特開 2024-64140 排ガス処理用の制御装置及び方法並びにＣＯ２回収システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024064140

(43)【公開日】2024-05-14

(54)【発明の名称】排ガス処理用の制御装置及び方法並びにＣＯ２回収システム

(51)【国際特許分類】

   F01N 9/00 20060101AFI20240507BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20240507BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20240507BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20240507BHJP

   B01D 53/92 20060101ALI20240507BHJP

   B01D 53/22 20060101ALI20240507BHJP

   C01B 32/50 20170101ALN20240507BHJP

【ＦＩ】

F01N9/00

F01N3/08 B

F01N3/20 N

F01N3/20 M

F01N3/20 P

F01N3/24 C

B01D53/92 240

B01D53/22 ZAB

C01B32/50

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022172505

(22)【出願日】2022-10-27

(71)【出願人】

【識別番号】000237592

【氏名又は名称】株式会社デンソーテン

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中野 泰彦

(72)【発明者】

【氏名】上出 英行

(72)【発明者】

【氏名】本城 匠

(72)【発明者】

【氏名】奥原 誠

【テーマコード（参考）】

3G091

4D002

4D006

4G146

【Ｆターム（参考）】

3G091AA18

3G091AB02

3G091AB03

3G091AB04

3G091AB13

3G091CA12

3G091CA13

3G091CA17

3G091EA17

3G091FB03

3G091FB07

3G091GB09

3G091HA16

3G091HA35

4D002AA09

4D002AC10

4D002BA20

4D002FA01

4D002GA02

4D002GA03

4D002GB02

4D002GB03

4D002GB20

4D006GA41

4D006KA01

4D006KB12

4D006KB30

4D006KE12P

4D006KE16P

4D006KE22Q

4D006KE24Q

4D006PA05

4D006PB19

4D006PB64

4D006PC80

4G146JA02

4G146JB09

4G146JC11

4G146JC18

4G146JC33

(57)【要約】

【課題】排ガスの処理過程で用いられる装置の劣化を抑制する。
【解決手段】排ガスを発生させる熱機関（１１）とＣＯ_２分離装置（３０）との間に、尿素を還元剤として含む第１浄化装置（１５）と、多孔質材料を含む第２浄化装置（１５）と、が設けられる。処理部は、第１浄化装置の通過前における排ガスの検出温度（Ｔ_ＤＥＴ）を所定の基準温度と比較し、検出温度が基準温度より低いとき、熱機関からの排ガスを第１浄化装置及び第２浄化装置に通す第１制御を実行し、検出温度が基準温度より高いとき、熱機関からの排ガスを第１浄化装置に通しつつ第２浄化装置を迂回させる第２制御を実行する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象機器に設けられた熱機関からの排ガスをＣＯ_２分離膜を含むＣＯ_２分離装置に導く制御を行う処理部を備え、
前記対象機器において前記熱機関と前記ＣＯ_２分離装置との間に、尿素を還元剤として含む第１浄化装置と、多孔質材料を含む第２浄化装置と、が設けられ、
前記処理部は、前記第１浄化装置の通過前における排ガスの検出温度を所定の基準温度と比較し、前記検出温度が前記基準温度より低いとき、前記熱機関からの排ガスを前記第１浄化装置及び前記第２浄化装置に通す第１制御を実行し、前記検出温度が前記基準温度より高いとき、前記熱機関からの排ガスを前記第１浄化装置に通しつつ前記第２浄化装置を迂回させる第２制御を実行する
、排ガス処理用の制御装置。

【請求項2】

前記処理部は、前記第１制御を実行するとき、前記第１浄化装置及び前記第２浄化装置を通過した後の排ガスを前記ＣＯ_２分離装置に導き、前記第２制御を実行するとき、前記第１浄化装置の通過後であって且つ前記第２浄化装置を迂回した排ガスを前記ＣＯ_２分離装置に導く
、請求項１に記載の排ガス処理用の制御装置。

【請求項3】

前記処理部は、前記第２浄化装置及び前記ＣＯ_２分離装置間における排ガス中の特定物質の濃度を所定の閾濃度と比較し、
前記第１制御を実行する場合において、前記特定物質の濃度が前記閾濃度よりも低いときには、前記第１浄化装置及び前記第２浄化装置を通過した後の排ガスを前記ＣＯ_２分離装置に導き、前記特定物質の濃度が前記閾濃度よりも高いときには、前記第１浄化装置及び前記第２浄化装置を通過した後の排ガスを前記対象機器の外部に放出し、
前記第２制御を実行する場合において、前記特定物質の濃度が前記閾濃度よりも低いときには、前記第１浄化装置の通過後であって且つ前記第２浄化装置を迂回した排ガスを前記ＣＯ_２分離装置に導き、前記特定物質の濃度が前記閾濃度よりも高いときには、前記第１浄化装置の通過後であって且つ前記第２浄化装置を迂回した排ガスを前記対象機器の外部に放出する
、請求項１に記載の排ガス処理用の制御装置。

【請求項4】

前記特定物質は窒素酸化物を含む
、請求項３に記載の排ガス処理用の制御装置。

【請求項5】

前記処理部は、前記熱機関及び前記第１浄化装置間における排ガス中の特定物質の濃度を所定の閾濃度と比較し、
前記特定物質の濃度が前記閾濃度よりも高いときには、前記検出温度と前記基準温度との高低関係に依らず、前記熱機関からの排ガスを少なくとも前記第１浄化装置を通過させた後に前記対象機器の外部に放出する第３制御を行う
、請求項１に記載の排ガス処理用の制御装置。

【請求項6】

前記特定物質は窒素酸化物を含む
、請求項５に記載の排ガス処理用の制御装置。

【請求項7】

請求項１～請求項６の何れかに記載の排ガス処理用の制御装置と、
前記第１浄化装置と、
前記第２浄化装置と、
前記ＣＯ_２分離装置と、
ＣＯ_２貯留装置と、を備え、
前記ＣＯ_２分離装置は、前記第１制御を通じて前記第１浄化装置及び前記第２浄化装置を通過した後の排ガスの供給を受け、又は、前記第２制御を通じて前記第１浄化装置の通過後であって且つ前記第２浄化装置を迂回した排ガスの供給を受け、
前記ＣＯ_２貯留装置は、前記ＣＯ_２分離装置への供給ガスの内、前記ＣＯ_２分離膜を通過したＣＯ_２を貯留する
、ＣＯ_２回収システム。

【請求項8】

対象機器に設けられた熱機関からの排ガスをＣＯ_２分離膜を含むＣＯ_２分離装置に導く排ガス処理用の制御方法であって、
前記対象機器において前記熱機関と前記ＣＯ_２分離装置との間に、尿素を還元剤として含む第１浄化装置と、多孔質材料を含む第２浄化装置と、が設けられ、
当該制御方法において、前記第１浄化装置の通過前における排ガスの検出温度を所定の基準温度と比較し、前記検出温度が前記基準温度より低いとき、前記熱機関からの排ガスを前記第１浄化装置及び前記第２浄化装置に通す第１制御を実行し、前記検出温度が前記基準温度より高いとき、前記熱機関からの排ガスを前記第１浄化装置に通しつつ前記第２浄化装置を迂回させる第２制御を実行する
、排ガス処理用の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排ガス処理用の制御装置及び方法並びにＣＯ_２回収システムに関する。

【背景技術】

【0002】

燃機関にて生じた排ガスからＣＯ_２を分離して回収する技術がある。ＣＯ_２分離膜を用いて排ガスからＣＯ_２を分離することができる。

【0003】

尚、内燃機関の排気通路に選択還元型触媒装置を備えるシステムが下記特許文献１に開示されている。当該システムでは、選択還元型触媒装置より下流側の排気通路に、アンモニアスリップ触媒装置及びアンモニア吸着除去装置を設けて、それらの何れか一方に排ガス（排気ガス）を通過させる（下記特許文献１の請求項１参照）。この際、選択還元型触媒装置の入口の排気通路に温度検出装置を設ける。そして、温度検出装置の検出値が閾値以上であれば、排気ガスの流れをアンモニアスリップ触媒装置からアンモニア吸着除去装置に切り替える。逆に、温度検出装置の検出値が閾値未満であれば、排気ガスの流れをアンモニア吸着除去装置からアンモニアスリップ触媒装置に切り替える（下記特許文献１の請求項４参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－９１２５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

