(57)【要約】【課題】コンパクトな装置でＮＯｘを除去可能とすること。【解決手段】各吸着部１２，１３は、吸着モード又は脱着モードのいずれかにより使用される。吸着モードの場合は、上流側接地電極３２のみが接地されて上流側放電区画ＤＣＡ１で放電が発生する。放電により酸化されたＮＯｘは、下流側放電区画ＤＣＡ２の吸着材２４により吸着される。脱着モードの場合は、各放電区画ＤＣＡ１，ＤＣＡ２の両方で放電が発生する。脱着されたＮＯｘは、脱着ガス（外気又は排ガス）と共にエンジンの燃焼室に還流して還元される。各吸着部１２，１３内に、吸着機能、放電機能を内蔵し、かつ、使用モードに応じて放電発生部位を切り替えることができるので、装置全体の構造を簡素化してコンパクトに形成できる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯｘを吸着する吸着材（２４）と、
前記吸着材（２４）の一側に設けられ、ＮＯｘを酸化するための第１の放電部（１，３２）と、
前記吸着材（２４）の他側に設けられ、前記吸着材（２４）に吸着されたＮＯｘを脱着させるための第２の放電部（１，３３）と、を備えたことを特徴とするＮＯｘ吸着装置。
【請求項２】
前記第１の放電部（１，３２）または前記第２の放電部（１，３３）のいずれか又は両方を選択して放電させる制御部（１７）を備え、
前記制御部（１７）は、吸着モードで使用する場合は、前記第１の放電部（１，３２）から放電させて前記吸着材（２４）にＮＯｘを吸着させ、脱着モードで使用する場合は、少なくとも前記第２の放電部（１，３３）から放電させて前記吸着材（２４）に吸着されたＮＯｘを脱着させることを特徴とするＮＯｘ吸着装置。
【請求項３】
ＮＯｘ吸着装置（１０，４０）と、
前記ＮＯｘ吸着装置（１０，４０）から放出されたＮＯｘをエンジン（１）の燃焼室（５）に還流させる還流手段（Ｌ１，Ｌ３）とを備え、
前記ＮＯｘ吸着装置（１０，４０）は、
ＮＯｘを吸着する吸着材（２４）と、
前記吸着材（２４）の一側に設けられ、ＮＯｘを酸化するための第１の放電部（１，３２）と、
前記吸着材（２４）の他側に設けられ、前記吸着材（２４）に吸着されたＮＯｘを脱着させるための第２の放電部（１，３３）と、を備えてなることを特徴とするＮＯｘ浄化システム。
【請求項４】
前記還流手段（Ｌ１，Ｌ３）は、外気又は前記エンジンからの排ガスのいずれか一方を利用して、前記吸着材から脱着されたＮＯｘを前記燃焼室に還流させるものである請求項３に記載のＮＯｘ浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等から排出される排ガス中のＮＯｘ（窒素化合物）を除去して排ガスを浄化するＮＯｘ吸着装置及びＮＯｘ浄化システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種エンジン等から排出されるＮＯｘを低減する方法として種々の方法が知られているが、その一つとして、吸着材にＮＯｘを吸着させ、吸着させたＮＯｘを脱離させて再生し、吸着材を再利用する吸着法が知られている。
【０００３】
第１の従来技術として、吸着時は、排ガスの温度を低下させてから吸着材に導いて、排ガス中のＮＯｘを吸着材に吸着させ、一方、再生時には、高温の排ガスを吸着材に導入して吸着されていたＮＯｘを脱着させて回収するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、第２の従来技術としては、プラズマ下で吸着性が増大する吸着材を用い、触媒の作用温度以下の低温時はプラズマを発生させてＮＯｘを吸着させ、高温時にはプラズマを停止させてＮＯｘを放出させ、下流側に配置した触媒で浄化させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、第３の従来技術としては、吸着材に非熱プラズマを印加することにより、吸着されていた排ガスを脱着させ、脱着させた排ガスを非熱プラズマにより分解させるものも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−２３３９１５号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００１−１８２５２５号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開平１１−１１４３５１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
