流れを示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１〜４に係る排ガス処理装置の各工程でのガスの流れを示す図における各種記号の意味を示した図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施の形態２に係る排ガス処理装置の吸着工程でのガスの流れを示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の実施の形態２に係る排ガス処理装置の脱着工程でのガスの流れを示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の実施の形態３に係る排ガス処理装置の冷却工程でのガスの流れを示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の実施の形態３に係る排ガス処理装置の第１吸着塔についての脱着工程でのガスの流れを示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の実施の形態３に係る排ガス処理装置の第１吸着塔についての冷却工程でのガスの流れを示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明の実施の形態３に係る排ガス処理装置の第１吸着塔についての吸着工程でのガスの流れを示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施の形態４に係る排ガス処理装置の第１吸着塔についての脱着工程でのガスの流れを示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施の形態４に係る排ガス処理装置の第１吸着塔についての冷却工程でのガスの流れを示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の実施の形態４に係る排ガス処理装置の第１吸着塔についての吸着工程でのガスの流れを示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明に係る排ガス処理装置に用いられる一実施形態に係る吸着塔の側面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａの矢印６Ｂの方向から見た吸着塔の透視図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、図６Ａの矢印６Ｃの方向から見た吸着塔の透視図である。
【図７Ａ】図７Ａは、プラズマリアクタに使用される沿面放電素子の側面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａの７Ｂ−７Ｂ線に沿った矢視断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、沿面放電素子の埋設電極に印加される電圧波形の一例を示した図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、沿面放電素子の埋設電極に印加される電圧波形の別の例を示した図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明に係る排ガス処理装置に用いられる一実施形態に係るプラズマリアクタの側面断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの９Ｂ−９Ｂ線に沿った矢視断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明に係る排ガス処理装置に用いられる別の実施形態に係るプラズマリアクタの部分拡大側面断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａに示したプラズマリアクタの部分拡大平面断面図である。
【図１１】図１１は、実施例１におけるＮＯXの質量流量の測定結果を示した図である。
【図１２】図１２は、実施例２におけるＮＯXの質量流量の測定結果を示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明においてエンジンとは、燃料の燃焼により発生する熱エネルギーを動力に変換する機械、装置を意味し、内燃機関及び外燃機関のいずれであっても良い。中でも、ディーゼルエンジンが好ましい。【００１６】
ＮＯXとは、例えばＮＯ、ＮＯ2、Ｎ2Ｏ、Ｎ2Ｏ5などの窒素酸化物を意味する。被処理成分は、このような窒素酸化物の他に、ＳＯ2，ＳＯ3等の硫黄酸化物（ＳＯX）、トルエン，ベンゼン，キシレン等の揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）、ダイオキシン類，ハロゲン化芳香族物質，高縮合度芳香族炭化水素等の環境汚染物質、炭化水素、ＣＯ、ＣＯ2、水蒸気（Ｈ2Ｏ）等を含んでいても良い。【００１７】
本発明では、吸着工程においてこのような被処理成分を吸着剤に吸着（吸収ともいう）させ、脱着工程において吸着剤を加熱し被処理成分を脱着（脱離ともいう）させ、冷却工程において吸着層を通過した冷却用ガスをエンジンの吸気口に導入する。【００１８】
吸着剤が充填された吸着層と、吸着層内の吸着剤を加熱する伝熱流路とは互いに独立していることが好ましい。これにより、脱着工程において、吸着剤を加熱するための排ガスと、加熱された吸着剤から脱着された被処理成分を搬送する脱着用ガスとを分離することができるので、吸着剤から被処理成分を効率良く脱着させることができる。【００１９】
前記冷却工程において、前記排ガスの少なくとも一部を前記冷却用ガスとして前記吸着層に導入することが好ましい。これにより、いわゆる排気ガス循環（Exhaust Gas Recirculation）が構成され、エンジンの吸気中の酸素濃度が低下するので、燃焼温度が低下し、ＮＯXの生成量を更に低減することができる。【００２０】
本発明の第１の排ガス処理装置は、前記脱着工程において前記吸着剤から脱着した前記被処理成分を含む前記脱着用ガスに対してプラズマ処理を行うプラズマリアクタを更に備えることが好ましい。これにより、吸着剤から脱着したＮＯXを含む被処理成分を処理することができ、被処理成分の系外への放出量を更に低減することができる。【００２１】
前記プラズマリアクタが、沿面放電を発生する沿面放電素子を含んでいても良い。これにより、被処理成分に対して効率よくプラズマを印加することができる。【００２２】
この場合、前記沿面放電素子の前記沿面放電が発生する面に沿って前記脱着用ガスが流れるように前記脱着用ガスの流路を規制するガス流路規制形状が前記プラズマリアクタに設けられていることが好ましい。これにより、プラズマ発生領域に脱着用ガスを確実に通過させることができるので、被処理成分の確実な処理が可能になる。【００２３】
また、前記脱着用ガスが酸素濃度１０ｖｏｌ％以下の低酸素ガスであることが好ましい。このような低酸素ガス雰囲気でプラズマ処理を行うことにより、ＮＯXの除去率を向上させることができる。【００２４】
前記低酸素ガスが、前記脱着工程において前記伝熱流路を通過した前記排ガスの少なくとも一部であることが好ましい。これにより、低酸素ガスとして例えば窒素ガスを別途用意する必要がなく、排ガスを有効に利用でき、小型且つ低コストの排ガス処理装置を実現できる。【００２５】
前記脱着工程において、前記吸着層を通過した前記脱着用ガスの一部を再度前記吸着層に導入しても良い。これにより、限られた量の脱着用ガスを用いて吸着剤から被処理成分を効率的に脱着させることができる。【００２６】
前記脱着工程において前記吸着剤から脱着した前記被処理成分を含む前記脱着用ガスを前記エンジンの吸気口に導入することが好ましい。これにより、吸着剤から脱着したＮＯXを含む被処理成分をエンジン内で処理することができ、被処理成分の系外への放出量を更に低減することができる。しかも、上述したプラズマリアクタが不要である。【００２７】
この場合、前記脱着用ガスが、前記脱着工程において前記伝熱流路を通過した前記排ガスの少なくとも一部であることが好ましい。これにより、いわゆる排気ガス循環（Exhaust Gas Recirculation）が構成され、エンジンの吸気中の酸素濃度が低下するので、燃焼温度が低下し、ＮＯXの生成量を更に低減することができる。【００２８】
本発明の第１の排ガス処理装置は、前記吸着工程において前記吸着層を通過する前記排ガスを除湿するための除湿剤を更に備えることが好ましい。これにより、吸着剤の吸着能力を向上させることができる。【００２９】
本発明の第１の排ガス処理装置が前記吸着塔を複数備え、前記吸着工程、前記脱着工程、及び前記冷却工程からなる３工程を行うごとに前記３工程を行う吸着塔を切り替えても良い。これにより、複数の吸着塔を用いて被処理成分の効率よい処理が可能になる。【００３０】
この場合、前記複数の吸着塔のうちの１つの吸着塔を用いて前記吸着工程、前記脱着工程、及び前記冷却工程からなる３工程を行い、これと並行して前記複数の吸着塔のうちの他の１つの吸着塔の前記吸着剤に前記排ガス中のＮＯXを含む被処理成分を吸着させることが好ましい。これにより、被処理成分の系外への放出量を少なくすることができる。【００３１】