熱機関にて生じる排ガスにはＣＯ_２分離膜にとっての被毒物質が含まれる。そこで、熱機関とＣＯ_２分離膜を含むＣＯ_２分離装置との間に、被毒物質を除去するための浄化装置を配置する。尿素を還元剤として含む浄化装置を利用すれば、被毒物質としてのＮＯ_Ｘを除去可能である。但し、上記浄化装置による被毒物質の除去能力は、低温化において低下する。被毒物質の除去能力が低下した状態で排ガスをＣＯ_２分離装置に供給すると、ＣＯ_２分離装置の劣化が促進されるおそれがある。排ガスの流路上に、単純に他の浄化装置を追加挿入すれば、被毒物質を十分に除去可能となる。但し、システム全体の寿命を考慮すれば、他の浄化装置の劣化にも気を配る必要がある。

【0006】

本発明は、排ガスの処理過程で用いられる装置の劣化を抑制する排ガス処理用の制御装置及び方法並びにＣＯ_２回収システム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】

【0007】

本発明に係る排ガス処理用の制御装置は、対象機器に設けられた熱機関からの排ガスをＣＯ_２分離膜を含むＣＯ_２分離装置に導く制御を行う処理部を備え、前記対象機器において前記熱機関と前記ＣＯ_２分離装置との間に、尿素を還元剤として含む第１浄化装置と、多孔質材料を含む第２浄化装置と、が設けられ、前記処理部は、前記第１浄化装置の通過前における排ガスの検出温度を所定の基準温度と比較し、前記検出温度が前記基準温度より低いとき、前記熱機関からの排ガスを前記第１浄化装置及び前記第２浄化装置に通す第１制御を実行し、前記検出温度が前記基準温度より高いとき、前記熱機関からの排ガスを前記第１浄化装置に通しつつ前記第２浄化装置を迂回させる第２制御を実行する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、排ガスからＣＯ_２を分離する過程で用いられる装置の劣化を抑制する排ガス処理用の制御装置及び方法並びにＣＯ_２回収システムを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態に係る車両及び車両内部の概略的な平面図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係り、多段浄化制御が行われる場合の排ガスの流れを示す図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係り、後段バイパス制御が行われる場合の排ガスの流れを示す図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係り、貯留制御が行われる場合の排ガスの流れを示す図である。

【図5】本発明の第１実施形態に係り、ＣＯ_２分離装置の概略構成図である。

【図6】本発明の第１実施形態に係り、直接排出制御が行われる場合の排ガスの流れを示す図である。

【図7】本発明の第１実施形態に係り、制御装置の内部構成図である。

【図8】本発明の第１実施形態に係り、制御装置の機能ブロック図である。

【図9】本発明の第１実施形態に係り、ＣＯ_２回収システムの動作フローチャートである。

【図10】本発明の第１実施形態に係り、複数の状況下における排ガスの流れを示す図である。

【図11】本発明の第２実施形態に係り、ＣＯ_２回収システムの変形動作フローチャートである。

【図12】本発明の第２実施形態に係り、ＣＯ_２回収システムの他の変形動作フローチャートである。

【図13】本発明の第２実施形態に係り、ＣＯ_２回収システムの更に他の変形動作フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、機能部、回路、素子又は部品等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、機能部、回路、素子又は部品等の名称を省略又は略記することがある。例えば、後述の“１５”によって参照される前段浄化装置は（図１参照）、前段浄化装置１５と表記されることもあるし、浄化装置１５と略記されることもあり得るが、それらは全て同じものを指す。

【0011】

＜＜第１実施形態＞＞
本発明の第１実施形態を説明する。図１は本実施形態に係る車両１の概略的な平面図である。車両１にはＣＯ_２回収システムが搭載される。ＣＯ_２は二酸化炭素を指す。尚、本明細書においてＣＯ_２とＣＯ２は同じものを指す。車両１は例えば路面上を走行可能な自動車であるが、車両１の種類は任意である。

【0012】

車両１には、内燃機関１１、排気マニホールド１２、排気管１３、フィルタ装置１４、前段浄化装置１５、三方弁１６、後段浄化装置１７、三方弁１８、三方弁１９、マフラ２０、貯留用接続路２１及び排気用接続路２２が設けられる。三方弁１６、１８及び１９は三方性の電磁弁である。車両１には更に、ＣＯ_２分離装置３０、分離ガス路３６、残ガス排出路３７、ＣＯ_２貯留装置４０及び制御装置１００が設けられる。ＣＯ_２回収システムは、内燃機関１１からの排ガス中のＣＯ_２をＣＯ_２貯留装置４０にて貯留（換言すれば回収）する。以下、各部の構成及び機能を説明する。

【0013】

内燃機関１１は、熱機関の例であり、燃料を内部で燃焼させることによって車両１を駆動するための駆動力を発生させる。内燃機関１１に加えて電動機（不図示）が車両１に設けられていて良い。この場合、内燃機関１１と電動機を併用して車両１を駆動するための駆動力を発生させる。

【0014】

内燃機関１１内での燃料の燃焼によって生じた排ガス（排気ガス）は排気マニホールド１２を通じて排気管１３に流入する。排気管１３に対して、フィルタ装置１４、前段浄化装置１５、三方弁１６、後段浄化装置１７及び三方弁１８が設けられる。排気管１３にて形成される排ガスの流路に、上流側から下流側に向けて、フィルタ装置１４、前段浄化装置１５、三方弁１６、後段浄化装置１７及び三方弁１８が、この順番で挿入される。フィルタ装置１４、前段浄化装置１５及び後段浄化装置１７の夫々にて、排ガスを浄化することができる。

【0015】

排気管１３は、連結路１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ及び１３ｇと、バイパス路１３ｆと、を有する。

【0016】

連結路１３ａは、排気マニホールド１２とフィルタ装置１４との間に設けられ、排気マニホールド１２とフィルタ装置１４とを連結する。内燃機関１１から送出された排ガスは連結路１３ａを通ってフィルタ装置１４に流れ込む。内燃機関１１から送出された排ガスの内、フィルタ装置１４に流れ込む前の排ガス（即ちフィルタ装置１４を通過する前の排ガス）を、特に排ガスＧ０と称する。

【0017】

フィルタ装置１４は自身に流入した排ガスＧ０を浄化する。フィルタ装置１４による浄化後の排ガスを、特に排ガスＧ１と称する。フィルタ装置１４、前段浄化装置１５及び後段浄化装置１７の内、フィルタ装置１４のみの浄化を排ガスＧ０に施して得られる排ガスが、排ガスＧ１に相当する。排ガスＧ１はフィルタ装置１４から連結路１３ｂに流れ込む。フィルタ装置１４はディーゼル微粒子捕集フィルタ（Diesel Particulate Filter）を備える。フィルタ装置１４は更にディーゼル酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst, DOC）を有していて良い。フィルタ装置１４は三元触媒を有していても良い。フィルタ装置１４での浄化により排ガスＧ０中の粒子状物質が除去される。加えて、フィルタ装置１４での浄化により排ガスＧ０中のＳＯ_Ｘが除去される。フィルタ装置１４での浄化により排ガスＧ０中の他の有害物質（炭化水素及び一酸化炭素など）も除去され得る。尚、フィルタ装置１４の除去対象物質が完全にフィルタ装置１４にて除去されるとは限らず、フィルタ装置１４の除去対象物質の幾らかはフィルタ装置１４を通過し得る。ＳＯ_Ｘは硫黄酸化物を指し、例えばＳＯ_２又はＳＯ_３である。

【0018】

連結路１３ｂは、フィルタ装置１４と前段浄化装置１５との間に設けられ、フィルタ装置１４と前段浄化装置１５とを連結する。フィルタ装置１４からの排ガスＧ１が連結路１３ｂを通って前段浄化装置１５に流れ込む。

【0019】

前段浄化装置１５は自身に流入した排ガスＧ１を浄化する。前段浄化装置１５による浄化後の排ガスを、特に排ガスＧ２と称する。前段浄化装置１５及び後段浄化装置１７の内、前段浄化装置１５のみの浄化を排ガスＧ１に施して得られる排ガスが、排ガスＧ２に相当する。排ガスＧ２は前段浄化装置１５から連結路１３ｃに流れ込む。前段浄化装置１５は尿素を還元剤として使用した選択還元型触媒装置（いわゆる尿素ＳＣＲ）である。前段浄化装置１５の除去対象物質はＮＯ_Ｘを含む。故に、前段浄化装置１５での浄化により、前段浄化装置１５に流入する排ガスＧ１中のＮＯ_Ｘが除去される。前段浄化装置１５の除去対象物質はＮＯ_Ｘ以外の物質を含み得る。尚、前段浄化装置１５の除去対象物質が完全に前段浄化装置１５にて除去されるとは限らず、前段浄化装置１５の除去対象物質の幾らかは前段浄化装置１５を通過し得る。ＮＯ_Ｘは窒化酸化物を指し、例えばＮＯ、ＮＯ_２、Ｎ_２Ｏ_４、Ｎ_２Ｏ_３又はＮ_２Ｏである。