第１の従来技術では、排ガスの温度差を利用してＮＯｘの脱着を行うようになっているが、例えば、エンジン等の場合は、排ガスが直接的に吸着材に流れ込む構造であるから、吸着時と脱着時とで温度差を得るのが難しい。従って、排ガスが直接的に吸着材に導入されるような構造の場合は、利用しにくい。
【００１０】
第２の従来技術では、プラズマによって脱着させたＮＯｘを浄化させるために別体の触媒を設ける必要がある。
【００１１】
第３の従来技術では、プラズマを利用してガスを脱着させるが、排ガス中に多く含まれる一酸化窒素（ＮＯ）は、そのままでは一般的に吸着されにくいという性質がある。従って、二酸化窒素（ＮＯ２）に酸化させるための装置が別に必要となり、構造が複雑化する。
【００１２】
本発明は、上記のような種々の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、放電を利用してＮＯｘを吸着し脱着させることができるＮＯｘ吸着装置及びＮＯｘ浄化システムを提供することにある。本発明の他の目的は、使用モードに応じて吸着材のうち放電させる部位を切替可能とし、全体をコンパクトに形成可能なＮＯｘ吸着装置及びＮＯｘ浄化システムを提供することにある。本発明のさらなる目的は、後述する実施の形態の記載から明らかになるであろう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のＮＯｘ吸着装置は、ＮＯｘを吸着する吸着材と、吸着材の一側に設けられ、ＮＯｘを酸化するための第１の放電部と、吸着材の他側に設けられ、吸着材に吸着されたＮＯｘを脱着させるための第２の放電部と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
吸着材は、主としてＮＯｘ、特に、二酸化窒素（ＮＯ２）を吸着可能な材料から形成されており、例えば、ゼオライト、アルミナ、活性炭等を使用可能である。吸着材は、無放電状態下でＮＯｘを吸着し、放電状態下でＮＯｘを脱着させる性質を備える。吸着材の一側と他側には、それぞれ第１の放電部と第２の放電部とが設けられている。第１の放電部は、吸着材に流入するＮＯｘを放電によって酸化させるためのものであり、第２の放電部は、吸着材に吸着されているＮＯｘを放電によって脱着させるためのものである。これにより、吸着材の一側（上流側）には第１の放電区画が形成され、吸着材の他側（下流側）には第２の放電区画が形成される。即ち、１つの吸着材に２個の放電部を一体的に設け、所定の時期に各放電部を選択して放電させることにより、全体としてコンパクトなＮＯｘ吸着装置を得る。
【００１５】
例えば、ＮＯｘ吸着装置は、一側及び他側に流体の流入口及び流出口が形成され、絶縁性を有する筒状のケーシングと、ケーシング内に設けられ、無放電下でＮＯｘを吸着し放電下でＮＯｘを脱着させる吸着材と、ケーシングに設けられた放電部とを備え、放電部は、ケーシング内に軸方向に配置され、所定の高電圧が印加される内部電極（中心電極、高圧電極）と、内部電極と吸着材を挟んで対向するようにケーシングの外面側に軸方向に隣接して設けられ、所定の時期に接地される２個の外部電極（接地電極）とを有するように、構成できる。
【００１６】
好ましい実施形態では、第１の放電部または第２の放電部のいずれか又は両方を選択して放電させる制御部を備え、制御部は、吸着モードで使用する場合は、第１の放電部から放電させて吸着材にＮＯｘを吸着させ、脱着モードで使用する場合は、少なくとも第２の放電部から放電させて吸着材に吸着されたＮＯｘを脱着させるようになっている。
【００１７】
吸着モードでは、第１の放電部により放電が行われ、これにより、流入したＮＯｘが酸化され（ＮＯ→ＮＯ２）、吸着材に吸着される。次に、吸着したＮＯｘを排出して再生させる脱着モードでは、吸着モードで放電しなかった第２の放電部から放電させる。これにより、第２の放電部が設けられた吸着材の他側では、ＮＯｘの脱着が行われる。即ち、吸着モードでは、吸着材の一部分のみで放電させ、脱着モードでは、吸着モードで放電しなかった部分から放電させる。