本発明の第２の排ガス処理装置において、前記冷却用ガスが、前記排気口から排出された前記排ガスを含むことが好ましい。これにより、いわゆる排気ガス循環（Exhaust Gas Recirculation）が構成され、エンジンの吸気中の酸素濃度が低下するので、燃焼温度が低下し、ＮＯXの生成量を更に低減することができる。【００３２】
本発明の第２の排ガス処理装置が、前記吸着層を通過した前記脱着用ガスに対してプラズマ処理を行うプラズマリアクタを更に備えることが好ましい。これにより、吸着剤から脱着したＮＯXを含む被処理成分を処理することができ、被処理成分の系外への放出量を更に低減することができる。【００３３】
本発明の第２の排ガス処理装置が、前記吸着層を通過した前記脱着用ガスの一部を前記吸着層に導入するための脱着用ガス循環流路を更に備えることが好ましい。これにより、限られた量の脱着用ガスを用いて吸着剤から被処理成分を効率的に脱着させることができる。【００３４】
本発明の第２の排ガス処理装置が、前記吸着層を通過した前記脱着用ガスを前記エンジンの吸気口に導入するための吸着層−吸気口間脱着用ガス流路を更に備えることが好ましい。これにより、吸着剤から脱着したＮＯXを含む被処理成分をエンジン内で処理することができ、被処理成分の系外への放出量を更に低減することができる。しかも、上述したプラズマリアクタが不要である。【００３５】
以下、本発明を具体例を示しながらより詳細に説明する。但し、本発明は以下の具体例に限定されないことは言うまでもない。【００３６】
（実施の形態１）
図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃは、それぞれ、本発明の実施の形態１に係る排ガス処理装置の吸着工程、脱着工程、冷却工程でのガスの流れを示す図である。図１Ａ〜図１Ｃに示した記号の意味を図２に示す。図２に示すように、実線はガスが流通している流路（配管）、破線はガスが流通していない流路（配管）を示す。白抜きのバルブ（開閉弁）記号は開いたバルブを示し、黒塗りのバルブ（開閉弁）記号は閉じたバルブを示す。【００３７】
本実施の形態１の排ガス処理装置は、吸着剤が充填された吸着層及び前記吸着層に対して熱伝達を行う伝熱流路を有する吸着塔２０と、排気口−吸着層間排ガス流路と、排気口−伝熱流路間排ガス流路と、脱着用ガス流路と、冷却用ガス流路と、吸着層−吸気口間冷却用ガス流路と、脱着用ガス循環流路とを備える。【００３８】
排気口−吸着層間排ガス流路は、エンジン１０の排気口１０ｅから排出された排ガスを吸着塔２０の吸着層に導入する流路であって、本実施の形態１では、図１Ａに実線で示されているように、エンジン１０の排気口１０ｅからバルブ７２、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）４０、ラジエータ５０、三方弁７０をこの順に通過し吸着塔２０に至る流路が該当する。【００３９】
排気口−伝熱流路間排ガス流路は、エンジン１０の排気口１０ｅから排出された排ガスを吸着塔２０の伝熱流路に導入する流路であって、本実施の形態１では、図１Ｂに実線で示されているように、エンジン１０の排気口１０ｅからバルブ７３を通り、吸着塔２０の伝熱流路に至る流路が該当する。【００４０】
脱着用ガス流路は、脱着用ガス９２を吸着塔２０の吸着層に導入する流路であって、本実施の形態１では、図１Ｂに実線で示されているように、バルブ７４から吸着塔２０の吸着層に至る流路が該当する。【００４１】
冷却用ガス流路は、冷却用ガス９３を吸着塔２０の吸着層に導入する流路であって、本実施の形態１では、図１Ｃに実線で示されているように、バルブ７５から吸着塔２０の吸着層に至る流路が該当する。【００４２】
吸着層−吸気口間冷却用ガス流路は、吸着塔２０の吸着層を通過した冷却用ガスをエンジン１０の吸気口１０ｉに導入する流路であって、本実施の形態１では、図１Ｃに実線で示されているように、吸着塔２０の吸着層からバルブ７７を通過してエンジン１０の吸気口１０ｉに至る流路が該当する。【００４３】
脱着用ガス循環流路は、吸着塔２０の吸着層を通過した脱着用ガスの一部を吸着層に導入する流路であって、本実施の形態１では、図１Ｂに実線で示されているように、吸着塔２０の吸着層の脱着用ガス出口からバルブ６１、送風機６０を通り吸着塔２０の吸着層の脱着用ガス入口に至る流路が該当する。【００４４】
本実施の形態の排ガス処理装置は、図１Ａの吸着工程、図１Ｂの脱着工程、図１Ｃの冷却工程をこの順に行う繰り返し単位を繰り返して行う。【００４５】
吸着工程では、吸着塔２０の吸着剤が、エンジン１０から排出される排ガス中に含まれるＮＯXを含む被処理成分を吸着する。吸着工程でのガスの流れを図１Ａを用いて説明する。エンジン１０は、バルブ７１を通じて大気９１を吸入し、ＮＯXを含む被処理成分を含む排ガスを排出する。排ガスは、バルブ７２を通り、ＤＰＦ４０で排ガス中の粒子状物質（例えば、すす）が除去された後、ラジエータ５０で冷却され、三方弁７０を通過し吸着塔２０の吸着層を通過する。吸着層には吸着剤が充填されており、排ガスが吸着剤の隙間を通過する際に、吸着剤は排ガス中に含まれたＮＯXを含む被処理成分を吸着する。被処理成分が吸着された排ガスは、バルブ７５を通過して大気中に放出される。【００４６】
脱着工程では、上記の吸着工程で吸着塔２０の吸着剤に吸着された被処理成分を吸着剤から脱着させて、吸着剤を再生する。被処理成分を脱着させるために、被処理成分を吸着した吸着剤を排ガスの熱を利用して加熱する。脱着工程でのガスの流れを図１Ｂを用いて説明する。エンジン１０は、バルブ７１を通じて大気９１を吸入し、ＮＯXを含む被処理成分を含む排ガスを排出する。排ガスは、バルブ７３を通り、吸着塔２０の伝熱流路を通過する。排ガスが伝熱流路を通過する際、排ガスの熱エネルギーが吸着塔２０内の吸着層の吸着剤に伝達される。その結果、吸着塔２０内の吸着剤は加熱され、一方、排ガスは冷却される。冷却された排ガスは、ＤＰＦ４０で排ガス中の粒子状物質（例えば、すす）が除去された後、ラジエータ５０で更に冷却され、三方弁７０を通過し、大気中に放出される。一方、脱着用ガス９２がバルブ７４を通過し、吸着塔２０の吸着層を通過する。吸着層内の吸着剤は排ガスにより加熱されているので、吸着剤に吸着されていた被処理成分が脱着されて脱着用ガスととともに吸着塔２０外に運び出される。被処理成分を含む脱着用ガスの一部は、バルブ６１及び送風機６０を通過して吸着塔２０の吸着層に再度流入し、残りは、バルブ７６を通過してプラズマリアクタ３０に流入する。プラズマリアクタ３０は、脱着用ガスに対してプラズマ処理を行い、脱着用ガスに含まれる被処理成分であるＮＯXをＮ2に還元する。その後、還元されたＮ2を含む脱着用ガスは大気中に放出される。【００４７】
冷却工程では、上記の脱着工程で加熱された吸着塔２０の吸着剤を、被処理成分を吸着可能な温度にまで冷却する。冷却工程でのガスの流れを図１Ｃを用いて説明する。冷却用ガス９３としての大量の大気が、バルブ７５を通過して、吸着塔２０の吸着層を通過する。吸着塔２０内の吸着剤は、吸着層を通過する大気により急速に冷却される。吸着塔２０を通過した大気は、バルブ７７を通過してエンジン１０の吸気口１０ｉに流入する。エンジン１０は、バルブ７１を通過した大気９１と吸着塔２０を通過した大気とを吸入し、ＮＯXを含む被処理成分を含む排ガスを排出する。排ガスは、バルブ７２を通り、ＤＰＦ４０で排ガス中の粒子状物質（例えば、すす）が除去された後、ラジエータ５０で冷却され、三方弁７０を通過し、大気中に放出される。【００４８】
以上のように、本実施の形態によれば、冷却工程において吸着塔２０の吸着層を通過した大気をエンジン１０の吸気口１０ｉに導入する。冷却工程の初期では、吸着剤はまだ高温であるので、吸着層を通過した大気は被処理成分であるＮＯXを含むことがある。この場合、エンジン１０に流入する吸気にはＮＯXが含まれることになる。吸気中のＮＯXの一部はエンジン１０により分解される。従って、吸着層を通過した大気をエンジン１０の吸気口１０ｉに流入させない場合に比べて、少ないエネルギー消費量でＮＯXの系外への総排出量を低減することができる。また、吸着剤から被処理成分を脱着させて吸着剤を再生するために排ガスの熱エネルギーを使用するので、この点でもエネルギー消費量を低減することができる。更に、被処理成分の処理に湿式工程を含まないので、処理液の維持管理などに関する従来の問題は発生しない。【００４９】
上記の実施の形態は一例であり、本発明はこれに限定されず、種々の変更が可能である。【００５０】
上記の脱着工程（図１Ｂ）では、吸着塔２０の吸着層を通過した脱着用ガスに対して、プラズマリアクタ３０でプラズマ処理を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、吸着工程、脱着工程、及び冷却工程からなる繰り返し単位を繰り返して行う場合において、プラズマ処理を行う脱着工程と行わない脱着工程とが混在していても良い。特に、運転開始直後では、吸着塔２０の吸着層を通過した脱着用ガスに含まれるＮＯXの量は相対的に少ない場合がある。このような場合は、プラズマ処理を省略することができる。あるいは、プラズマリアクタ３０を省略し、プラズマ処理を全く行わなくても良い。プラズマ処理を省略すれば、これに要するエネルギーを削減することができる。また、プラズマリアクタ３０を省略すれば、更に装置の小型化と低コスト化が可能になる。【００５１】