【0020】

連結路１３ｃは、前段浄化装置１５と三方弁１６との間に設けられ、前段浄化装置１５と三方弁１６とを連結する。前段浄化装置１５からの排ガスＧ２が連結路１３ｃを通って三方弁１６に流れ込む。

【0021】

三方弁１６は、連結路１３ｃを通じて自身に流れ込む排ガスＧ２を、制御装置１００の制御の下で、連結路１３ｄ及びバイパス路１３ｆの何れか一方に送り出す。ＣＯ_２回収システムにて行われる制御として、図２の多段浄化制御と、図３の後段バイパス制御と、がある。制御装置１００により多段浄化制御及び後段バイパス制御が切り替え実行される。多段浄化制御が実行されるとき、前段浄化装置１５からの排ガスＧ２が三方弁１６を介して後段浄化装置１７に送られる（図２参照）。後段バイパス制御が実行されるとき、前段浄化装置１５からの排ガスＧ２が、後段浄化装置１７を通過することなく、三方弁１６を介してバイパス路１３ｆに送られる（図３参照）。パイパス路１３ｆは後段浄化装置１７を迂回する迂回路である。

【0022】

多段浄化制御において、後段浄化装置１７は自身に流入した排ガスＧ２を浄化する。後段浄化装置１７による浄化後の排ガスを、特に排ガスＧ３と称する（図２参照）。排ガスＧ３は、排ガスＧ０に対し、フィルタ装置１４、前段浄化装置１５及び後段浄化装置１７での浄化を全て施して得られる排ガスである。多段浄化制御において、排ガスＧ３は後段浄化装置１７から連結路１３ｅに流れ込む。後段浄化装置１７は多孔質材料を含む浄化装置である。多孔質材料は例えば活性炭、ゼオライト又はケイ酸塩である。後段浄化装置１７に設けられる多孔質材料は、活性炭、ゼオライト及びケイ酸塩の内、少なくとも２つの組み合わせであっても良い。後段浄化装置１７の除去対象物質はＮＯ_Ｘを含む。故に、後段浄化装置１７での浄化により、後段浄化装置１７に流入する排ガスＧ２中のＮＯ_Ｘが除去される。後段浄化装置１７の除去対象物質はＮＯ_Ｘ以外の物質を含み得る。尚、除去対象物質が完全に後段浄化装置１７にて除去されるとは限らず、後段浄化装置１７の除去対象物質の幾らかは後段浄化装置１７を通過し得る。

【0023】

三方弁１８は、制御装置１００の制御の下、連結路１３ｅ又はバイパス路１３ｆから送られる排ガスを連結路１３ｇに送る。従って、多段浄化制御が行われるときには、図２に示す如く、後段浄化装置１７からの排ガスＧ３が三方弁１８を通じて連結路１３ｇに送られる。後段バイパス制御が行われるときには、図３に示す如く、排ガスＧ２が、後段浄化装置１７を通過することなく、バイパス路１３ｆ及び三方弁１８を通じて連結路１３ｇに送られる。

【0024】

三方弁１９は、制御装置１００の制御の下、連結路１３ｇから送られる排ガス（Ｇ２又はＧ３）を貯留用接続路２１及び排気用接続路２２の何れか一方に送り出す。

【0025】

制御装置１００は、上述の多段浄化制御及び後段バイパス制御とは別に、貯留制御と直接排出制御を切り替え実行できる。

【0026】

図４に貯留制御が行われる場合の排ガスの流れを概略的に示す。貯留制御では、連結路１３ｇを通じて三方弁１９に流れ込む排ガスが三方弁１９から貯留用接続路２１に送り出される。貯留用接続路２１は、三方弁１９とＣＯ_２分離装置３０との間に設けられ、三方弁１９とＣＯ_２分離装置３０とを連結する。貯留制御において三方弁１９から貯留用接続路２１に送り出された排ガスはＣＯ_２分離装置３０に供給される。従って多段浄化制御及び貯留制御が行われるとき、浄化装置１５及び１７を通過した後の排ガスである排ガスＧ３がＣＯ_２分離装置３０に供給される。一方、後段バイパス制御及び貯留制御が行われるとき、前段浄化装置１５を通過した後であって且つ後段浄化装置１７を迂回した排ガスである排ガスＧ２がＣＯ_２分離装置３０に供給される。

【0027】

図５にＣＯ_２分離装置３０の構造を示す。ＣＯ_２分離装置３０は、ＣＯ_２分離膜３１、入力空間３２及び出力空間３３を備える。入力空間３２と出力空間３３との間にＣＯ_２分離膜３１が設けられる。即ち、ＣＯ_２分離装置３０内の空間はＣＯ_２分離膜３１を境界に入力空間３２と出力空間３３に分離される。ＣＯ_２分離装置３０に対して供給された排ガスは入力空間３２に入る。

【0028】

ＣＯ_２分離膜３１は、入力空間３２中の排ガスの内、気体の二酸化炭素のみを選択的に通過させる膜である。ＣＯ_２分離膜３１を通過したガス（即ち気体の二酸化炭素）は出力空間３３に入る。貯留制御において、ＣＯ_２分離膜３１を通過したガスは分離ガスとして分離ガス路３６を通じＣＯ_２貯留装置４０に送られる。貯留制御において、ＣＯ_２分離膜３１を通過しなかったガスは残ガスとして残ガス排出路３７に送られる。残ガス排出路３７はマフラ２０に連結されており、残ガスはマフラ２０を介して車外に排出される。車外とは車両１の外部を指す。

【0029】

図６に直接排出制御が行われる場合の排ガスの流れを示す。直接排出制御では、連結路１３ｇを通じて三方弁１９に流れ込む排ガスが三方弁１９から排気用接続路２２に送り出される。排気用接続路２２は、三方弁１９とマフラ２０との間に設けられ、三方弁１９とマフラ２０とを連結する。直接排出制御において、三方弁１９から排気用接続路２２に送り出された排ガスは、ＣＯ_２分離装置３０を経由（通過）することなくマフラ２０を介して車外に排出される。

【0030】

マフラ２０は排ガスの排気口である。尚、残ガスは排ガスの一部である。マフラ２０は排気用接続路２２及び残ガス排出路３７に連結される。マフラ２０は排気用接続路２２内の排ガス又は残ガス排出路３７内の残ガスにおける温度及び圧力を低下させて排気騒音を低減させる機能を持つ。

【0031】

ＣＯ_２貯留装置４０は、分離ガス路３６に連結され、ＣＯ_２分離膜３１を通過した分離ガス中のＣＯ_２を捕捉して貯留する。ＣＯ_２貯留装置４０におけるＣＯ_２の捕捉及び貯留の方法として、公知の方法を含む任意の方法を利用することができる。例えば、ＣＯ_２の捕捉及び貯留の方法として、物理吸着法、物理吸収法、化学吸収法又は深冷分離法を利用できる。一例として、物理吸着法を採用される場合のＣＯ_２貯留装置４０の構造及び機能を説明する。この場合、ＣＯ_２貯留装置４０は、活性炭又はゼオライト等から成り且つＣＯ_２の吸着に適したＣＯ_２吸着剤と、ＣＯ_２吸着剤を収容する容器と、を備える。ＣＯ_２吸着剤に対しＣＯ_２を含んだガス（上述の分離ガス）を接触させることによりＣＯ_２をＣＯ_２吸着剤に吸着させることができる。

【0032】

貯留制御が行われるとき、出力空間３３内のガスを引き込んでＣＯ_２貯留装置４０に送る真空ポンプ（不図示）が作動する。貯留制御において、当該真空ポンプが作動することで出力空間３３内のＣＯ_２の分圧が入力空間３２内のＣＯ_２の分圧よりも低く維持される。入力空間３２と出力空間３３との間におけるＣＯ_２の分圧差に基づき、入力空間３２から出力空間３３に向けてＣＯ_２がＣＯ_２分離膜３１を通過する。