【００１８】
なお、脱着に使用する流体の種類に応じて、放電させる部位を制御することもできる。例えば、ＮＯｘ含有量の少ない流体（例えば、外気）を用いる場合は、吸着モードでは第１の放電部のみを放電させ、脱着モードでは第１の放電部及び第２の放電部の両方を放電させる。一方、ＮＯｘ含有量の比較的多い流体（例えば、排ガス）を用いる場合は、吸着モードでは、第１の放電部のみを放電させ、脱着モードでは、第２の放電部のみを放電させる。
【００１９】
本発明に従うＮＯｘ浄化システムは、ＮＯｘ吸着装置と、ＮＯｘ吸着装置から放出されたＮＯｘをエンジンの燃焼室に還流させる還流手段とを備え、ＮＯｘ吸着装置は、ＮＯｘを吸着する吸着材と、吸着材の一側に設けられ、ＮＯｘを酸化するための第１の放電部と、吸着材の他側に設けられ、吸着材に吸着されたＮＯｘを脱着させるための第２の放電部と、を備えてなる。
【００２０】
つまり、ＮＯｘ吸着装置は、上述の通り、吸着材の一側及び他側に第１の放電部及び第２の放電部が設けられて構成されており、全体としてコンパクトに形成可能なものである。そして、ＮＯｘ吸着装置から脱着されたＮＯｘは、還流手段によってエンジンの燃焼室内に還流される。還流されたＮＯｘは、燃焼により分解されて浄化される。
【００２１】
好ましい実施形態では、還流手段は、外気又はエンジンからの排ガスのいずれか一方を利用して、吸着材から脱着されたＮＯｘを燃焼室に還流させるようになっている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２３】
１．第１の実施形態
【００２４】
図１〜図３に基づいて、第１の実施形態を説明する。図１は、例えば、自動車用エンジン装置等にＮＯｘ浄化システムを適用した場合の全体構成図である。
【００２５】
エンジン１は、例えば、乗用車等に搭載されるもので、４サイクル式のガソリンエンジンとして構成されている。これに限らず、ディーゼルエンジンや２サイクルエンジン等のような他の形式のエンジンにも本発明は適用できる。
【００２６】
エンジン１のシリンダブロックには、例えば、２個、４個、６個等の複数のシリンダ２が形成されており、各シリンダ２内にはピストン３がそれぞれ摺動可能に設けられている（説明の便宜上１つのシリンダのみ図示）。各シリンダ２の開口部は、シリンダヘッド４によって気液密に施蓋されており、ピストン３の上面には燃焼室５が形成されている。燃焼室５と吸気マニホールド８との接続部には吸気弁６が、燃焼室５と排気マニホールド９との間には排気弁７が、それぞれ開閉可能に設けられている。
【００２７】
吸気マニホールド８には、外気を導入するための吸気通路Ｌ１が接続されており、排気マニホールド９には、排ガスを大気に開放するための排気通路Ｌ２が接続されている。そして、吸気通路Ｌ１と排気通路Ｌ２との途中には、後述のＮＯｘ吸着装置１０が設けられている。なお、説明の便宜上、吸気通路Ｌ１には、上流側から順番に、Ｌ１（１）、Ｌ１（２）、Ｌ１（３）の符号を付し、排気通路Ｌ２には、上流側から順番にＬ２（１）、Ｌ２（２）の符号を付す。
【００２８】
ＮＯｘ吸着装置１０は、それぞれ後述するように、第１切替弁１１、第１吸着部１２、第２吸着部１３、第２切替弁１４、高電圧電源１５、電極切替スイッチ１６及び制御部１７を備えて構成されている。
【００２９】
第１切替弁１１及び第２切替弁１４は、それぞれ第１切替手段、第２切替手段として表現可能なものであり、例えば、４ポート２位置の電磁弁として構成されている。各切替弁１１，１４は、それぞれ２つの切替位置（ａ），（ｂ）を有しており、制御部１７からの制御信号に応じて、互いに同期して位置を切り替えるようになっている。なお、各切替弁１１，１４は、各ポートがどこにも接続されない過渡位置を備えてもよく、この場合、４ポート３位置の電磁弁となる。また、電磁弁に限らず、空圧弁等の別の切替機構を採用してもよい。
【００３０】