上記の脱着工程（図１Ｂ）では、吸着塔２０の吸着層を通過した脱着用ガスの一部をバルブ６１及び送風機６０を通過して吸着塔２０の吸着層に再度流入させた。これは、バルブ７４を通過して供給される限られた量の脱着用ガスを用いて、吸着層を通過する脱着用ガスの流量を増大させるためである。これにより、脱着工程に要する時間を短くすることができる。吸着層に再度流入させる脱着用ガスの量（流量）は送風機６０の風速を変えることにより調整できる。但し、本発明では、バルブ６１及び送風機６０を含む脱着用ガス循環流路を省略しても良い。【００５２】
上記の冷却工程（図１Ｃ）では、エンジン１０には、吸着塔２０の吸着層を通過した大気に加えて、バルブ７１を通過した大気を流入させた。これは、バルブ７１を閉じた場合に、エンジン１０による吸気系の圧力損失が大きくなりすぎないようにするためである。但し、本発明はこれに限定されず、冷却工程では、バルブ７１を閉じて吸着塔２０の吸着層を通過した大気のみを流入させても良い。【００５３】
上記の冷却工程（図１Ｃ）において、吸着塔２０の吸着層に導入される冷却用ガス９３として大気を用いたが、本発明はこれに限定されず、例えばラジエータ５０で冷却された排ガスの少なくとも一部を用いても良い。これにより、冷却された排ガスが吸着塔２０の吸着層を通過した後エンジン１０の吸気口１０ｉに流入する。従って、いわゆる排気ガス循環（Exhaust Gas Recirculation）が構成され、エンジン１０の吸気中の酸素濃度が低下する。その結果、燃焼温度が低下し、排ガス中のＮＯX含有量を更に低下させることができる。【００５４】
図１Ａ〜図１Ｃの配管図は一例であって、本発明はこれに限定されない。例えば、三方弁をバルブで置き換えたり、逆にバルブを三方弁で置き換えたりしても良い。また、バルブや三方弁の位置を変更しても良い。例えば、バルブ７３の位置を吸着塔２０の伝熱流路とＤＰＦ４０との間の流路上に変更しても良い。これにより、バルブ７３に要求される耐熱性の程度を低下させることができる。【００５５】
（実施の形態２）
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃは、それぞれ、本発明の実施の形態２に係る排ガス処理装置の吸着工程、脱着工程、冷却工程でのガスの流れを示す図である。図３Ａ〜図３Ｃに示した記号の意味は図２に示した通りである。図１Ａ〜図１Ｃと同一の部材には同一の符号を付して、それらの説明を省略する。【００５６】
本実施の形態２は、送風機６０、プラズマリアクタ３０が省略されている点、及び、三方弁７０とバルブ７７とを結び、バルブ６１及び吸着塔２０を通らない経路上にバルブ７９が設けられている点、で実施の形態１と異なる。【００５７】
本実施の形態２の排ガス処理装置は、吸着剤が充填された吸着層及び前記吸着層に対して熱伝達を行う伝熱流路を有する吸着塔２０と、排気口−吸着層間排ガス流路と、排気口−伝熱流路間排ガス流路と、脱着用ガス流路と、冷却用ガス流路と、吸着層−吸気口間冷却用ガス流路と、吸着層−吸気口間脱着用ガス流路とを備える。【００５８】
排気口−吸着層間排ガス流路は、エンジン１０の排気口１０ｅから排出された排ガスを吸着塔２０の吸着層に導入する流路であって、本実施の形態２では、図３Ａに実線で示されているように、エンジン１０の排気口１０ｅからバルブ７２、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）４０、ラジエータ５０、三方弁７０、バルブ７９をこの順に通過し吸着塔２０に至る流路が該当する。【００５９】
排気口−伝熱流路間排ガス流路は、エンジン１０の排気口１０ｅから排出された排ガスを吸着塔２０の伝熱流路に導入する流路であって、本実施の形態２では、図３Ｂに実線で示されているように、エンジン１０の排気口１０ｅからバルブ７３を通り、吸着塔２０の伝熱流路に至る流路が該当する。【００６０】
脱着用ガス流路は、吸着塔２０の伝熱流路を通過した排ガスを脱着用ガスとして吸着塔２０の吸着層に導入する流路であって、本実施の形態２では、図３Ｂに実線で示されているように、バルブ６１から吸着塔２０の吸着層に至る流路が該当する。【００６１】
冷却用ガス流路は、冷却用ガス９３を吸着塔２０の吸着層に導入する流路であって、本実施の形態２では、図３Ｃに実線で示されているように、バルブ７５から吸着塔２０の吸着層に至る流路が該当する。【００６２】
吸着層−吸気口間冷却用ガス流路は、吸着塔２０の吸着層を通過した冷却用ガスをエンジン１０の吸気口１０ｉに導入する流路であって、本実施の形態２では、図３Ｃに実線で示されているように、吸着塔２０の吸着層からバルブ７７を通過してエンジン１０の吸気口１０ｉに至る流路が該当する。【００６３】
吸着層−吸気口間脱着用ガス流路は、吸着塔２０の吸着層を通過した脱着用ガスをエンジン１０の吸気口１０ｉに導入する流路であって、本実施の形態２では、図３Ｂに実線で示されているように、吸着塔２０の吸着層からバルブ７７を通過してエンジン１０の吸気口１０ｉに至る流路が該当する。【００６４】
本実施の形態の排ガス処理装置は、図３Ａの吸着工程、図３Ｂの脱着工程、図３Ｃの冷却工程をこの順に行う繰り返し単位を繰り返して行う。【００６５】
吸着工程（図３Ａ）では、バルブ７９を開き、実施の形態１の吸着工程（図１Ａ）と同様の処理が行われる。従って、詳細な説明を省略する。【００６６】
脱着工程（図３Ｂ）では、上記の吸着工程で吸着塔２０の吸着剤に吸着された被処理成分を吸着剤から脱着させて、吸着剤を再生する。被処理成分を脱着させるために、被処理成分を吸着した吸着剤を排ガスの熱を利用して加熱する。脱着工程でのガスの流れを説明する。エンジン１０は、その排気口１０ｅからＮＯXを含む被処理成分を含む排ガスを排出する。排ガスは、バルブ７３を通り、吸着塔２０の伝熱流路を通過する。排ガスが伝熱流路を通過する際、排ガスの熱エネルギーが吸着塔２０内の吸着層の吸着剤に伝達される。その結果、吸着塔２０内の吸着剤は加熱され、一方、排ガスは冷却される。冷却された排ガスは、ＤＰＦ４０で排ガス中の粒子状物質（例えば、すす）が除去された後、ラジエータ５０で更に冷却され、三方弁７０を通過し、その一部はバルブ７６を通過し大気中に放出され、残りはバルブ６１を通過する。バルブ６１を通過した排ガスは、吸着塔２０の吸着層に流入する。吸着層内の吸着剤は伝熱流路を通過した排ガスにより加熱されているので、吸着剤に吸着されていた被処理成分が脱着されて排ガスととともに吸着塔２０外に運び出される。被処理成分を含む排ガスは、バルブ７７を通過してエンジン１０の吸気口１０ｉに流入する。エンジン１０は、バルブ７１を通過した大気９１と吸着塔２０を通過した被処理成分を含む排ガスとを吸入する。【００６７】
冷却工程（図３Ｃ）では、実施の形態１の冷却工程（図１Ｃ）と同様の処理が行われる。従って、詳細な説明を省略する。冷却工程において、バルブ７９は開いていても閉じていても良い。【００６８】
以上のように、本実施の形態２は、脱着工程において実施の形態１と異なる。具体的には、以下の２点で異なる。【００６９】
第１に、吸着塔２０の吸着剤から脱着された被処理成分であるＮＯXを含むガスはエンジン１０の吸気口１０ｉに導入される。エンジン１０に導入されたＮＯXの少なくとも一部はエンジン１０により分解される。実施の形態１では、脱着工程において吸着塔２０の吸着剤から脱着されたＮＯXを分解するためにはプラズマリアクタ３０を用いてプラズマ処理を行う必要がある。これに対して、本実施の形態２では、エンジン１０を用いてＮＯXの少なくとも一部を分解することができる。従って、脱着工程においてプラズマ処理を行わなくてもＮＯXの系外への排出量を低減することができるとともに、プラズマ処理に要するエネルギーを削減することができる。よって、本実施の形態２では、ＮＯXの系外への排出量の低減と、プラズマリアクタ３０の省略による消費エネルギーの削減及び装置の小型化・低コスト化とを両立することができる。【００７０】
第２に、吸着塔２０の吸着層に導入される脱着用ガスとして、エンジン１０の排ガスを用いている。そして、吸着層を通過した排ガスをエンジン１０の吸気口１０ｉに導入する。これにより、いわゆる排気ガス循環（Exhaust Gas Recirculation）が構成され、エンジン１０の吸気中の酸素濃度が低下する。その結果、燃焼温度が低下し、排ガス中のＮＯX含有量を更に低下させることができる。【００７１】
本実施の形態２の脱着工程において、実施の形態１と同様に、脱着用ガスとして排ガス以外の気体を用いることも可能である。【００７２】
本実施の形態２は、上記以外は実施の形態１と同じであり、実施の形態１と同様の効果を奏する。また、実施の形態１で説明した種々の変更例は、本実施の形態２にもそのまま、あるいは自明の修正を加えて適用することができ、その場合は実施の形態１と同様の効果を奏する。【００７３】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る排ガス処理装置は、吸着塔を２つ有する点で、吸着塔を１つのみ有する実施の形態１に係る排ガス処理装置と異なる。【００７４】