【0033】

尚、ＣＯ_２分離膜３１を通過した分離ガスの主成分はＣＯ_２であるが、ＣＯ_２以外の成分も不純物として分離ガスに含まれ得る。ＣＯ_２貯留装置４０に送られた分離ガスの内、ＣＯ_２貯留装置４０にて捕捉及び貯留されなかったガス（上記不純物を含む）は、マフラ２０又は図示されない排出口を介して車外に排出される。

【0034】

車両１には、更に、温度センサＴＳ並びに濃度センサＣＳ１及びＣＳ２が設けられる（図１参照）。温度センサＴＳは連結路１３ｂに対して設けられ、連結路１３ｂ内の排ガスＧ１の温度を検出する。尚、温度センサＴＳは連結路１３ａに対して設けられていても良い。この場合。温度センサＴＳは連結路１３ａ内の排ガスＧ０の温度を検出する。温度センサＴＳにて検出された温度を検出温度Ｔ_ＤＥＴと称する。検出温度Ｔ_ＤＥＴは、内燃機関１１及び前段浄化装置１５間における排ガスの温度であり、故に前段浄化装置１５の通過前における排ガスの温度検出値である。温度センサＴＳは検出温度Ｔ_ＤＥＴを示す信号を制御装置１００に出力する。

【0035】

濃度センサＣＳ１は連結路１３ｂに対して設けられ、連結路１３ｂ内における排ガスＧ１中の特定物質の濃度を検出する。濃度センサＣＳ１にて検出された濃度を検出濃度Ｃ_ＤＥＴ１と称する。検出濃度Ｃ_ＤＥＴ１は、内燃機関１１及び前段浄化装置１５間における排ガスＧ１中の特定物質の濃度検出値であり、故に前段浄化装置１５の通過前における排ガスＧ１中の特定物質の濃度検出値である。濃度センサＣＳ１は検出濃度Ｃ_ＤＥＴ１を示す信号を制御装置１００に出力する。

【0036】

濃度センサＣＳ２は連結路１３ｇに対して設けられ、連結路１３ｇ内における排ガス中の特定物質の濃度を検出する。連結路１３ｇ内における排ガスは、上述したように、多段浄化制御が行われるときには排ガスＧ３であり、後段バイパス制御が行われるときには排ガスＧ２である。濃度センサＣＳ２にて検出された濃度を検出濃度Ｃ_ＤＥＴ２と称する。検出濃度Ｃ_ＤＥＴ２は、後段浄化装置１７及びＣＯ_２分離装置３０間における排ガス中の特定物質の濃度検出値である。濃度センサＣＳ２は検出濃度Ｃ_ＤＥＴ２を示す信号を制御装置１００に出力する。

【0037】

本実施形態において上記特定物質はＮＯ_Ｘである。特定物質としてのＮＯ_Ｘは、ＮＯ、ＮＯ_２、Ｎ_２Ｏ_４、Ｎ_２Ｏ_３及びＮ_２Ｏの内、全部又は一部を含む。ＮＯ_ＸがＮＯ、ＮＯ_２、Ｎ_２Ｏ_４、Ｎ_２Ｏ_３及びＮ_２Ｏを含むと解した場合、ＮＯ_Ｘの濃度は、ＮＯ、ＮＯ_２、Ｎ_２Ｏ_４、Ｎ_２Ｏ_３及びＮ_２Ｏの各濃度の合算である。或いは、ＮＯ_Ｘの濃度とは、ＮＯ、ＮＯ_２、Ｎ_２Ｏ_４、Ｎ_２Ｏ_３及びＮ_２Ｏの何れかの濃度を指すと解しても良い。本実施形態において濃度とは、任意の定義による濃度であって良いが、例えば質量パーセント濃度又は体積パーセント濃度である。

【0038】

図７に制御装置１００の内部構成図を示す。制御装置１００は、ハードウェア資源として演算処理部１１０、メモリ１２０及びインターフェース１３０を備える。演算処理部１１０は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）及びＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等を含む。制御装置１００にて実行される任意の制御、動作及び処理は、演算処理部１１０にて実行される制御、動作及び処理であると解されて良い。演算処理部１１０においてＭＰＵとＧＰＵが一体に形成されていても良い（例えばＭＰＵにＧＰＵが内蔵されていても良い）。

【0039】

メモリ１２０は、ＲＯＭ（Read only memory）又はフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、及び、ＲＡＭ（Random access memory）等の揮発性メモリを含む。メモリ１２０に格納されたプログラムを演算処理部１１０にて実行することで、制御装置１００の各機能が実現されて良い。ここにおけるプログラムは複数のプログラムを含んでいて良い。演算処理部１１０に複数のＭＰＵを設けておき、当該複数のＭＰＵにて複数のプログラムが実行されることで、制御装置１００の各機能が実現されても良い。制御装置１００は１以上のＥＣＵ（Electronic Control Unit）にて構成されていて良い。２以上のＥＣＵにおける２以上のＭＰＵにより演算処理部１１０が構成されていても良い。

【0040】

インターフェース１３０は相手側装置と通信を行う。通信は双方向通信又は一方向通信である。車両１においてＣＡＮ（Controller Area Network）を含む通信網が形成される。相手側装置は車両１に設置され且つ上記通信網に接続された任意の装置を含む。制御装置１００及び相手側装置は上記通信網を介して任意の情報及び信号の送受信が可能である。本実施形態において、相手側装置は、三方弁１６、１８及び１９、温度センサＴＳ、並びに、濃度センサＣＳ１及びＣＳ２を含む。インターフェース１３０にとっての相手側装置は、車両１の外部に設けられた外部装置（サーバ装置等）を含み得る。制御装置１００及び相手側装置間の通信は、インターフェース１３０を用いて実現されるが、以下では、インターフェース１３０の記述が省略されることがある。

【0041】

図８に制御装置１００の機能ブロック図を示す。制御装置１００には機能ブロックＦ１～Ｆ３が設けられる。演算処理部１１０において、単一のプログラム又は複数のプログラムが実行されることで機能ブロックＦ１～Ｆ３が実現されて良い。演算処理部１１０に複数のＭＰＵを設けておき、当該複数のＭＰＵにて複数のプログラムが個別に実行されることで任意の複数の機能ブロックが実現されて良い。機能ブロックＦ１、Ｆ２、Ｆ３、夫々、温度情報取得部、濃度情報取得部、流路制御部である。尚、機能ブロックＦ１及びＦ２はインターフェース１３０にて実現されると考えても良い。

【0042】

温度情報取得部Ｆ１は、温度センサＴＳの出力信号に基づき検出温度Ｔ_ＤＥＴの情報を取得する。濃度情報取得部Ｆ２は、濃度センサＣＳ１及びＣＳ２の出力信号に基づき検出濃度Ｃ_ＤＥＴ１及びＣ_ＤＥＴ２の情報を取得する。流路制御部Ｆ３は、取得部Ｆ１及びＦ２にて取得された各情報（Ｔ_ＤＥＴ、Ｃ_ＤＥＴ１及びＣ_ＤＥＴ２の情報）に基づき三方弁１６、１８及び１９を制御することにより、内燃機関１１が送出した排ガスの流路を制御する。当該流路の制御において、流路制御部Ｆ３は、多段浄化制御及び後段バイパス制御を切り替え実行し、且つ、貯留制御及び直接排出制御を切り替え実行する。

【0043】

内燃機関１１からの排ガスにはＮＯ_Ｘ及びＳＯ_Ｘが含まれる。ＮＯ_Ｘ又はＳＯ_Ｘが水分で凝縮される際に発生する凝縮水は強酸であり、当該凝縮水がＣＯ_２分離膜３１に触れるとＣＯ_２分離膜３１の劣化が促進される。排ガス中のＳＯ_Ｘはフィルタ装置１４にて十分な程度に除去されることが期待される。一方で前段浄化装置１５はＮＯ_Ｘの除去に適した構成を有する。前段浄化装置１５を構成する選択還元型触媒装置（いわゆる尿素ＳＣＲ）は、尿素水を排ガス中に噴射することによりアンモニアガスを生成し、生成したアンモニアガスによりＮＯ_Ｘを還元することでＮ_２（窒素ガス）とＨ_２Ｏ（水蒸気）を得る。但し、選択還元型触媒装置にてＮＯ_Ｘを還元するための化学反応は、比較的高い温度の条件下で促進され、比較的低い温度では当該化学反応が進みにくい。このように、前段浄化装置１５におけるＮＯ_Ｘの除去能力は、前段浄化装置１５に供給される排ガスの温度に依存する。