第１の切替弁１１と第２の切替弁１４との間には、第１吸着部１２及び第２吸着部１３が並列的に設けられている。第１吸着部１２は、第１分岐通路Ｌ２１を介して第１切替弁１１及び第２切替弁１４に接続されており、第２吸着部１３は、第２分岐通路Ｌ２２を介して第１切替弁１１及び第２切替弁１４に接続されている。各吸着部１２，１３の詳細な構造は図２と共に後述するが、例えば、アルミナ、ゼオライト、活性炭等の吸着材にプラズマ放電を発生させるための電極を備えて構成されており、流体が流入する上流側と流体が流出する下流側とで、それぞれ独立した放電区間が形成されている。各放電区画に合わせて、吸着材２４を上流側区画、下流側区画と分けて考えることもできるが、吸着材内部には各区画を仕切るための部材等は設けられていない。
【００３１】
ここで、留意すべきは、各吸着部１２，１３は、その内部で、放電によるＮＯｘの酸化及び酸化されたＮＯｘの吸着と、放電によるＮＯｘの脱着（脱離）とを切り替えて実行するようになっている点である。つまり、放電させる部位を制御することにより、各吸着部１２，１３の内部で、ＮＯｘの吸着及び脱着を行わせるようになっており、吸着部全体をコンパクトに形成可能となっている。
【００３２】
各切替弁１１，１４がそれぞれ第１位置（ａ）にある場合、第１吸着部１２の上流側は、第１の切替弁１１を介して排気マニホールド９に繋がる排気通路Ｌ２（１）に接続され、第１吸着部１２の下流側は、第２切替弁１４を介して大気に開放される排気通路Ｌ２（２）に接続される。一方、第２吸着部１３の上流側は、第１切替弁１１を介して大気に開放される吸気通路Ｌ１（１）に接続され、第２吸着部１３の下流側は、吸気通路Ｌ２に接続される。
【００３３】
各切替弁１１，１４が第１位置（ａ）にある場合、第１吸着部１２は吸着モードとなり、第１吸着部１２には、燃焼室５内の排ガスが流れ込み、第１吸着部１２によりＮＯｘを除去された排ガスは、大気中に排出される（Ｓ１）。一方、第２吸着部１３は脱着モードとなり、第２吸着部１３には、大気圧の外気が流れ込み、プラズマ放電により吸着材から脱着されたＮＯｘは（Ｓ２）、外気と混じった混合気体となって、吸気通路Ｌ１（２）及びＬ１（３）を介して燃焼室５内に流れ込む（Ｓ３）。燃焼室５内に流入したＮＯｘは、燃焼室５内で燃焼され還元される（Ｓ４）。なお、本明細書において、上流及び下流とは、それぞれ流体（排ガス、還元剤、外気）の流れ方向の上流及び下流を示す。
【００３４】
次に、各切替弁１１，１４がそれぞれ第１位置（ａ）から第２位置（ｂ）に切り替わると、上記とは逆に、第１吸着部１２は脱着モードとなって、外気が流入し、脱着したＮＯｘは第１吸着部１２から切替弁１４及び吸気通路Ｌ１を介して燃焼室５内に流れ込む。一方、第２吸着部１３は吸着モードとなり、第２吸着部１３に流れ込んだ排ガスは、ＮＯｘが吸着されて取り除かれた後、大気中に排出される。
【００３５】
図１中の下側に示すタイムチャート１７Ａのように、各吸着部１２，１３の使用モードを交互に切り替えることにより、一方の吸着部でＮＯｘを吸着しつつ、他方の吸着部からＮＯｘを脱着させて再生することができ、排ガス中のＮＯｘを連続的に吸着して浄化させることができる。なお、実施例では、２個の吸着部１２，１３を設ける場合を例示しているが、本発明はこれに限らず、３個以上の吸着部を切替使用する構成としてもよい。
【００３６】
高電圧電源１５は、各吸着部１２，１３に所定電圧、所定周波数の高電圧を印加するものである。高電圧電源１５が作動している限り、高電圧電源１５からの高電圧は、各吸着部１２，１３の高電圧電極に常時印加される。電極切替スイッチ１６は、各吸着部１２，１３の下流側放電区画（図２中のＤＣＡ２）を形成する接地電極のいずれか一方を接地させるものである。電極切替スイッチ１６により接地された接地電極と高電圧電極との間には、プラズマ放電が発生する。なお、各吸着部１２，１３の上流側接地電極は、常時接地されている。
【００３７】