本実施の形態の排ガス処理装置は、脱着工程、冷却工程、吸着工程からなる３工程を行うごとにこの３工程を行う吸着塔を切り替える。即ち、２つの吸着塔のうちの一方（第１吸着塔）について脱着工程、冷却工程、吸着工程を行い、次いで、他方（第２吸着塔）について脱着工程、冷却工程、吸着工程を行う。以下、これを繰り返す。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃは、それぞれ、本発明の実施の形態３に係る排ガス処理装置において、第１吸着塔についての脱着工程、冷却工程、吸着工程でのガスの流れを示す図である。図４Ａ〜図４Ｃに示した記号の意味は図２に示した通りである。図４Ａ〜図４Ｃにおいて、図１Ａ〜図１Ｃ、図３Ａ〜図３Ｃと同一の部材には同一の符号を付して、それらの説明を省略する。第１吸着塔及び第２吸着塔のいずれかのみに対応する部材については、図１Ａ〜図１Ｃ、図３Ａ〜図３Ｃ中のこれと同一の部材に付された符号に添字「ａ」又は「ｂ」を付して区別している。第２吸着塔についての脱着工程、冷却工程、吸着工程でのガスの流れは、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃと対称であるので図示を省略する。【００７５】
第１吸着塔２０ａについての脱着工程では、第１吸着塔２０ａの吸着剤に吸着された被処理成分を吸着剤から脱着させて、第１吸着塔２０ａの吸着剤を再生する。被処理成分を脱着させるために、被処理成分を吸着した吸着剤を排ガスの熱を利用して加熱する。一方、第２吸着塔２０ｂは、エンジン１０からの排ガス中の被処理成分を吸着する。脱着工程でのガスの流れを図４Ａを用いて説明する。エンジン１０は、バルブ７１を通じて大気９１を吸入し、ＮＯXを含む被処理成分を含む排ガスを排出する。排ガスは、バルブ７３ａを通り、第１吸着塔２０ａの伝熱流路を通過する。排ガスが伝熱流路を通過する際、排ガスの熱エネルギーが第１吸着塔２０ａ内の吸着層の吸着剤に伝達される。その結果、第１吸着塔２０ａ内の吸着剤は加熱され、一方、排ガスは冷却される。冷却された排ガスは、ＤＰＦ４０で排ガス中の粒子状物質（例えば、すす）が除去された後、ラジエータ５０で更に冷却され、三方弁７０を通過し、第２吸着塔２０ｂの吸着層を通過する。吸着層には吸着剤が充填されており、排ガスが吸着剤の隙間を通過する際に、吸着剤は排ガス中に含まれたＮＯXを含む被処理成分を吸着する。第２吸着塔２０ｂを通過し被処理成分が吸着された排ガスは、バルブ７８ｂを通過して大気中に放出される。一方、脱着用ガス９２がバルブ７４ａを通過し、第１吸着塔２０ａの吸着層を通過する。第１吸着塔２０ａの吸着層内の吸着剤は排ガスにより加熱されているので、吸着剤に吸着されていた被処理成分が脱着されて脱着用ガスととともに第１吸着塔２０ａ外に運び出される。被処理成分を含む脱着用ガスの一部は、バルブ６１ａ及び送風機６０ａを通過して第１吸着塔２０ａの吸着層に再度流入し、残りは、バルブ７６ａを通過してプラズマリアクタ３０に流入する。プラズマリアクタ３０は、脱着用ガスに対してプラズマ処理を行い、脱着用ガスに含まれる被処理成分であるＮＯXをＮ2に還元する。その後、還元されたＮ2を含む脱着用ガスは大気中に放出される。【００７６】
第１吸着塔２０ａについての冷却工程では、上記の脱着工程で加熱された第１吸着塔２０ａの吸着剤を、被処理成分を吸着可能な温度にまで冷却する。一方、第２吸着塔２０ｂは、エンジン１０からの排ガス中の被処理成分を吸着する。冷却工程でのガスの流れを図４Ｂを用いて説明する。冷却用ガス９３としての大量の大気が、バルブ７８ａを通過して、第１吸着塔２０ａの吸着層を通過する。第１吸着塔２０ａ内の吸着剤は、吸着層を通過する大気により急速に冷却される。第１吸着塔２０ａを通過した大気は、バルブ７７ａを通過してエンジン１０の吸気口１０ｉに流入する。エンジン１０は、バルブ７１を通過した大気と第１吸着塔２０ａを通過した大気９１とを吸入し、ＮＯXを含む被処理成分を含む排ガスを排出する。排ガスは、バルブ７２を通り、ＤＰＦ４０で排ガス中の粒子状物質（例えば、すす）が除去された後、ラジエータ５０で冷却され、三方弁７０を通過し、第２吸着塔２０ｂの吸着層を通過する。排ガスが第２吸着塔２０ｂの吸着層を通過する際に、吸着層内の吸着剤は排ガス中に含まれたＮＯXを含む被処理成分を吸着する。第２吸着塔２０ｂを通過し被処理成分が吸着された排ガスは、バルブ７８ｂを通過して大気中に放出される。【００７７】
第１吸着塔２０ａについての吸着工程では、第１吸着塔２０ａ及び第２吸着塔２０ｂが、エンジン１０から排出される排ガス中に含まれるＮＯXを含む被処理成分を吸着する。吸着工程でのガスの流れを図４Ｃを用いて説明する。エンジン１０は、バルブ７１を通じて大気９１を吸入し、ＮＯXを含む被処理成分を含む排ガスを排出する。排ガスは、バルブ７２を通り、ＤＰＦ４０で排ガス中の粒子状物質（例えば、すす）が除去された後、ラジエータ５０で冷却され、三方弁７０を通過し第２吸着塔２０ｂの吸着層を通過する。排ガスが第２吸着塔２０ｂの吸着層を通過する際に、吸着層内の吸着剤は排ガス中に含まれたＮＯXを含む被処理成分を吸着する。第２吸着塔２０ｂを通過した排ガスは、バルブ７５ｂを通過し第１吸着塔２０ａの吸着層を通過する。この吸着層にも吸着剤が充填されており、排ガスが吸着剤の隙間を通過する際に、吸着剤は排ガス中に含まれたＮＯXを含む被処理成分を吸着する。このように、第２吸着塔２０ｂ、第１吸着塔２０ａで被処理成分を吸着された排ガスは、バルブ７８ａを通過して大気中に放出される。【００７８】
その後、第２吸着塔２０ｂについての脱着工程、冷却工程、吸着工程を行う。第２吸着塔２０ｂについての脱着工程、冷却工程、吸着工程でのガスの流れは、上記の説明を、図４Ａ〜図４Ｃに示した部材の符号の添字「ａ」と「ｂ」とを入れ替えて読めば良い。上記の第１吸着塔２０ａについての脱着工程、冷却工程、吸着工程において第２吸着塔２０ｂの吸着剤に吸着された被処理成分は第２吸着塔２０ｂについての脱着工程により脱着され、第２吸着塔２０ｂの吸着剤は再生される。以下、第１吸着塔２０ａと第２吸着塔２０ｂとを交互に切り替えて、それぞれについて脱着工程、冷却工程、吸着工程を行う。【００７９】
以上のように、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、冷却工程において吸着塔の吸着層を通過した大気をエンジン１０の吸気口１０ｉに導入する。冷却工程の初期では、吸着剤はまだ高温であるので、吸着層を通過した大気は被処理成分であるＮＯXを含むことがある。この場合、エンジン１０に流入する吸気にはＮＯXが含まれることになる。吸気中のＮＯXの一部はエンジン１０により分解される。従って、吸着層を通過した大気をエンジン１０の吸気口１０ｉに流入させない場合に比べて、ＮＯXの系外への総排出量を低減することができる。また、吸着剤から被処理成分を脱着させて吸着剤を再生するために排ガスの熱エネルギーを使用するので、この点でもエネルギー消費量を低減することができる。更に、被処理成分の処理に湿式工程を含まないので、処理液の維持管理などに関する従来の問題は発生しない。【００８０】
また、実施の形態１と異なり、本実施の形態では、２つの吸着塔のうちの一方の吸着塔について脱着工程、冷却工程、吸着工程を行っている間、他方の吸着塔は常に排ガス中に含まれた被処理成分を吸着している。従って、実施の形態１に比べて、被処理成分の系外への総排出量を少なくすることができる。【００８１】
上記の実施の形態は一例であり、本発明はこれに限定されず、種々の変更が可能である。【００８２】
例えば、上記の第１吸着塔２０ａについての脱着工程（図４Ａ）において、プラズマリアクタ３０を通過した脱着用ガスを大気中に放出するのではなく、第２吸着塔２０ｂの吸着層に流入させても良い。これにより、プラズマリアクタ３０において還元されなかったＮＯXを第２吸着塔２０ｂの吸着剤に吸着させることができるので、ＮＯXの大気中への放出量を低減することができる。第２吸着塔２０ｂについての脱着工程においても同様である。【００８３】
上記の第１吸着塔２０ａについての脱着工程（図４Ａ）では、吸着塔２０ａの吸着層を通過した脱着用ガスに対して、プラズマリアクタ３０でプラズマ処理を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、吸着工程、脱着工程、及び冷却工程からなる繰り返し単位を繰り返して行う場合において、プラズマ処理を行う脱着工程と行わない脱着工程とが混在していても良い。特に、運転開始直後では、吸着塔２０の吸着層を通過した脱着用ガスに含まれるＮＯXの量は相対的に少ない場合がある。このような場合は、プラズマ処理を省略することができる。第２吸着塔２０ｂについての脱着工程においても同様である。あるいは、プラズマリアクタ３０を省略し、プラズマ処理を全く行わなくても良い。プラズマ処理を省略すれば、これに要するエネルギーを削減することができる。また、プラズマリアクタ３０を省略すれば、更に装置の小型化と低コスト化が可能になる。【００８４】
上記の第１吸着塔２０ａについての脱着工程（図４Ａ）では、第１吸着塔２０ａの吸着層を通過した脱着用ガスの一部をバルブ６１ａ及び送風機６０ａを通過して第１吸着塔２０ａの吸着層に再度流入させた。これは、バルブ７４ａを通過して供給される限られた量の脱着用ガスを用いて、吸着層を通過する脱着用ガスの流量を増大させるためである。これにより、脱着工程に要する時間を短くすることができる。吸着層に再度流入させる脱着用ガスの量（流量）は送風機６０ａの風速を変えることにより調整できる。但し、本発明では、バルブ６１ａ及び送風機６０ａを含む脱着用ガス循環流路を省略しても良い。第２吸着塔２０ｂについての脱着工程においても同様である。【００８５】