【0044】

そこで、本実施形態では、前段浄化装置１５とは別に後段浄化装置１７を設けておく。そして、排ガスの温度が低いことに由来して前段浄化装置１５でのＮＯ_Ｘの除去が不十分と判断される場合には、後段浄化装置１７でも排ガス浄化を行う。これにより、ＮＯ_Ｘを十分に除去することができ、以ってＣＯ_２分離装置３０（特にＣＯ_２分離膜３１）の劣化が抑制される。この際、排ガスを後段浄化装置１７に常時通すと、後段浄化装置１７の寿命が短くなる。このため、低温時にのみ多段浄化制御により後段浄化装置１７に排ガスを通し、高温時には後段バイパス制御により排ガスを後段浄化装置１７に通さない。これにより、後段浄化装置１７の劣化も抑制される（後段浄化装置１７の寿命が延びる）。

【0045】

図９に本実施形態に係るＣＯ_２回収システムの動作フローチャートを示す。図９を参照して、ＣＯ_２回収システムの動作の流れを説明する。まずステップＳ１１にて内燃機関１１が作動開始する。するとステップＳ１２にて内燃機関１１からの排ガスの送出が開始される。ステップＳ１２の後、ステップＳ１３に進む。尚、ステップＳ１２以降、最新の検出温度Ｔ_ＤＥＴ、最新の検出濃度Ｃ_ＤＥＴ１及び最新の検出濃度Ｃ_ＤＥＴ２を示す信号が、順次、温度センサＴＳ並びに濃度センサＣＳ１及びＣＳ２から制御装置１００に送られる。流路制御部Ｆ３は最新の検出温度Ｔ_ＤＥＴに基づき後述のステップＳ１４の分岐処理を実行する。流路制御部Ｆ３は最新の検出濃度Ｃ_ＤＥＴ１に基づき後述のステップＳ１３の分岐処理を実行する。流路制御部Ｆ３は最新の検出濃度Ｃ_ＤＥＴ２に基づき後述のステップＳ１７の分岐処理を実行する。

【0046】

ステップＳ１３において、流路制御部Ｆ３は検出濃度Ｃ_ＤＥＴ１を所定の閾濃度Ｃ_ＴＨ１と比較する。閾濃度Ｃ_ＴＨ１は、ＣＯ_２分離膜３１の保護の観点から予め定められた濃度であり、例えば数１０ｐｐｍ（Parts per million）である。図９の例では、ステップＳ１３にて検出濃度Ｃ_ＤＥＴ１が閾濃度Ｃ_ＴＨ１より高いかが判断される。検出濃度Ｃ_ＤＥＴ１が閾濃度Ｃ_ＴＨ１よりも高いとき（ステップＳ１３のＹ）、ステップＳ１３からステップＳ２０に進む。検出濃度Ｃ_ＤＥＴ１が閾濃度Ｃ_ＴＨ１以下であるとき（ステップＳ１３のＮ）、ステップＳ１３からステップＳ１４に進む。尚、ステップＳ１３において“Ｃ_ＤＥＴ１＝Ｃ_ＴＨ１”であるとき、ステップＳ１４に進むようにしても良い。

【0047】

ステップＳ１４において、流路制御部Ｆ３は検出温度Ｔ_ＤＥＴを所定の基準温度Ｔ_ＲＥＦと比較する。基準温度Ｔ_ＲＥＦは、上記の化学反応が十分に行われるか否かの境界となる温度であり、予め定められる。ここでは、基準温度Ｔ_ＲＥＦは２００℃である。但し、基準温度Ｔ_ＲＥＦは２００℃と相違しうる。図９の例では、ステップＳ１４にて検出温度Ｔ_ＤＥＴが基準温度Ｔ_ＲＥＦより低いかが判断される。検出温度Ｔ_ＤＥＴが基準温度Ｔ_ＲＥＦより低いとき（ステップＳ１４のＹ）、ステップＳ１４からステップＳ１５に進む。検出温度Ｔ_ＤＥＴが基準温度Ｔ_ＲＥＦ以上であるとき（ステップＳ１４のＮ）、ステップＳ１４からステップＳ１６に進む。尚、ステップＳ１４において“Ｔ_ＤＥＴ＝Ｔ_ＲＥＦ”であるとき、ステップＳ１５に進むようにしても良い。

【0048】

ステップＳ１５において、流路制御部Ｆ３は多段浄化制御（図２参照）を実行する。即ちステップＳ１５において、流路制御部Ｆ３は、前段浄化装置１５からの排ガス（Ｇ２）が後段浄化装置１７を通過して連結路１３ｇに向かうよう三方弁１６及び１８を制御する。ステップＳ１５の後、ステップＳ１７に進む。

【0049】

ステップＳ１６において、流路制御部Ｆ３は後段パイパス制御（図３参照）を実行する。即ちステップＳ１６において、流路制御部Ｆ３は、前段浄化装置１５からの排ガス（Ｇ２）が後段浄化装置１７を通過することなくバイパス路１３ｆを通過して連結路１３ｇに向かうよう三方弁１６及び１８を制御する。ステップＳ１６の後、ステップＳ１７に進む。

【0050】

ステップＳ１７において、流路制御部Ｆ３は検出濃度Ｃ_ＤＥＴ２を所定の閾濃度Ｃ_ＴＨ２と比較する。閾濃度Ｃ_ＴＨ２は、ＣＯ_２分離膜３１の保護の観点から予め定められた濃度であり、例えば数１０ｐｐｍである。閾濃度Ｃ_ＴＨ２は閾濃度Ｃ_ＴＨ１と一致していても良いし、不一致でも良い。図９の例では、ステップＳ１７にて検出濃度Ｃ_ＤＥＴ２が閾濃度Ｃ_ＴＨ２より高いかが判断される。検出濃度Ｃ_ＤＥＴ２が閾濃度Ｃ_ＴＨ２よりも高いとき（ステップＳ１７のＹ）、ステップＳ１７からステップＳ１９に進む。検出濃度Ｃ_ＤＥＴ２が閾濃度Ｃ_ＴＨ２以下であるとき（ステップＳ１７のＮ）、ステップＳ１７からステップＳ１８に進む。尚、ステップＳ１７において“Ｃ_ＤＥＴ２＝Ｃ_ＴＨ２”であるとき、ステップＳ１９に進むようにしても良い。

【0051】

ステップＳ１８において、流路制御部Ｆ３は貯留制御（図４参照）を実行する。即ちステップＳ１８において、流路制御部Ｆ３は、連結路１３を通過する排ガス（Ｇ２又はＧ３）が貯留用接続路２１を通じてＣＯ_２分離装置３０に送られるよう三方弁１９を制御する。ステップＳ１８の後、ステップＳ２１に進む。

【0052】

ステップＳ１９において、流路制御部Ｆ３は直接排出制御（図６参照）を実行する。即ちステップＳ１９において、流路制御部Ｆ３は、連結路１３を通過する排ガス（Ｇ２又はＧ３）がＣＯ_２分離装置３０に送られることなく排気用接続路２２を通じてマフラ２０に送られるよう三方弁１９を制御する。ステップＳ１９の後、ステップＳ２１に進む。

【0053】

ステップＳ２０において、流路制御部Ｆ３は後段バイパス制御及び直接排出制御を実行する。即ちステップＳ２０において、流路制御部Ｆ３は、前段浄化装置１５からの排ガス（Ｇ２）が後段浄化装置１７を通過することなくバイパス路１３ｆを通過して連結路１３ｇに向かうよう三方弁１６及び１８を制御する。更にステップＳ２０において、流路制御部Ｆ３は、連結路１３を通過する排ガス（従って連結路１３ｇを通過する排ガス）がＣＯ_２分離装置３０に送られることなく排気用接続路２２を通じてマフラ２０に送られるよう三方弁１９を制御する。但し、ステップＳ２０において、流路制御部Ｆ３は多段浄化制御及び直接排出制御を実行するようにしても良い。この場合、前段浄化装置１５からの排ガス（Ｇ２）が後段浄化装置１７を通過して連結路１３ｇに向かった後、ＣＯ_２分離装置３０に送られることなく排気用接続路２２を通じてマフラ２０に送られる。ステップＳ２０の後、ステップＳ２１に進む。