制御部１７は、タイムチャート１７Ａに示すように、各切替弁１１，１４の作動を制御する。また、制御部１７は、吸着モード及び脱着モードのそれぞれに応じて電極切替スイッチ１６の作動を制御する。詳しくは、制御部１７は、吸着モードで使用される吸着部の下流側接地電極を接地せず、脱着モードで使用される吸着部の下流側接地電極を接地させるように、電極切替スイッチ１６の作動を制御する。上述の通り、制御部１７は、適当な時期に各切替弁１１，１４及び電極切替スイッチ１６にそれぞれ制御信号を出力し、各切替弁１１，１４及び電極切替スイッチ１６の位置を切替させる。制御部１７は、マイクロコンピュータシステムとして構成することもできるし、電磁リレー等のハードウェア回路として構成することもできる。また、制御部１７は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）の一部として実現させることもできる。なお、制御部１７は、高電圧電源１５の作動、例えば、高電圧の発生及び停止等を制御することもできる。
【００３８】
次に、図２に基づいて、各吸着部１２，１３の構造例を説明する。各吸着部１２，１３は同一構造を有するため、第１吸着部１２を中心に説明する。
【００３９】
第１吸着部１２は、それぞれ後述するように、流入口２２及び流出口２３が形成されたケーシング２１と、ケーシング２１内に設けられた吸着材２４と、ケーシング２１に設けられた放電電極３０とを備えている。
【００４０】
ケーシング２１は、例えば、セラミックス等の絶縁性を有する材料から円筒状に形成されており、その一側（図中の左側）には排ガス又は外気が流入する流入口２２が設けられ、その他側（図中の右側）には排ガス又は外気が流出する流出口２３が設けられている。
【００４１】
ケーシング２１の内部には、例えば、アルミナ、ゼオライト、活性炭等からペレット状やハニカム状に形成された吸着材２４が充填されている。吸着材２４は、例えば、図示せぬリング部材等によりケーシング２１内で固定される。
【００４２】
放電電極３０は、高電圧電極３１と、上流側接地電極３２と、下流側接地電極３３と、絶縁部３４とから構成されている。例えば、棒状に形成された高電圧電極３１は、ケーシング２１の軸心に沿って配置され、電線Ｗ１を介して高電圧電源１５の出力端子に接続されている。
【００４３】
例えば、筒状に形成される上流側接地電極３２及び下流側接地電極３３は、ケーシング２１の外周面を覆うようにして設けられている。各接地電極３２，３３はケーシング２１の軸方向に絶縁部３４を介して隣接しており、各接地電極３２，３３間は絶縁部３４により電気的に切り離されている。絶縁部３４は、例えば、隙間や絶縁部材により形成される。ケーシング外周面の接地電極を、使用モードに応じて部分的に接地し、ケーシング２１内で部分的な放電を行うことができるように、絶縁部３４が設けられている。従って、例えば、一体的に（連続的に）形成された筒状又は筒網状の接地電極を採用した場合でも、接地位置の変更等により部分的な放電が可能ならば、絶縁部３４は必ずしも必要ではない。
【００４４】
上流側接地電極３２は、電線Ｗ２を介して接地されており、下流側接地電極３３は、電線Ｗ４（第２吸着部１３の下流側接地電極３３は電線Ｗ５）及び電極切替スイッチ１６を介して所定の時期に接地される。
【００４５】
より詳しくは、例えば、単極双投形の電極切替スイッチ１６は、その共通接点１６Ｃが電線Ｗ３を介して接地されており、メーク接点１６Ａは第２吸着部１３の下流側接地電極３３に電線Ｗ５を介して接続され、ブレーク接点１６Ｂは電線Ｗ４を介して第１吸着部１２の下流側接地電極３３に接続されている。従って、各吸着部１２，１３の上流側接地電極３２は電線Ｗ２を介して常時接地されており、各吸着部１２，１３の下流側接地電極３３は、電極切替スイッチ１６の切替位置に応じていずれか一方が選択的に接地される。なお、メーク接点１６Ａに第１吸着部１２の下流側接地電極３３を接続し、ブレーク接点１６Ｂに第２吸着部１３の下流側接地電極３３を接続してもよい。また、電極切替スイッチ１６の構造も単極双投形に限らず、単極単投形のスイッチを２個用いてもよい。
【００４６】