上記の第１吸着塔２０ａについての冷却工程（図４Ｂ）では、エンジン１０には、第１吸着塔２０ａの吸着層を通過した大気に加えて、バルブ７１を通過した大気を流入させた。これは、バルブ７１を閉じた場合に、エンジン１０による吸気系の圧力損失が大きくなりすぎないようにするためである。但し、本発明はこれに限定されず、冷却工程では、バルブ７１を閉じて第１吸着塔２０ａの吸着層を通過した大気のみを流入させても良い。第２吸着塔２０ｂについての冷却工程においても同様である。【００８６】
上記の第１吸着塔２０ａについての冷却工程（図４Ｂ）において、第１吸着塔２０ａの吸着層に導入される冷却用ガス９３として大気を用いたが、本発明はこれに限定されず、例えばラジエータ５０で冷却され第２吸着塔２０ｂを通過した浄化された排ガスの少なくとも一部を用いても良い。これにより、冷却された排ガスが第１吸着塔２０ａの吸着層を通過した後エンジン１０の吸気口１０ｉに流入する。従って、いわゆる排気ガス循環（Exhaust Gas Recirculation）が構成され、エンジン１０の吸気中の酸素濃度が低下する。その結果、燃焼温度が低下し、排ガス中のＮＯX含有量を更に低下させることができる。第２吸着塔２０ｂについての冷却工程においても同様である。【００８７】
上記の実施の形態では、脱着工程、冷却工程、吸着工程をこの順に行うごとに吸着塔を切り替えたが、本発明はこれに限定されず、例えば、吸着工程、脱着工程、冷却工程をこの順に行うごとに吸着塔を切り替えても良い。【００８８】
図４Ａ〜図４Ｃの配管図は一例であって、本発明はこれに限定されない。例えば、三方弁をバルブで置き換えたり、逆にバルブを三方弁で置き換えたりしても良い。また、バルブや三方弁の位置を変更しても良い。例えば、バルブ７３ａ，７３ｂの位置を吸着塔２０ａ，２０ｂの伝熱流路とＤＰＦ４０との間の流路上に変更しても良い。これにより、バルブ７３ａ，７３ｂに要求される耐熱性の程度を低下させることができる。【００８９】
排ガス処理装置が３以上の吸着塔を有していても良い。【００９０】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る排ガス処理装置は、吸着塔を２つ有する点で実施の形態３に係る排ガス処理装置と共通する。但し、脱着工程に関して、本実施の形態４は実施の形態２と同じである点で、実施の形態１と同じである実施の形態３と異なる。【００９１】
本実施の形態４の排ガス処理装置は、実施の形態３のそれと同様に、脱着工程、冷却工程、吸着工程からなる３工程を行うごとにこの３工程を行う吸着塔を切り替える。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは、それぞれ、本発明の実施の形態４に係る排ガス処理装置において、第１吸着塔についての脱着工程、冷却工程、吸着工程でのガスの流れを示す図である。図５Ａ〜図５Ｃに示した記号の意味は図２に示した通りである。図５Ａ〜図５Ｃにおいて、図３Ａ〜図３Ｃ、図４Ａ〜図４Ｃと同一の部材には同一の符号を付して、それらの説明を省略する。第２吸着塔についての脱着工程、冷却工程、吸着工程でのガスの流れは、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃと対称であるので図示を省略する。【００９２】
本実施の形態３は、送風機６０ａ，６０ｂ、プラズマリアクタ３０が省略されている点、及び、三方弁７０とバルブ７７ａ，７７ｂとを結び、バルブ６１ａ，６１ｂ及び吸着塔２０ａ，２０ｂを通らない経路上にバルブ７９ａ，７９ｂが設けられている点、で実施の形態３と異なる。【００９３】
第１吸着塔２０ａについての脱着工程（図５Ａ）では、第１吸着塔２０ａの吸着剤に吸着された被処理成分を吸着剤から脱着させて、第１吸着塔２０ａの吸着剤を再生する。被処理成分を脱着させるために、被処理成分を吸着した吸着剤を排ガスの熱を利用して加熱する。一方、第２吸着塔２０ｂは、エンジン１０からの排ガス中の被処理成分を吸着する。脱着工程でのガスの流れを説明する。エンジン１０は、その排気口１０ｅからＮＯXを含む被処理成分を含む排ガスを排出する。排ガスは、バルブ７３ａを通り、第１吸着塔２０ａの伝熱流路を通過する。排ガスが伝熱流路を通過する際、排ガスの熱エネルギーが第１吸着塔２０ａ内の吸着層の吸着剤に伝達される。その結果、第１吸着塔２０ａ内の吸着剤は加熱され、一方、排ガスは冷却される。冷却された排ガスは、ＤＰＦ４０で排ガス中の粒子状物質（例えば、すす）が除去された後、ラジエータ５０で更に冷却され、三方弁７０、バルブ７９ｂを通過し、第２吸着塔２０ｂの吸着層を通過する。吸着層には吸着剤が充填されており、排ガスが吸着剤の隙間を通過する際に、吸着剤は排ガス中に含まれたＮＯXを含む被処理成分を吸着する。第２吸着塔２０ｂを通過し被処理成分が吸着された排ガスは、バルブ７５ｂを通過し、その一部はバルブ７６ａを通過し大気中に放出され、残りはバルブ６１ａを通過し、第１吸着塔２０ａの吸着層に流入する。吸着層内の吸着剤は伝熱流路を通過した排ガスにより加熱されているので、吸着剤に吸着されていた被処理成分が脱着されて排ガスととともに第１吸着塔２０ａ外に運び出される。被処理成分を含む排ガスは、バルブ７７ａを通過してエンジン１０の吸気口１０ｉに流入する。エンジン１０は、バルブ７１を通過した大気９１と吸着塔２０を通過した被処理成分を含む排ガスとを吸入する。【００９４】
第１吸着塔２０ａについての冷却工程（図５Ｂ）では、図４Ｂで説明したのと同様の処理が行われる。従って、詳細な説明を省略する。このとき、バルブ７９ａは開いていても閉じていても良い。バルブ７９ｂは開かれる。【００９５】
第１吸着塔２０ａについての吸着工程（図５Ｃ）では、バルブ７９Ａ，７９ｂを開き図４Ｃで説明したのと同様の処理が行われる。従って、詳細な説明を省略する。【００９６】
第２吸着塔２０ｂについての脱着工程、冷却工程、吸着工程でのガスの流れは、上記の説明を、部材の符号の添字「ａ」と「ｂ」とを入れ替えて読めば良い。【００９７】
本実施の形態４は、上記以外は実施の形態３と同じであり、実施の形態３と同様の効果を奏する。更に、脱着工程は実施の形態２と同じであるので、実施の形態２と同様の効果をも奏する。【００９８】
実施の形態２で説明したように、脱着工程において、脱着用ガスとして排ガス以外の気体を用いることも可能である。【００９９】
また、実施の形態２，３で説明した種々の変更例は、本実施の形態４にもそのまま、あるいは自明の修正を加えて適用することができ、その場合は実施の形態２，３と同様の効果を奏する。【０１００】
（吸着塔）
本発明の排ガス処理装置に用いられる吸着塔２０，２０ａ，２０ｂの一実施形態を説明する。図６Ａは吸着塔２０，２０ａ，２０ｂの側面図、図６Ｂは図６Ａの矢印６Ｂの方向から見た吸着塔２０，２０ａ，２０ｂの透視図、図６Ｃは図６Ａの矢印６Ｃの方向から見た吸着塔２０，２０ａ，２０ｂの透視図である。【０１０１】
吸着塔２０，２０ａ，２０ｂは、略四角錐体形状の第１及び第２ダクト２１，２２と中空四角柱形状の本体２５とを備える。本体２５の一端のフランジ２５ａが第１ダクト２１のフランジ２１ａと接続され、本体２５の他端のフランジ２５ｂが第２ダクト２２のフランジ２２ａと接続されて、本体２５とこれを挟む第１及び第２ダクト２１，２２とが一体化されている。第１ダクト２１及び第２ダクト２２は、それぞれ排ガス処理装置の配管と接続される第１接続口２１ｂ及び第２接続口２２ｂを備える。【０１０２】
本体２５の両端近傍の対角位置に第３及び第４ダクト２３，２４が形成されている。第３ダクト２３及び第４ダクト２４は、それぞれ排ガス処理装置の配管と接続される第３接続口２３ｂ及び第４接続口２４ｂを備える。【０１０３】
本体２５内には、吸着剤２６ａが充填された複数の吸着層２６と、複数の伝熱流路２７とが交互に配置されている。複数の吸着層２６は、第１及び第２ダクト２１，２２を介して第１及び第２接続口２１ｂ，２２ｂと接続されている。また、複数の伝熱流路２７は、第３及び第４ダクト２３，２４を介して第３及び第４接続口２３ｂ，２４ｂと接続されている。吸着剤２６ａが吸着層２６から外にこぼれ出ないように、フランジ２５ａとフランジ２１ａとの間及びフランジ２５ｂとフランジ２２ａとの間には金属メッシュ（図示せず）が挟み込まれている。【０１０４】
図６Ａ〜図６Ｃにおいて、実線は脱着工程において吸着層２６内の吸着剤２６ａを加熱するための高温の排ガスＧEの流れを示し、破線は脱着工程において吸着剤２６ａから脱着された被処理成分を吸着塔２０，２０ａ，２０ｂ外に運び出す脱着用ガスＧNの流れを示している。高温の排ガスＧEは、第３接続口２３ｂから流入し、第３ダクト２３内において複数の流れに分岐され、本体２５内の複数の伝熱流路２７内を流れ、第４ダクト２４内において１つの流れにまとめられて第４接続口２４ｂから流出する。一方、脱着用ガスＧNは、第１接続口２１ｂから流入し、第１ダクト２１内において複数の流れに分岐され、本体２５内の複数の吸着層２６内を流れ、第２ダクト２２内において１つの流れにまとめられて第２接続口２２ｂから流出する。高温の排ガスＧEにより吸着剤２６ａが加熱されることにより吸着剤２６ａに吸着していたＮＯXを含む被処理成分が脱着される。脱着された被処理成分は、脱着用ガスＧNとともに吸着塔２０，２０ａ，２０ｂ外に運び出される。排ガスＧEと脱着用ガスＧNとは、吸着層２６と伝熱流路２７との間の隔壁２８により分離され、混じり合うことはない。伝熱流路２７から吸着層２６内の吸着剤２６ａへの熱伝達が容易になるように、吸着層２６内には両側の隔壁２８と接する波板状の伝熱フィン２９が設けられている。伝熱フィン２９は吸着剤２６ａ内に埋め込まれている。【０１０５】