【0054】

ステップＳ２１において、演算処理部１１０は内燃機関１１が停止したか否かをチェックする。内燃機関１１の停止とは内燃機関１１の作動が停止することを意味し、内燃機関１１の停止により内燃機関１１からの排ガスの送出が停止される。内燃機関１１が停止した場合には（ステップＳ２１のＹ）図９の動作を終了する。内燃機関１１が停止していない場合には（ステップＳ２１のＮ）、ステップＳ１３に戻って、上述の各処理が繰り返される。

【0055】

“Ｃ_ＤＥＴ１＜Ｃ_ＴＨ１”、“Ｔ_ＤＥＴ＜Ｔ_ＲＥＦ”及び“Ｃ_ＤＥＴ２＜Ｃ_ＴＨ２”が成立する第１状況を考える。第１状況は、端的に言えば、排ガスが低温であって且つ排ガスの浄化が十分な状況である。第１状況では、ステップＳ１５を経由してステップＳ１８に至るため、多段浄化制御及び貯留制御が実行される。故に、第１状況では、図１０（ａ）に示す如く、内燃機関１１からの排ガスが浄化装置１５及び１７を通過し、浄化装置１５及び１７を通過した後の排ガス（即ち排ガスＧ３）がＣＯ_２分離装置３０に供給される。

【0056】

第１状況では、検出温度Ｔ_ＤＥＴが比較的低いことから前段浄化装置１５での特定物質の除去能力が比較的低くなる。このため、第１状況では、前段浄化装置１５に加えて後段除荷装置１７でも排ガスの浄化を行う。これにより、ＣＯ_２分離装置３０に劣化を与えない程度にまで排ガス中の特定物質の濃度が低減される。そして、第１状況では“Ｃ_ＤＥＴ２＜Ｃ_ＴＨ２”が成立するため貯留制御を行う（ステップＳ１８）。尚、ＣＯ_２分離装置３０の劣化とは主にＣＯ_２分離膜３１の劣化を指す。

【0057】

“Ｃ_ＤＥＴ１＜Ｃ_ＴＨ１”、“Ｔ_ＤＥＴ＞Ｔ_ＲＥＦ”及び“Ｃ_ＤＥＴ２＜Ｃ_ＴＨ２”が成立する第２状況を考える。第２状況は、端的に言えば、排ガスが高温であって且つ排ガスの浄化が十分な状況である。第２状況では、ステップＳ１６を経由してステップＳ１８に至るため、後段バイパス制御及び貯留制御が実行される。故に、第２状況では、図１０（ｂ）に示す如く、内燃機関１１からの排ガスが前段浄化装置１５を通過するものの後段浄化装置１７を迂回し、前段浄化装置１５での浄化後の排ガス（即ち排ガスＧ２）がＣＯ_２分離装置３０に供給される。

【0058】

第２状況では、検出温度Ｔ_ＤＥＴが比較的高いことから前段浄化装置１５での特定物質の除去能力が比較的高くなる。このため、第２状況では、排ガスの流路において後段除荷装置１７を迂回させる。そして、第２状況では“Ｃ_ＤＥＴ２＜Ｃ_ＴＨ２”が成立するため貯留制御を行う（ステップＳ１８）。

【0059】

“Ｃ_ＤＥＴ１＜Ｃ_ＴＨ１”、“Ｔ_ＤＥＴ＜Ｔ_ＲＥＦ”及び“Ｃ_ＤＥＴ２＞Ｃ_ＴＨ２”が成立する第３状況を考える。第３状況は、端的に言えば、排ガスが低温であって且つ排ガスの浄化が不十分な状況である。第３状況では、ステップＳ１５を経由してステップＳ１９に至るため、多段浄化制御及び直接排出制御が実行される。故に、第３状況では、図１０（ｃ）に示す如く、内燃機関１１からの排ガスが浄化装置１５及び１７を通過し、浄化装置１５及び１７を通過した後の排ガス（即ち排ガスＧ３）がＣＯ_２分離装置３０に供給されることなくマフラ２０を通じて車外に排出される。

【0060】

第３状況では、検出温度Ｔ_ＤＥＴが比較的低いことから前段浄化装置１５での特定物質の除去能力が比較的低くなる。このため、第３状況では、前段浄化装置１５に加えて後段除荷装置１７でも排ガスの浄化を行う。但し、第３状況では何らかの浄化不足要因により“Ｃ_ＤＥＴ２＞Ｃ_ＴＨ２”が成立する。“Ｃ_ＤＥＴ２＞Ｃ_ＴＨ２”を成立させる排ガスをＣＯ_２分離装置３０に供給することは、ＣＯ_２分離装置３０の劣化抑制の観点から好ましくない。このため、第３状況では直接排出制御を行う（ステップＳ１９）。第３状況での浄化不足要因として、内燃機関１１が送出する排ガス中の特定物質の濃度が相当に高い、又は、前段浄化装置１５若しくは後段浄化装置１７の劣化が挙げられる。

【0061】

“Ｃ_ＤＥＴ１＜Ｃ_ＴＨ１”、“Ｔ_ＤＥＴ＞Ｔ_ＲＥＦ”及び“Ｃ_ＤＥＴ２＞Ｃ_ＴＨ２”が成立する第４状況を考える。第４状況は、端的に言えば、排ガスが高温であって且つ排ガスの浄化が十分な状況である。第４状況では、ステップＳ１６を経由してステップＳ１９に至るため、後段バイパス制御及び直接排出制御が実行される。故に、第４状況では、図１０（ｄ）に示す如く、内燃機関１１からの排ガスが前段浄化装置１５を通過するものの後段浄化装置１７を迂回する。更に、第４状況では、前段浄化装置１５での浄化後の排ガス（即ち排ガスＧ２）がＣＯ_２分離装置３０に供給されることなくマフラ２０を通じて車外に排出される。

【0062】

第４状況では、検出温度Ｔ_ＤＥＴが比較的高いことから前段浄化装置１５での特定物質の除去能力が比較的高くなる。このため、第４状況では、排ガスの流路において後段除荷装置１７を迂回させる。但し、第４状況では何らかの浄化不足要因により“Ｃ_ＤＥＴ２＞Ｃ_ＴＨ２”が成立する。“Ｃ_ＤＥＴ２＞Ｃ_ＴＨ２”を成立させる排ガスをＣＯ_２分離装置３０に供給することは、ＣＯ_２分離装置３０の劣化抑制の観点から好ましくない。このため、第４状況では直接排出制御を行う（ステップＳ１９）。第４状況での浄化不足要因として、内燃機関１１が送出する排ガス中の特定物質の濃度が相当に高い、又は、前段浄化装置１５の劣化が挙げられる。

【0063】

“Ｃ_ＤＥＴ１＞Ｃ_ＴＨ１”が成立する第５状況を考える。“Ｃ_ＤＥＴ１＞Ｃ_ＴＨ１”が成立するとき、排ガスＧ１中の特定物質の濃度が高すぎることから、多段浄化制御を行ったとしても、ＣＯ_２分離装置３０の劣化を進めない程度に特定物質を除去しづらい。このため、第５状況ではステップＳ２０に進んで後段バイパス制御及び直接排出制御を行う（図１０（ｅ）参照）。或いは、変形として、第５状況では多段浄化制御及び直接排出制御を行っても良い。少なくとも前段浄化装置１５を通過させてから排ガスを車外に放出することで、最低限の浄化は行われる。

【0064】

内燃機関１１の作動中において、車両１の状況は上述の第１～第５状況間で刻一刻と変化し得る。例えば、第１状況から第２状況に変化した場合には、実行される制御が多段浄化制御から後段バイパス制御に切り替えられる（この場合、貯留制御は継続実行される）。逆の場合も同様である。また例えば、例えば、第１状況から第３状況に変化した場合には、実行される制御が貯留制御から直接排出制御に切り替えられる（この場合、多段浄化制御は継続実行される）。逆の場合も同様である。