ここで、上流側接地電極３２によって吸着材２４の上流側（あるいはケーシング２１の上流側）には、上流側放電区画ＤＣＡ１（あるいは第１放電区画）が形成されており、また、下流側接地電極３３によって吸着材２４の下流側には、下流側放電区画ＤＣＡ２（あるいは第２放電区画）が形成されている。各放電区画ＤＣＡ１，ＤＣＡ２は、それぞれ各接地電極３２，３３に対応して形成されており、各放電区画ＤＣＡ１，ＤＣＡ２の軸方向の長さは、接地電極３２，３３の軸方向長さによって定まる。上流側放電区画ＤＣＡ１は、主として、流入した排ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化させて二酸化窒素（ＮＯ２）にするための放電区画であり、下流側放電区画ＤＣＡ２は、主として、区画内の吸着材２４から二酸化窒素を脱着させるものである。
【００４７】
従って、放電による酸化を担当する上流側放電区画ＤＣＡ１は、吸着及び脱着を担当する下流側放電区画ＤＣＡ２よりも軸方向の長さが短くなるように形成されている。換言すれば、吸着材２４の全長のうち、上流側放電区画ＤＣＡ１は、流入したＮＯｘの酸化に必要な長さだけあれば足り、それ以外は下流側放電区画ＤＣＡ２とすることで、吸着材２４を有効に利用できる。但し、場合によっては、各放電区間ＤＣＡ１，ＤＣＡ２の長さを同一に設定してもよい。即ち、上流側放電区画ＤＣＡ１の長さは、（ケーシング又は吸着材の）全長の５０％以下に設定されており、好ましくは、全長の１０〜３０％に設定される。
【００４８】
次に、図３に基づいて、本実施形態の動作を説明する。
【００４９】
図３（ａ）は、第１吸着部１２を吸着モードで使用してＮＯｘを吸着し、第２吸着部１３を脱着モードで使用してＮＯｘを脱着させる場合を示す。燃焼室５からの排ガスは、排気マニホールド９、排気通路Ｌ２（１）、第１切替弁１１を介して、第１吸着部１２内に流入する。
【００５０】
吸着モードの場合は、上流側接地電極３２のみが接地されるため、第１吸着部１２では、上流側放電区画ＤＣＡ１のみでプラズマ放電が発生する。第１吸着部１２内に流入したＮＯｘの大部分を占める一酸化窒素は、上流側放電区画ＤＣＡ１を通過する間にプラズマ放電により酸化されて二酸化窒素となる。この二酸化窒素は、排気流の流れに伴って下流側放電区画ＤＣＡ２に移動し、下流側放電区画ＤＣＡ２内の吸着材２４に吸着される。一部の二酸化窒素は、直ちに上流側放電区画ＤＣＡ１内の吸着材２４に吸着される。但し、プラズマ放電には吸着した二酸化窒素を脱着させる作用があるので、上流側放電区画ＤＣＡ１内の吸着材２４にはあまり多くの二酸化窒素は吸着されない。上流側放電区画ＤＣＡ１内の吸着材２４では、二酸化窒素の吸着量が増加するに従って、吸着材からの二酸化窒素脱着量も増加するためである。
【００５１】
上流側放電区画ＤＣＡ１内で吸着されなかった二酸化窒素は、下流側放電区画ＤＣＡ２内の吸着材２４により吸着される。下流側接地電極３３は接地されておらず、プラズマ放電が発生していないため、二酸化窒素の脱着作用が働かず、流れ込んだ二酸化窒素は吸着材２４に吸着される。なお、吸着材の種類等にもよるが、吸着材２４には、多少の一酸化窒素も吸着される。吸着によりＮＯｘが除去された排ガスは、第２切替弁１４から排気通路Ｌ２（２）を介して大気中に排出される。
【００５２】
一方、図３（ａ）において、脱着モードで使用される第２吸着部１３に目を転じると、既にＮＯｘを吸着している第２吸着部１３には、吸気通路Ｌ１（１）から第１切替弁１１を介して、脱着ガスとしての外気が供給される。また、第２吸着部１３の各接地電極３２，３３は共に接地され、これにより、吸着部１３の全域にわたってプラズマ放電が発生する。プラズマ放電には、吸着材２４に吸着されているＮＯｘ（主として二酸化窒素）を脱離させる作用がある。また、脱着ガスとして用いられる外気は、実質的にＮＯｘを含まず、吸着材２４と脱着ガスとのＮＯｘ濃度差が大きい。このＮＯｘ濃度差も、ＮＯｘの脱着に寄与する。プラズマ放電によって吸着材２４から脱着したＮＯｘは、流入する外気と混合され、第２切替弁１４から吸気通路Ｌ１（２）に流れ込み、吸気通路Ｌ１（３）から燃焼室５内に還流される。そして、燃焼室５内では、燃料を還元剤として、ＮＯｘが分解、還元される。
【００５３】
次に、図３（ｂ）に示すように、各切替弁１１，１４及び電極切替スイッチ１６がそれぞれ切り替わると、上記とは逆に、第１吸着部１２は脱着モードで使用され、第２吸着部１３は吸着モードで使用される。
【００５４】