吸着工程では、排ガスは、脱着工程での脱着用ガスＧNの流れとは逆に、第２接続口２２ｂから流入し、本体２５内の複数の吸着層２６内を流れ、第１接続口２１ｂから流出する。このとき、伝熱流路２７内にはガスは流れない。【０１０６】
冷却工程では、冷却用ガスは、脱着工程での脱着用ガスＧNの流れと同様に、第１接続口２１ｂから流入し、本体２５内の複数の吸着層２６内を流れ、第２接続口２２ｂから流出する。このとき、伝熱流路２７内にはガスは流れない。【０１０７】
上記のように、吸着工程での排ガスと脱着工程での排ガスＧEとが本体２５内を同じ向きに（フランジ２５ｂ側からフランジ２５ａ側に）流れることが好ましい。更に、脱着工程では、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、本体２５内で排ガスＧEと脱着用ガスＧNとが対向流となることが好ましい。これは以下の理由による。吸着工程では、排ガス中のＮＯXを含む被処理成分は本体２５内の上流側（フランジ２５ｂ側）ほどより多く吸着される。従って、脱着工程では、加熱用の排ガスＧEを、吸着工程での排ガスと同じ向きに流すことにより、被処理成分がより多く吸着された側（フランジ２５ｂ側）を脱着工程においてより高温することができるので、熱エネルギーを有効に使って被処理成分を効率よく脱着させることができる。一方、脱着工程において、脱着用ガスＧNを加熱用の排ガスＧEと同じ向きに（フランジ２５ｂ側からフランジ２５ａ側に）流すと、被処理成分がより多く吸着された上流側（フランジ２５ｂ側）で脱着された被処理成分が下流側で吸着剤に再吸着されやすくなる。これは、吸着剤の被処理成分に対する吸着力は、吸着剤の被処理成分の吸着量に反比例すること、及び、下流側は、吸着工程において被処理成分の吸着量が少ないことによる。従って、吸着工程及び脱着工程での排ガス及び脱着用ガスは上記の向きに流れるのが好ましい。但し、吸着塔２０，２０ａ，２０ｂの大きさ、構成、配置場所などによってはガスの流れの向きは上記以外の向きであっても良い。【０１０８】
吸着剤２６ａとしては、特に制限はなく、ＮＯXを含む被処理成分の吸着及び脱着を行うことができる公知の材料を適宜選択して使用することができる。例えば、Ｍｎ−Ｃｕ複合酸化物のペレットにルテニウム酸カリウムを１ｗｔ％担持させたもの、モレキュラシーブ１３Ｘ等を用いることができる。【０１０９】
図６Ａ〜図６Ｃに示した吸着塔２０，２０ａ，２０ｂの構成は一例に過ぎず、本発明はこれに限定されず、適宜変更することができる。【０１１０】
例えば、吸着層と伝熱流路とを交互に配置するのではなく、伝熱流路が、吸着層内に埋没された１本または複数本の金属管であっても良い。伝熱流路を吸着層内に埋没する場合、伝熱面積を大きくするため、伝熱流路として扁平な管を用いることが望ましい。扁平な管は、適当な径の円筒状の金属管を圧縮したり、凹面をなす２枚の金属短冊を向き合わせて接合したりして製作することができる。【０１１１】
一般にＮＯXに対する吸着剤の吸着能力は湿度が低いほど向上するので、除湿剤を吸着剤に混合したり、あるいは吸着剤に対して吸着工程での排ガスの流れの上流側に除湿剤を配置したりしても良い。除湿剤としては、特に制限はないが、例えばシリカゲル、モレキュラシーブ５Ａ、３Ａ、１３Ｘなどを用いることができる。【０１１２】
（プラズマリアクタ）
本発明の排ガス処理装置に用いられるプラズマリアクタ３０の一実施形態を説明する。【０１１３】
図７Ａは、プラズマリアクタ３０に使用される沿面放電素子８０の側面図、図７Ｂは図７Ａの７Ｂ−７Ｂ線に沿った矢視断面図である。一端が閉じられた中空円筒形状を有しセラミックスからなる外筒８１の外周面にプラズマを発生するための焼結金属製の放電電極８２が所定のパターンで形成されている。放電電極８２の形成領域は外筒８１のほぼ半周にわたっている。外筒８１の外周壁内に、放電電極８２と対向するように埋設電極８３が埋め込まれている。例えば放電電極８２を接地し（電位０）、埋設電極８３に交番電圧を印加すると、外筒８１の外周面に沿ってプラズマが発生する。交番電圧としては、例えば図８Ａに示すような約１２．５ｋＨｚ，３．８ｋＶの交流電圧を用いることができる。あるいは、図８Ｂに示すようなパルス状電圧であっても良い。１本の沿面放電素子８０の放電電力は例えば約１２Ｗである。外筒８１内には銅棒８７が挿入されており、外筒８１外に露出した銅棒８７の一端には放熱のためのラジエータ（放熱フィン）８４が設けられている。外筒８１と銅棒８７との間の隙間には熱伝導性ペースト８５が充填されている。これにより、加熱による電極接点の溶融を防止できる。外筒８１の開口端近傍には、沿面放電素子８０を取り付けるためのフランジ８６が形成されている。このような沿面放電素子８０としては（株）増田研究所製のＯＣ−００２を用いることが出来る。【０１１４】
図９Ａは、プラズマリアクタ３０の側面断面図、図９Ｂは図９Ａの９Ｂ−９Ｂ線に沿った矢視断面図である。プラズマリアクタ３０は、上述の複数本の沿面放電素子８０と、これを収納する本体３１とを備える。本体３１は、アルミニウムを切削加工して製造されており、その長手方向の一端の第１接続口３２と、他端の第２接続口３３と、第１接続口３２及び第２接続口３３の間のガス流路３４と、ガス流路３４と第１，第２接続口３２，３３との間に設けられた、ガスの流路幅を変化させる第１，第２ガス拡散部３５，３６とを有する。ガス流路３４上に沿面放電素子８０の外筒８１を収納する円筒面を有する複数の素子収納部３７が形成されている。沿面放電素子８０は、その外筒８１上に形成された放電電極８２が第１接続口３２側を向くように設置されている。【０１１５】
脱着工程において、ＮＯXを含む被処理成分を含む脱着用ガスは、第１接続口３２に流入し、第１ガス拡散部３５で沿面放電素子８０の長手方向に拡散され、ガス流路３４に流入し、素子収納部３７では沿面放電素子８０の外周面の近傍を流れ、第２ガス拡散部３６で集束され、第２接続口３３から流出する。このとき、沿面放電素子８０が発生するプラズマにより、脱着用ガスに含まれるＮＯXがＮ2に還元される。沿面放電素子８０の外筒８１の外周面と素子収納部３７の内周面との間の隙間ｄは１ｍｍ程度に設定されていることが好ましい。これにより、プラズマ発生領域を通過するガス量が最大となり、高いＮＯX還元性能が得られることを実験により確認している。隣り合う沿面放電素子８０の間隔Ｌは０以上であれば良く、特に制限はない。【０１１６】
本発明においてプラズマリアクタ３０の構成は上記に限定されず、種々の変更が可能である。【０１１７】
例えば、図９Ａ、図９Ｂに示した複数のプラズマリアクタ３０を直列又は並列に接続して用いても良い。【０１１８】
脱着用ガスを、第２接続口３３に流入させ、第１接続口３２から流出させても良い。【０１１９】
沿面放電素子８０の放電電極８２は、外筒８１の全周にわたって形成されていても良い。【０１２０】
図９Ａ、図９Ｂに示したプラズマリアクタ３０では、沿面放電素子８０の沿面放電が発生する面（即ち、外筒８１の外周面）に沿って脱着用ガスが流れるように脱着用ガスの流路を規制するガス流路規制形状として素子収納部３７を、本体３１のガス流路３４上に切削加工により形成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、ガス流路規制部材３８を本体３１とは別に本体３１に設けても良い。ガス流路規制部材３８は、半円筒形状を有し、周方向の中央部分に沿面放電素子８０の長手方向と平行なスリット３９が形成されている。ガス流路規制部材３８の内周面は、沿面放電素子８０の外筒８１の外周面と略一定間隔で離間するような円筒面である。この円筒面が、脱着用ガスＧNが沿面放電素子８０の外筒８１の外周面に沿って流れるように脱着用ガスＧNの流路を規制するガス流路規制形状として機能する。ガス流路規制部材３８は、沿面放電素子８０に対して脱着用ガスＧNの流れの上流側に、一定厚さに形成されたガス流路３４上に設置される。沿面放電素子８０は、その外筒８１上に形成された放電電極８２がスリット３９側を向くように設置される。ＮＯXを含む被処理成分を含む脱着用ガスＧNは、ガス流路規制部材３８のスリット３９を通過し、沿面放電素子８０の外周面の近傍を流れる。【０１２１】
図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、ガス流路規制部材３８を半円筒形状ではなく、沿面放電素子８０の全周囲を取り囲む円筒形状とし、中心軸に対して対称位置に一対のスリットを形成しても良い。この場合、脱着用ガスＧNは、一方のスリットからガス流路規制部材内に流入し、沿面放電素子８０の外周面の近傍を流れ、他方のスリットから流出する。【０１２２】
（脱着用ガス）