【0065】

本実施形態に係るＣＯ_２回収システムの動作、作用及び効果について説明を加える。流路制御部Ｆ３は、前段浄化装置１５の通過前における排ガス（Ｇ１）の検出温度Ｔ_ＤＥＴを基準温度Ｔ_ＲＥＦと比較する。そして、“Ｔ_ＤＥＴ＜Ｔ_ＲＥＦ”の成立時において、流路制御部Ｆ３は、内燃機関１１からの排ガスを前段浄化装置１５及び後段浄化装置１７に通す多段浄化制御を行う。一方、“Ｔ_ＤＥＴ＞Ｔ_ＲＥＦ”の成立時において、流路制御部Ｆ３は、内燃機関１１からの排ガスを前段浄化装置１５に通しつつ後段浄化装置１７を迂回させる後段バイパス制御を行う。これにより、前段浄化装置１５の除去能力が低くなる低温時においても、後段浄化装置１７の利用を通じて排ガスの浄化が十分になると期待される。これは、ＣＯ_２分離装置３０の劣化抑制に繋がる。前段浄化装置１５の除去能力が高くなる高温時には、後段バイパス制御が行われるので、後段浄化装置１７に対し必要以上に排ガスが投入されることは無い。これは、後段浄化装置１７の劣化抑制に繋がる。尚、上述したように、ＣＯ_２分離装置３０の劣化とは主にＣＯ_２分離膜３１の劣化を指す。

【0066】

検出濃度Ｃ_ＤＥＴ１及びＣ_ＤＥＴ２が十分に低い前提の下、流路制御部Ｆ３は、多段浄化制御を行うとき、前段浄化装置１５及び後段浄化装置１７を通過した後の排ガスＧ３をＣＯ_２分離装置３０に導く制御を行う（図１０（ａ））。検出濃度Ｃ_ＤＥＴ１及びＣ_ＤＥＴ２が十分に低い前提の下、流路制御部Ｆ３は、後段バイパス制御を行うとき、前段浄化装置１５の通過後であって且つ後段浄化装置１７を迂回した排ガスＧ２をＣＯ_２分離装置３０に導く制御を行う（図１０（ｂ））。これにより、ＣＯ_２分離装置３０の劣化抑制と、後段浄化装置１７の劣化抑制と、を両立させることができる。尚、排ガスをＣＯ_２分離装置３０に導く制御は、換言すれば、排ガスをＣＯ_２分離装置３０に供給する制御である。

【0067】

検出濃度Ｃ_ＤＥＴ１が十分に低い前提の下、流路制御部Ｆ３が多段浄化制御を行う第１ケースを考える。第１ケースにおいて“Ｃ_ＤＥＴ２＜Ｃ_ＴＨ２”であれば、流路制御部Ｆ３は前段浄化装置１５及び後段浄化装置１７を通過した後の排ガスＧ３をＣＯ_２分離装置３０に導く制御を行う（図１０（ａ））。第１ケースにおいて“Ｃ_ＤＥＴ２＞Ｃ_ＴＨ２”であれば、流路制御部Ｆ３は前段浄化装置１５及び後段浄化装置１７を通過した後の排ガスＧ３を車外に放出する制御を行う（図１０（ｃ））。
検出濃度Ｃ_ＤＥＴ１が十分に低い前提の下、流路制御部Ｆ３が後段バイパス制御を行う第２ケースを考える。第２ケースにおいて“Ｃ_ＤＥＴ２＜Ｃ_ＴＨ２”であれば、流路制御部Ｆ３は前段浄化装置１５の通過後であって且つ後段浄化装置１７を迂回した排ガスＧ２をＣＯ_２分離装置３０に導く制御を行う（図１０（ｂ））。第２ケースにおいて“Ｃ_ＤＥＴ２＞Ｃ_ＴＨ２”であれば、流路制御部Ｆ３は前段浄化装置１５の通過後であって且つ後段浄化装置１７を迂回した排ガスＧ２を車外に放出する制御を行う（図１０（ｄ））。
検出濃度Ｃ_ＤＥＴ２に応じてＣＯ_２分離装置３０への排ガスの供給／非供給を切り替えるため、ＣＯ_２分離装置３０の劣化を抑制することができる。加えて、検出温度Ｔ_ＤＥＴに基づき後段浄化装置１７が不要と判断される場合には後段浄化装置１７がバイパスされるため、後段浄化装置１７の劣化を抑制することができる。

【0068】

検出濃度Ｃ_ＤＥＴ１が非常に高い場合にあっては、多段浄化制御を行ったとしてもＣＯ_２分離装置３０に劣化を与えない程度にまで排ガス中の特定物質の濃度を低減し難い。これを考慮し、“Ｃ_ＤＥＴ１＞Ｃ_ＴＨ１”の成立時には検出温度Ｔ_ＤＥＴと基準温度Ｔ_ＲＥＦとの高低関係に依らず、流路制御部Ｆ３は後段バイパス制御又は多段浄化制御と直接排出制御とを行う（ステップＳ２０）。これにより、ＣＯ_２分離装置３０の劣化を抑制することができる。また、排ガスを車外に排出するにあたり、排ガスを選択還元型触媒装置を通すことを要請する規制等に対応することができる。

【0069】

高濃度のＮＯ_ＸはＣＯ_２分離装置３０の劣化を促進させる。このため、濃度センサＣＳ１、ＣＳ２での濃度検出に関わる特定物質にＮＯ_Ｘを含める。これにより、ＣＯ_２分離装置３０の劣化を抑制することができる。

【0070】

＜＜第２実施形態＞＞
本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態並びに後述の第３及び第４実施形態は第１実施形態を基礎とする実施形態であり、第２～第４実施形態において特に述べない事項に関しては、矛盾の無い限り、第１実施形態の記載が第２～第４実施形態にも適用される。但し、第２実施形態の記載を解釈するにあたり、第１及び第２実施形態間で矛盾する事項については第２実施形態の記載が優先されて良い（後述の第３及び第４実施形態についても同様）。矛盾の無い限り、第１～第４実施形態の内、任意の複数の実施形態を組み合わせても良い。

【0071】

第１実施形態に係る図９の動作フローチャートにおいて、以下の変形ＭＤ２ａ、ＭＤ２ｂ又はＭＤ２ｃを施すようにしても良い。

【0072】

変形ＭＤ２ａでは、図９の動作フローチャートにおいて、ステップＳ１３及びＳ２０の処理を削除する。図１１は変形ＭＤ２ａに係るＣＯ_２回収システムの動作フローチャートである。変形ＭＤ２ａでは、ステップＳ１２の後は直接ステップＳ１４に進み、且つ、ステップＳ２１にて内燃機関１１が停止していない場合には（ステップＳ２１のＮ）、ステップＳ１４に戻る。変形ＭＤ２ａでは、上流側の特定物質の濃度（Ｃ_ＤＥＴ１）に依らず、下流側の特定物質の濃度（Ｃ_ＤＥＴ２）だけを考慮して貯留制御及び直接排出制御を切り替え実行する（Ｓ１８、Ｓ１９）。この場合でも、適正にＣＯ_２分離装置３０の劣化を抑制できる。変形ＭＤ２ａでは車両１において濃度センサＣＳ１を省略可能である。

【0073】

変形ＭＤ２ｂでは、図９の動作フローチャートにおいて、ステップＳ１７及びＳ１９の処理を削除する。図１２は変形ＭＤ２ｂに係るＣＯ_２回収システムの動作フローチャートである。変形ＭＤ２ｂでは、ステップＳ１５又はＳ１６の後は常にステップＳ１８に進む。変形ＭＤ２ｂでは、下流側の特定物質の濃度（Ｃ_ＤＥＴ２）に依らず、上流側の特定物質の濃度（Ｃ_ＤＥＴ１）だけを考慮して貯留制御及び直接排出制御を切り替え実行する（Ｓ１８、Ｓ２０）。上流側の特定物質の濃度（Ｃ_ＤＥＴ１）に基づけば、ＣＯ_２分離装置３０に悪影響を及ぼさない程度に、多段浄化制御又は後段バイパス制御を通じて特定物質の濃度を低減できるかを予測可能である。このため、変形ＭＤ２ｂでも、適正にＣＯ_２分離装置３０の劣化を抑制できる。変形ＭＤ２ｂでは車両１において濃度センサＣＳ２を省略可能である。

【0074】

変形ＭＤ２ｃでは、図９の動作フローチャートにおいて、ステップＳ１３及びＳ２０の処理並びにステップＳ１７及びＳ１９の処理を削除する。図１３は変形ＭＤ２ｃに係るＣＯ_２回収システムの動作フローチャートである。変形ＭＤ２ｃでは、ステップＳ１２の後は直接ステップＳ１４に進み、且つ、ステップＳ２１にて内燃機関１１が停止していない場合には（ステップＳ２１のＮ）、ステップＳ１４に戻る。加えて変形ＭＤ２ｃでは、ステップＳ１５又はＳ１６の後は常にステップＳ１８に進む。変形ＭＤ２ｃでは特定物質の濃度に依らず、常時、貯留制御が行われる。多段浄化制御又は後段バイパス制御を通じてＣＯ_２分離装置３０に悪影響を及ぼさない程度に特定物質の濃度を常時低減できるケースにおいて、変形ＭＤ２ｃは特に有益である。変形ＭＤ２ｃでは車両１において濃度センサＣＳ１及びＣＳ２を省略可能である。