以上詳述した通り、本実施の形態によれば、吸着材２４の上流側と下流側にそれぞれ放電区画ＤＣＡ１，ＤＣＡ２を形成するように、放電電極３０を設けるため、使用モードに応じて、各吸着部１２，１３内で放電発生部位を適宜切り替えることができる。従って、各吸着部１２，１３内で、放電による酸化機能、吸着機能、放電による脱着機能をそれぞれ実現することができ、吸着部とは別体の酸化触媒や放電装置を不要とし、各機能部を一体化して全体構成をコンパクトに形成でき、装置全体の製造コストを低減することができる。
【００５５】
２．第２の実施形態
【００５６】
次に、図４を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施の形態の特徴は、脱着ガスとして排ガスの一部を用いる点にある。
【００５７】
本実施の形態によるＮＯｘ吸着装置４０は、前記実施形態で述べたＮＯｘ吸着装置１０と同様に、２個の吸着部１２，１３と、高電圧電源１５と、制御部１７とを備えている。
【００５８】
しかし、本ＮＯｘ吸着装置４０では、第１の切替弁１１が廃止され、排気マニホールド９からの排ガスは、排気通路Ｌ２（１）から第１分岐通路Ｌ２１及び第２分岐通路Ｌ２２にそれぞれ供給されるようになっている。また、第２切替弁１４の一方の流出ポートは、還流通路Ｌ３によって吸気通路Ｌ１の途中に接続されており、他方の流出ポートは、大気開放される排気通路Ｌ２（２）に接続されている。
【００５９】
還流通路Ｌ３には、絞り部４１が設けられている。絞り部４１は、還流通路Ｌ３内に流れ込む排ガスの流量を制限するためのもので、絞り部４１により、脱着モードで使用される吸着部に流入する排ガスの流量が、吸着モードで使用される吸着部に流入する排ガスの流量よりも少なくなるように設定されている。つまり、より多くの排ガスは吸着モードで使用される吸着部に流入してＮＯｘが吸着され、一部の排ガスが脱着モードで使用される吸着部に流入して脱着ガスとして作用する。絞り部４１に限らず、各吸着部１２，１３へ流入する排ガスの流量を調節できる部材、機構であればよい。
【００６０】
電気回路の構造も第１の実施形態と異なる。本実施形態では、電極切替スイッチ４２によって、上流側接地電極３２と下流側接地電極３３とのいずれか一方の電極のみが接地されるようになっている。即ち、本実施形態では、吸着モードで使用する場合は、上流側接地電極３２のみを接地して上流側放電区画ＤＣＡ１のみでプラズマ放電を発生させ、脱着モードで使用する場合は、下流側接地電極３３のみを接地して下流側放電区画ＤＣＡ２のみでプラズマ放電を発生させる。
【００６１】
例えば、双極双投形の電極切替スイッチ４２は、実質的に２個の単極双投形スイッチ４２Ａ，４２Ｂを内蔵しており、一方のスイッチ４２Ａは第１吸着部１２の接地電極３２，３３に接続され、他方のスイッチ４２Ｂは第２吸着部１３の接地電極３２，３３に接続されている。一方のスイッチ４２Ａでは、共通接点が接地され、メーク接点は下流側接地電極３３に接続され、ブレーク接点は上流側接地電極３２に接続されている。他方のスイッチ４２Ｂでは、共通接点が接地される点は同様であるが、メーク接点は上流側接地電極３２に接続され、ブレーク接点は下流側接地電極３３に接続される。従って、一方の吸着部の上流側放電区画ＤＣＡ１で放電されている間、他方の吸着部の下流側放電区画でも放電が発生しており、同一の吸着部内で両方の放電区画ＤＣＡ１，ＤＣＡ２が共に放電することはない。
【００６２】
吸着モードで使用される吸着部によりＮＯｘを除去された排気ガスは、排気通路Ｌ２（２）を介して大気中に排出される。脱着モードで使用される吸着部から脱着されたＮＯｘは、脱着ガスとして使用された排ガスに混合され、吸気通路Ｌ１を介して燃焼室５内に還流し、還元される。
【００６３】
吸着モードで使用する場合のプロセスを述べると、上記実施形態と同様に、上流側放電区画ＤＣＡ１の放電によって二酸化窒素を生成し、発生した二酸化窒素を、主として下流側放電区画ＤＣＡ２内の吸着材２４に吸着させる。
【００６４】