脱着工程において吸着塔の吸着層に導入される脱着用ガスとしては、特に制限はなく、例えば大気を使用することができる。但し、脱着工程においてプラズマ処理を行う場合には、脱着用ガスは、酸素濃度が１０ｖｏｌ％以下の低酸素ガスであることが好ましい。このような低酸素ガスとして、例えば純度９９．９９ｖｏｌ％の窒素ガスや、酸素濃度１０ｖｏｌ％以下で酸素ガスを混合した窒素ガスを使用することができる。本発明者らは、脱着用ガスとして酸素濃度を種々に変えた窒素ガスを用い、プラズマ処理後の脱着用ガス中のＮＯXの残存率を実験により測定した。その結果、ＮＯXの残存率は、酸素濃度が０ｖｏｌ％のときほぼ０％（即ち、ＮＯX除去率がほぼ１００％）であるが、酸素濃度が増加するにしたがって増大し、酸素濃度が多いほどプラズマ処理によってＮＯXがＮＯ2、ＨＮＯ3、Ｎ2Ｏ5、Ｎ2Ｏ等に変換される割合が大きくなることを確認した。特に酸素濃度が１０ｖｏｌ％を超えるとプラズマ処理によりＮＯの大部分がＮＯ2等に変換され、排ガス処理として不十分であった。【０１２３】
酸素濃度１０ｖｏｌ％以下の低酸素ガスとして、高純度窒素ガスや特別に調整した高濃度窒素ガスではなく、実施の形態２の脱着工程（図３Ｂ）及び実施の形態４の脱着工程（図５Ａ）で説明したように、エンジンからの排ガスを用いることもできる。これにより、酸素濃度１０ｖｏｌ％以下の低酸素ガスとして、例えば高純度窒素ガスを別に用意しておく必要がなくなるので、このためのガスボンベ等が不要になり、装置を小型化することができる。また、運転コストを低減することができる。エンジン１０の仕様や運転状況等によってはエンジン１０からの排ガスをそのまま酸素濃度１０ｖｏｌ％以下の低酸素ガスとして使用してもよいが、酸素濃度１０ｖｏｌ％以下の所望の低酸素濃度の排ガスを得るために、必要に応じて周知の手法を採用しても良い。例えば、エンジン１０の燃焼筒内への燃料噴射のタイミングを適切に制御することにより、排ガス中の酸素濃度を低下させることが可能である。【０１２４】
なお、実施の形態２の脱着工程（図３Ｂ）及び実施の形態４の脱着工程（図５Ａ）で説明したように、脱着工程において、吸着層を通過した、被処理成分であるＮＯXを含む脱着用ガスをエンジン１０の吸気口１０ｉに導入しても良い。これにより、エンジン１０を用いてＮＯXの一部を分解することができる。このようにＮＯXの分解をエンジン１０を用いて行う場合には、脱着用ガスは、酸素濃度が１０ｖｏｌ％以下の低酸素ガスである必要はなく、例えば大気であってもよい。従って、低酸素ガスを特別に用意しておく必要がなくなるので、このためのガスボンベ等が不要になる。この場合に、吸着塔２０の吸着層に導入される脱着用ガスとしてエンジン１０の排ガスを用いると、いわゆる排気ガス循環（Exhaust Gas Recirculation）が構成され、燃焼温度が低下し、排ガス中のＮＯX含有量を更に低下させることができる。
【実施例】
【０１２５】
（実施例１）
実施の形態１で説明した図１Ａ〜図１Ｃの動作を行う排ガス処理装置を用いて、ディーゼルエンジンから排出される排ガス中のＮＯXを処理した実施例を示す。【０１２６】
エンジン１０として排気量２×１０-4ｍ3（２００ｃｃ）のディーゼルエンジン（ヤンマーディーゼル（株）製ＹＤＧ２００ＶＳ）を用いた。吸着塔２０として、９層の伝熱流路２７と１０層の吸着層２６とを交互に隣り合わせて配置した図６Ａ〜図６Ｃに示した吸着塔２０を用いた。各吸着層２６には波板状の伝熱フィン２９を設け、かさ体積３×１０-3ｍ3（３Ｌ）の吸着剤ペレットを充填した。吸着剤２６ａとして、Ｍｎ−Ｃｕ複合酸化物のペレットにルテニウム酸カリウムを１ｗｔ％担持させて調製した。プラズマリアクタ３０として、１２本の沿面放電素子８０を一平面上に並べた図９Ａ及び図９Ｂに示した構造を有するものを使用した。沿面放電素子８０として（株）増田研究所製のＯＣ−００２を用いた。並列接続した１２本の沿面放電素子８０に、合計放電電力が１２０Ｗになるように、図８Ｂに示すパルス状高電圧を印加した。【０１２７】
６０分の吸着工程（図１Ａ）、２０分の脱着工程（図１Ｂ）、及び２０分の冷却工程（図１Ｃ）からなる繰り返し単位を繰り返して行った。吸着工程においてエンジン１０からの排ガスの流量は３００×１０-3Ｎｍ3／ｍｉｎであった。脱着工程において、脱着用ガスとしてバルブ７４から純度９９．９９ｖｏｌ％の窒素ガスを流量５．２×１０-3Ｎｍ3／ｍｉｎで導入し、吸着塔２０の吸着層を通過した脱着用ガスの一部を流量３５×１０-3Ｎｍ3／ｍｉｎで送風機６０を用いて吸着層に再度流入させた。冷却工程において、冷却用ガスとしてバルブ７５から大気を流量１５０×１０-3Ｎｍ3／ｍｉｎで導入した。ここで、単位「Ｎｍ3／ｍｉｎ」は、標準状態（０℃、大気圧）での体積流量を表す。エンジン１０の負荷は１ｋＷとした。プラズマリアクタ３０を動作させる脱着工程と動作させない脱着工程とを混在させた。【０１２８】
吸着工程では、図１Ａに示すように、エンジン１０の排気口１０ｅとＤＰＦ４０との間の流路上の地点Ａ及び吸着塔２０より下流の流路上の地点Ｂでガス中のＮＯXの濃度（ｐｐｍ）を測定した。【０１２９】
脱着工程では、図１Ｂに示すように、プラズマリアクタ３０より下流の流路上の地点Ｃでガス中のＮＯXの濃度（ｐｐｍ）を測定した。【０１３０】
冷却工程では、図１Ｃに示すように、エンジン１０の排気口１０ｅとＤＰＦ４０との間の流路上の地点Ａ及び吸着塔２０とエンジン１０の吸気口１０ｉとの間の流路上の地点Ｄでガス中のＮＯXの濃度（ｐｐｍ）を測定した。【０１３１】
各地点でのＮＯXの濃度の測定には（株）堀場製作所製ポータブルガス分析計ＰＧ−２３５を使用した。測定したＮＯX濃度からＮＯXの質量流量を求めた。【０１３２】
第Ｎ回目及び第Ｎ＋１回目の繰り返し単位を行った、運転開始から２７３２分〜２９３２分の２００分間の各地点のＮＯXの質量流量の測定結果を図１１に示す。横軸は経過時間であり、縦軸はＮＯXの質量流量のＮＯ2の質量流量への換算量である。質量流量は環境への負荷を直接的に表している。例えばＮＯX質量流量が１０ｇ（ＮＯ2）／ｈは、排気量２００ｃｃのエンジン（排気ガス流量３００×１０-3Ｎｍ3／ｍｉｎ）では２８０ｐｐｍのＮＯX濃度に相当する。第Ｎ回目の脱着工程ではプラズマリアクタ３０を動作させず、第Ｎ＋１回目の脱着工程ではプラズマリアクタ３０を動作させた。【０１３３】
図１１より、第Ｎ回目の吸着工程（「吸着（Ｎ）」）及び第Ｎ＋１回目の吸着工程（「吸着（Ｎ＋１）」）において、吸着塔２０より下流の地点Ｂでは、エンジン１０の排気口１０ｅ近傍の地点Ａよりも、ＮＯXの質量流量が大幅に低減されており、吸着塔２０により安定してＮＯXの除去が行われていることがわかる。【０１３４】
第Ｎ回目の吸着工程及び第Ｎ＋１回目の吸着工程の６０分間にエンジン１０の排気口１０ｅ近傍の地点Ａを通過したＮＯ2換算量を１／３倍（＝２０分／６０分）したＮＯ2換算量ＡＡN，ＡＡN+1は、それぞれ３．１１ｇ（ＮＯ2）、３．０１ｇ（ＮＯ2）であった。また、第Ｎ回目の冷却工程（「冷却（Ｎ）」）及び第Ｎ＋１回目の冷却工程（「冷却（Ｎ＋１）」）の２０分間にエンジン１０の排気口１０ｅ近傍の地点Ａを通過したＮＯ2換算量ＡＣN，ＡＣN+1は、それぞれ３．６６ｇ（ＮＯ2）、３．４１ｇ（ＮＯ2）であった。一方、第Ｎ回目の冷却工程（「冷却（Ｎ）」）及び第Ｎ＋１回目の冷却工程（「冷却（Ｎ＋１）」）の２０分間にエンジン１０の吸気口１０ｉに流入した（即ち、地点Ｄを通過した）ＮＯ2換算量ＤN，ＤN+1は、それぞれ１．１８ｇ（ＮＯ2）、１．８３ｇ（ＮＯ2）であった。【０１３５】
これより、ＡＡN＜ＡＣN、ＡＡN+1＜ＡＣN+1であった。即ち、冷却工程において、吸着塔２０の吸着層を通過した冷却用ガスをエンジン１０の吸気口１０ｉに導入することにより、エンジン１０からの排ガス中のＮＯ2換算量は増えた。これは、吸着塔２０の吸着層を通過した冷却用ガスがＮＯXを含み、この冷却用ガスがエンジン１０の吸気口１０ｉに流入したからである。【０１３６】
ところが、ＡＣN−ＡＡN＜ＤN、ＡＣN+1−ＡＡN+1＜ＤN+1であった。即ち、冷却工程において、ＮＯXを含む冷却用ガスをエンジン１０の吸気口１０ｉに導入することによる、エンジン１０からの排ガス中のＮＯ2換算量の増加分は、エンジン１０の吸気口１０ｉに導入したＮＯ2換算量に比べて少なかった。これは、上述したように、吸気中のＮＯXがエンジン１０により分解されたためである。【０１３７】
プラズマリアクタ３０より下流の地点ＣでのＮＯXの質量流量は、プラズマリアクタ３０を動作させていない第Ｎ回目の脱着工程（「脱着（Ｎ）」）に比べて、プラズマリアクタ３０を動作させた第Ｎ＋１回目の脱着工程（「脱着（Ｎ＋１）」）では大幅に減少し、大気中へＮＯXがほとんど放出されていないことがわかる。プラズマ処理装置に対して外部から与えたエネルギーは、プラズマを発生させるためにプラズマリアクタ３０で消費した１２０Ｗのみであった。これのエンジン負荷に対する割合は、（１２０Ｗ×２０分）／｛１ｋＷ×（２０分＋２０分＋６０分）｝×１００％＝２．４％である。このように、脱着工程においてプラズマリアクタ３０を動作させたとしても、極めて少ないエネルギー消費量でＮＯXを処理することができた。【０１３８】
（実施例２）
実施の形態２で説明した図３Ａ〜図３Ｃの動作を行う排ガス処理装置を用いて、ディーゼルエンジンから排出される排ガス中のＮＯXを処理した実施例を示す。【０１３９】
エンジン１０として排気量２．１９×１０-4ｍ3（２１９ｃｃ）のディーゼルエンジン（ヤンマーディーゼル（株）製ＹＤＧ−２００ＶＳ−６Ｅ）を用いた。吸着塔２０として、９層の伝熱流路２７と１０層の吸着層２６とを交互に隣り合わせて配置した図６Ａ〜図６Ｃに示した吸着塔２０を用いた。各吸着層２６には波板状の伝熱フィン２９を設け、かさ体積２×１０-3ｍ3（２Ｌ）の吸着剤ペレットを充填した。吸着剤２６ａとして、Ｍｎ−Ｃｕ複合酸化物のペレットにルテニウム酸カリウムを１ｗｔ％担持させて調製した。【０１４０】