【0075】

＜＜第３実施形態＞＞
本発明の第３実施形態を説明する。上述したように、前段浄化装置１５は排ガスＧ１中の除去対象物質を除去する。そして、前段浄化装置１５による除去対象物質の除去能力は検出温度Ｔ_ＤＥＴに応じて変動する。この際、前段浄化装置１５において、検出温度Ｔ_ＤＥＴに応じ除去能力が変動する除去対象物質はＮＯ_Ｘ以外の物質であっても良い。例えば、前段浄化装置１５の除去対象物質にＳＯ_Ｘが含まれる場合、前段浄化装置１５において検出温度Ｔ_ＤＥＴに応じ除去能力が変動する除去対象物質はＳＯ_Ｘであっても良い。

【0076】

そうすると、上記の特定物質はＳＯ_Ｘであっても良い。特定物質としてのＳＯ_Ｘは、ＳＯ_２及びＳＯ_３の内、全部又は一部を含む。ＳＯ_ＸがＳＯ_２及びＳＯ_３を含むと解した場合、ＳＯ_Ｘの濃度はＳＯ_２及びＳＯ_３の各濃度の合算である。或いは、ＳＯ_Ｘの濃度とは、ＳＯ_２又はＳＯ_３の濃度を指すと解しても良い。

【0077】

更に、上記の特定物質はＮＯ_Ｘ及びＳＯ_Ｘを含んでいても良い。特定物質がＮＯ_Ｘ及びＳＯ_Ｘを含む場合、検出濃度Ｃ_ＤＥＴ１は連結路１３ｂ内の排ガスにおけるＮＯ_Ｘの濃度と、連結路１３ｂ内の排ガスにおけるＳＯ_Ｘの濃度と、の平均、合計又は最小値であって良い。特定物質がＮＯ_Ｘ及びＳＯ_Ｘを含む場合、検出濃度Ｃ_ＤＥＴ２は連結路１３ｇ内の排ガスにおけるＮＯ_Ｘの濃度と、連結路１３ｇ内の排ガスにおけるＳＯ_Ｘの濃度と、の平均、合計又は最小値であって良い。

【0078】

＜＜第４実施形態＞＞
本発明の第４実施形態を説明する。第４実施形態では、上述した各事項に対する変形技術又は補足事項等を説明する。

【0079】

ＣＯ_２貯留装置４０にて貯留されたＣＯ_２は、例えば、ガソリンスタンド又は車庫等に設置された回収機器（不図示）に対してＣＯ_２貯留装置４０が接続されたときに、ＣＯ_２貯留装置４０から回収機器に放出される。或いは、ＣＯ_２貯留装置４０全体又はＣＯ_２貯留装置４０内のカートリッジを車両１から取り外すことで、ＣＯ_２貯留装置４０に貯留されたＣＯ_２が車外に取り出されても良い。

【0080】

排ガスに関わる装置として、上述の各図面に示されない装置（以下、追加装置と称する）が車両１に設けられていても良い。追加装置として排ガス冷却装置が車両１に設置されて良い。排ガス冷却装置は、排ガスの流路においてＣＯ_２分離装置３０の上流側に配置され、ＣＯ_２分離装置３０に流入する排ガスの温度を低下させる。排ガス冷却装置の設置により、熱によるＣＯ_２分離装置３０の劣化（特にＣＯ_２分離膜３１の劣化）を抑制することができる。追加装置としてエネルギ変換装置が車両１に設置されて良い。エネルギ変換装置は、排ガスが有する熱エネルギを他のエネルギ（電気エネルギ等）に変換する。変換により得られた他のエネルギ（電気エネルギ等）を車両１にて利用することができる。排ガスをエネルギ変換装置に通すことで排ガスの温度が低下する。このため、エネルギ変換装置は排ガス冷却装置の一種であるともいえる。排ガスの流路においてエネルギ変換装置をＣＯ_２分離装置３０の上流側に配置し、ＣＯ_２分離装置３０に流入する排ガスの温度をエネルギ変換装置にて低下させて良い。

【0081】

図１に示す構造では貯留制御（図４参照）が行われるとき、排ガスの一部はＣＯ_２分離装置３０を経由してからマフラ２０に送られる。しかしながら、貯留制御が行われるとき、ＣＯ_２分離装置３０に供給される前の排ガスを分離前マフラ（不図示）に供給し、分離前マフラの経由後の排ガスをＣＯ_２分離装置３０に供給する変形構成が採用されても良い。分離前マフラは、車両１に対しマフラ２０とは別に設置されたマフラであって良い。当該変形構成では、ＣＯ_２分離装置３０に流入する排ガスの温度を分離前マフラにより下げることができるため、熱によるＣＯ_２分離膜３１の劣化を抑制することができる。分離前マフラは上述の排ガス冷却装置の一種であると解しても良い。

【0082】

本実施形態に係るＣＯ_２回収システムは、少なくとも制御装置１００、前段浄化装置１５、後段浄化装置１７、ＣＯ_２分離装置３０及びＣＯ_２貯留装置４０を備えて構成される。但し、車両１に搭載されるものとして上述した任意の部品は、ＣＯ_２回収システムの構成要素に含まれ得る。ＣＯ_２回収システムを排ガス処理装置と読み替えても良い。制御装置１００は排ガス処理用の制御装置として機能する又は排ガス処理用の制御装置を内包する。

【0083】

車両１は内燃機関１１を用いて発生した駆動力にて移動する移動体の例である。本発明において、移動体は車両に分類されないもの（例えばロボット、ドローン）であっても良い。

【0084】

車両１は、本発明に係る排ガス処理用の制御装置及びＣＯ_２回収システムが適用される対象機器の例である。本発明に係る排ガス処理用の制御装置及びＣＯ_２回収システムを、車載用途とは異なる任意の用途に適用することも可能である。即ち、対象機器は車両に限定されず、本発明に係る排ガス処理用の制御装置及びＣＯ_２回収システムを任意の対象機器に適用及び搭載できる。また、上述の車両１に設けられる熱機関は内燃機関（１１）であるが、対象機器に設けられる熱機関は内燃機関及び外燃機関の何れであっても良いし、内燃機関及び外燃機関の組み合わせであっても良い。熱機関の作動により熱機関からＣＯ_２を含む排ガスが送出される。

【0085】

具体的には、対象機器は化石燃料（石油又はガス等）を燃焼させる装置又は設備であっても良い。化石燃料を燃焼させる装置又は設備の例として、火力発電を行う装置又は設備、溶炉を備えた装置又は設備、コジェネレーションを行う装置又は設備、及び、暖房装置が挙げられる。閉鎖環境の換気システムに対して、本発明に係る排ガス処理用の制御装置及びＣＯ_２回収システムを適用及び搭載しても良い。閉鎖環境として、宇宙空間に形成された居住施設（宇宙ステーション等）、及び、深海に形成された居住施設が挙げられる。

【0086】

本発明の実施形態にて述べた任意の方法をコンピュータに実行させるプログラム、及び、そのプログラムを記録した記録媒体であって且つコンピュータ読み取り可能な不揮発性の記録媒体は、本発明の実施形態の範囲に含まれる。本発明の実施形態における任意の処理は、半導体集積回路等のハードウェア、上記プログラムに相当するソフトウェア、又は、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実現されて良い。ここにおけるソフトウェア及びハードウェアは夫々に複数あっても良い。

【0087】

本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。

【符号の説明】

【0088】

１ 車両
１１ 内燃機関
１２ 排気マニホールド
１３、排気管
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｇ 連結路
１３ｆ バイパス路
１４ フィルタ装置
１５ 前段浄化装置
１６、１８、１９ 三方弁
１７ 後段浄化装置
２０ マフラ
２１ 貯留用接続路
２２ 排気用接続路
３０ ＣＯ_２分離装置
３１ ＣＯ_２分離膜
３２ 入力空間
３３ 出力空間
３６ 分離ガス路
３７ 残ガス排出路
４０ ＣＯ_２貯留装置
１００ 制御装置
１１０ 演算処理部
１２０ メモリ
１３０ インターフェース
Ｆ１ 温度情報取得部
Ｆ２ 濃度情報取得部
Ｆ３ 流路制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】