脱着モードで使用する場合は、脱着ガスとして排ガスが用いられる。但し、脱着ガスとして使用される排ガスの流量は、絞り部４１により制限されており、吸着モードの吸着部に流入する流量よりも少ない。脱着モードでは、下流側放電区画ＤＣＡ２のみで放電が発生する。ここで、排ガスを流している中で放電させた場合でも、プラズマ放電による脱着作用が働き、吸着されていたＮＯｘが吸着材２４から脱着する。何故なら、下流側放電区画ＤＣＡ２の吸着材２４は、既に多量のＮＯｘを吸着しているので、放電による脱着量の方が、放電による新たな吸着量を上回るためである。脱着が進み、吸着材２４に吸着されているＮＯｘの量が減少するに連れて、放電による脱着量が徐々に低下していき、やがて平衡状態に達する。この場合の平衡濃度は、吸着モード下での下流側放電区画ＤＣＡ２の平衡濃度に比べて、少なくともプラズマ放電による脱着作用の分だけ低下しているものと考えられ、両者の平衡濃度差の分だけは脱着が行われる。
【００６５】
このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。これに加えて、排ガスを脱着ガスとして利用するため、吸着部１２，１３の温度低下を防止することができ、脱着ガスの温度が低い場合に比べて、高い脱着効果を発揮させることができる。また、各吸着部１２，１３の温度変化を抑制できるため、温度変化に起因する劣化や損傷等を防止でき、吸着部１２，１３の寿命を長くすることができる。
【００６６】
３．第３の実施形態
【００６７】
図５は、本発明の第３の実施形態を示す。本実施形態の特徴は、脱着ガスとして外気を用いると共に、ＮＯｘを含んだ脱着ガスを吸気通路Ｌ１の途中に戻して燃焼室５内に還流させる点にある。
【００６８】
即ち、本実施の形態によるＮＯｘ吸着装置１０は、第１の実施の形態で述べたものと同様の構成を採用するが、脱着ガスとしての外気は、吸気通路Ｌ１とは別の外気導入通路Ｌ４を介して脱着モードの吸着部に導かれ、吸着部から脱着されたＮＯｘと外気との混合気体は、還流通路Ｌ３から吸気通路Ｌ１の途中に流入し、燃焼室５内に戻されるようになっている。
【００６９】
なお、当業者であれば、各実施の形態に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の追加や変更等が可能である。例えば、当業者は、前記各実施の形態を適宜組み合わせることができる。
【００７０】
例えば、本発明のＮＯｘ吸着装置に、従来の還元触媒や三元触媒等をさらに追加する構成も可能である。
【００７１】
また、乗用車用エンジンに限らず、例えば、建設機械用エンジン、船舶用エンジン、農業機械用エンジン、発電用エンジン等の種々のエンジンに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＮＯｘ浄化システムの全体構成図である。
【図２】各吸着部の構造を示す断面図である。
【図３】各吸着部の切替動作を示す説明図であって、（ａ）は第１吸着部でＮＯｘを吸着し第２吸着部でＮＯｘを脱着する状態、（ｂ）は第１吸着部でＮＯｘを脱着し第２吸着部でＮＯｘを吸着する状態、をそれぞれ示す。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るＮＯｘ浄化システムの全体構成図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るＮＯｘ吸着装置の全体構成図である。
【符号の説明】
１  エンジン
２  シリンダ
５  燃焼室
８  吸気マニホールド
９  排気マニホールド
１０  ＮＯｘ吸着装置
１１  第１切替弁
１２  第１吸着部
１３  第２吸着部
１４  第２切替弁
１５  高電圧電源
１６  電極切替スイッチ
１７  制御部
２１  ケーシング
２２  流入口
２３  流出口
２４  吸着材
３０  放電電極
３１  高電圧電極
３２  上流側接地電極
３３  下流側接地電極
３４  絶縁部
４０  ＮＯｘ吸着装置
４１  絞り部
４２  電極切替スイッチ
Ｌ１  吸気通路
Ｌ２  排気通路
Ｌ３  還流通路
Ｌ４  外気導入通路
Ｌ２１  第１分岐通路
Ｌ２２  第２分岐通路
ＤＣＡ１  上流側放電区画
ＤＣＡ２  下流側放電区画
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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