４０分の吸着工程（図３Ａ）、１５分の脱着工程（図３Ｂ）、及び１０分の冷却工程（図３Ｃ）からなる繰り返し単位を繰り返して行った。脱着工程においてエンジン１０からの排ガスの流量は３００×１０-3Ｎｍ3／ｍｉｎであった。このうち、２７０×１０-3Ｎｍ3／ｍｉｎを大気中に放出し、残りの３０×１０-3Ｎｍ3／ｍｉｎをバルブ６１、吸着塔２０の吸着層、バルブ７７を順に通過させエンジン１０の吸気口１０ｉに導入した。エンジン１０の吸気口１０ｉには、これに加えてバルブ７１を通過した２８０×１０-3Ｎｍ3／ｍｉｎの大気を導入した。冷却工程において、冷却用ガスとしてバルブ７５から大気を流量１５０×１０-3Ｎｍ3／ｍｉｎで導入した。ここで、単位「Ｎｍ3／ｍｉｎ」は、標準状態（０℃、大気圧）での体積流量を表す。エンジン１０の負荷は１ｋＷとした。【０１４１】
図３Ａ〜図３Ｃに示すように、エンジン１０の排気口１０ｅとバルブ７２，７３との間の流路上の地点Ａでガス中のＮＯXの濃度（ｐｐｍ）を測定した。【０１４２】
更に、吸着工程では、上記地点Ａに加えて、図３Ａに示すように吸着塔２０の吸着層より下流の流路上の地点Ｂでガス中のＮＯXの濃度（ｐｐｍ）を測定した。【０１４３】
脱着工程及び冷却工程では、上記地点Ａに加えて、図３Ｂ、図３Ｃに示すように、吸着塔２０の吸着層とエンジン１０の吸気口１０ｉとの間の流路上の地点Ｄでガス中のＮＯXの濃度（ｐｐｍ）を測定した。【０１４４】
各地点でのＮＯXの濃度の測定には（株）堀場製作所製ポータブルガス分析計ＰＧ−２３５を使用した。測定したＮＯX濃度からＮＯXの質量流量を求めた。【０１４５】
運転開始から３４０９分〜３４７４分の６５分間の第Ｍ回目の繰り返し単位での各地点のＮＯXの質量流量の測定結果を図１２に示す。横軸は経過時間であり、縦軸はＮＯXの質量流量のＮＯ2の質量流量への換算量である。【０１４６】
図１２より、第Ｍ回目の吸着工程（「吸着（Ｍ）」）において、吸着塔２０より下流の地点Ｂでは、エンジン１０の排気口１０ｅ近傍の地点Ａよりも、ＮＯXの質量流量が大幅に低減されており、吸着塔２０により安定してＮＯXの除去が行われていることがわかる。【０１４７】
第Ｍ回目の脱着工程（「脱着（Ｍ）」）の１５分間に地点Ｄで測定されるエンジン１０の吸気口１０ｉに流入したＮＯ2換算量ＤMは２．１１ｇ（ＮＯ2）であった。一方、第Ｍ回目の脱着工程（「脱着（Ｍ）」）の１５分間に地点Ａで測定されるエンジン１０の排気口１０ｅから排出されたＮＯ2換算量ＡMは２．３６ｇ（ＮＯ2）であった。第Ｍ回目の吸着工程（「吸着（Ｍ）」）の４０分間に地点Ａで測定されるエンジン１０の排気口１０ｅから排出されたＮＯ2換算量を１５／４０倍した１５分あたりのＮＯ2換算量ＡＡMは１．８６ｇ（ＮＯ2）であった。【０１４８】
これより、ＡＡM＜ＡMであった。即ち、脱着工程において、吸着塔２０の吸着層を通過した排ガスをエンジン１０の吸気口１０ｉに導入することにより、エンジン１０からの排ガス中のＮＯ2換算量は増えた。これは、吸着塔２０の吸着層を通過した排ガスがＮＯXを含み、この排ガスがエンジン１０の吸気口１０ｉに流入したからである。【０１４９】
ところが、ＡM−ＡＡM＜ＤMであった。即ち、脱着工程において、吸着塔２０の吸着層を通過したＮＯXを含む排ガスをエンジン１０の吸気口１０ｉに導入することによる、エンジン１０からの排ガス中のＮＯ2換算量の増加分は、エンジン１０の吸気口１０ｉに導入したＮＯ2換算量に比べて少なかった。これは、上述したように、吸気中のＮＯXがエンジン１０により分解されたためである。脱着工程において吸着塔２０の吸着層を通過した排ガスをエンジン１０の吸気口１０ｉに導入することにより低減されたＮＯXの排出量は、２．１１−（２．３６−１．８６）＝１．６１ｇ（ＮＯ2）であった。このように、プラズマリアクタを用いなくても、系外へのＮＯXの排出量を低減することができた。【０１５０】
以上に説明した実施の形態及び実施例は、いずれもあくまでも本発明の技術的内容を明らかにする意図のものであって、本発明はこのような具体例にのみ限定して解釈されるものではなく、その発明の精神と請求の範囲に記載する範囲内でいろいろと変更して実施することができ、本発明を広義に解釈すべきである。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
本発明の利用分野は特に制限はなく、ＮＯXを含む排ガスの処理装置として広範囲に利用することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年6月24日(2009.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気口から排出される排ガスを処理する排ガス処理装置であって、
吸着剤が充填された吸着層、及び前記吸着層に対して熱伝達を行う伝熱流路を有する吸着塔と、
前記排気口から排出された前記排ガスを前記吸着塔の前記吸着層に導入するための排気口−吸着層間排ガス流路と、
前記排気口から排出された前記排ガスを前記吸着塔の前記伝熱流路に導入するための排気口−伝熱流路間排ガス流路と、
脱着用ガスを前記吸着層に導入するための脱着用ガス流路と、
冷却用ガスを前記吸着層に導入するための冷却用ガス流路と、
前記吸着層を通過した前記冷却用ガスを前記エンジンの吸気口に導入する吸着層−吸気口間冷却用ガス流路と
を備えることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
前記吸着層と前記伝熱流路とが互いに独立している請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記冷却用ガスが、前記排気口から排出された前記排ガスを含む請求項１又は２に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記吸着層を通過した前記脱着用ガスに対してプラズマ処理を行うプラズマリアクタを更に備える請求項１〜３のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
前記プラズマリアクタが、沿面放電を発生する沿面放電素子を含む請求項４に記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
前記沿面放電素子の前記沿面放電が発生する面に沿って前記脱着用ガスが流れるように前記脱着用ガスの流路を規制するガス流路規制形状が前記プラズマリアクタに設けられている請求項５に記載の排ガス処理装置。
【請求項７】
前記脱着用ガスが酸素濃度１０ｖｏｌ％以下の低酸素ガスである請求項４〜６のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項８】
前記低酸素ガスが、前記伝熱流路を通過した前記排ガスの少なくとも一部である請求項７に記載の排ガス処理装置。
【請求項９】
前記吸着層を通過した前記脱着用ガスの一部を前記吸着層に導入するための脱着用ガス循環流路を更に備える請求項１〜８のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項１０】
前記吸着層を通過した前記脱着用ガスを前記エンジンの吸気口に導入するための吸着層−吸気口間脱着用ガス流路を更に備える請求項１〜８のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項１１】
前記脱着用ガスが、前記伝熱流路を通過した前記排ガスの少なくとも一部である請求項１０に記載の排ガス処理装置。
【請求項１２】
前記吸着層を通過する前記排ガスを除湿するための除湿剤を更に備える請求項１〜１１のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【請求項１３】
吸着剤が充填された吸着層と、前記吸着層に対して熱伝達を行う伝熱流路とを有する吸着塔を用いて、エンジンから排出される排ガスを処理する排ガス処理方法であって、
前記排ガスを前記吸着塔の前記吸着層に導入して前記排ガス中のＮＯXを含む被処理成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、
前記排ガスを前記吸着塔の前記伝熱流路に導入して前記吸着層を加熱するとともに、脱着用ガスを加熱された前記吸着層に導入して前記吸着剤から前記被処理成分を脱着させる脱着工程と、
冷却用ガスを前記吸着塔の前記吸着層に導入して前記吸着層を冷却し、前記吸着層を通過した前記冷却用ガスを前記エンジンの吸気口に導入する冷却工程と
を切り替えて行うことを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項１４】
前記吸着塔を複数用いて、前記吸着工程、前記脱着工程、及び前記冷却工程からなる３工程を行うごとに前記３工程を行う吸着塔を切り替える請求項１３に記載の排ガス処理方法。
【請求項１５】
前記複数の吸着塔のうちの１つの吸着塔を用いて前記吸着工程、前記脱着工程、及び前記冷却工程からなる３工程を行い、これと並行して前記複数の吸着塔のうちの他の１つの吸着塔の前記吸着剤に前記排ガス中のＮＯXを含む被処理成分を吸着させる請求項１４に記載の排ガス処理方法。
【国際調査報告】
2009031454.tif 000029
2009031454.tif 000030