(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関からの排気に含まれる窒素酸化物を浄化するための内燃機関の排気浄化装置であって、
第１吸収液を有し、流通されてくる前記窒素酸化物を前記第１吸収液に吸収させる第１吸収装置と、
窒素酸化物の吸収率の温度特性が前記第１吸収液とは異なる第２吸収液を有し、流通されてくる前記窒素酸化物を前記第２吸収液に吸収させる第２吸収装置と、
前記内燃機関と、前記第１吸収装置及び前記第２吸収装置の少なくとも一方との間において前記窒素酸化物の流路を切り替える流路切り替え装置と、
前記第１吸収液及び前記第２吸収液の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段と、
を備え、
前記窒素酸化物は、前記第１吸収装置及び第２吸収装置の少なくとも一方に流通させられ、
前記流路切り替え装置は、前記温度検出手段が検出した温度に基づいて前記窒素酸化物を流通させる吸収装置を選択し、選択された吸収装置に前記窒素酸化物が流通されるよう前記流路を切り替える、
ことを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
第１温度範囲において、前記第１吸収液の窒素酸化物の吸収率が前記第２吸収液の窒素酸化物の吸収率よりも大きく、
前記第１温度範囲とは異なる第２温度範囲において、前記第２吸収液の窒素酸化物の吸収率が前記第１吸収液の窒素酸化物の吸収率よりも大きい、
ことを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記第２吸収装置は複数設けられ、
前記内燃機関の排気浄化装置は、
前記複数の第２吸収装置が有する複数の第２吸収液の少なくとも１つの窒素酸化物濃度を検出する濃度検出手段、
をさらに備え、
前記流路切り替え装置は、前記第２吸収液の窒素酸化物濃度に基づいて、複数の第２吸収装置の中から前記窒素酸化物を流通させる第２吸収装置を選択し、選択された第２吸収装置に前記窒素酸化物が流通されるよう前記流路を切り替える、
ことを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記第１吸収液及び前記第２吸収液のいずれか一方は水又はアルカリ水溶液であり、他方はイオン液体である、
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物を浄化するための内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンなどの内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するための技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、硝酸に改質された窒素酸化物を吸収液に接触させて吸収させる吸収装置が開示されている。当該吸収装置により、排気に含まれる窒素酸化物が分離除去されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−６２５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
窒素酸化物を吸収する吸収液として利用できるものとして、水、アルカリ水溶液、イオン液体などが知られている。これらの吸収液は、その温度によって窒素酸化物の吸収率（窒素酸化物の入力量に対する吸収量）が変動するという特徴を有している。つまり、これらの吸収液は窒素酸化物の吸収率の温度特性を有している。したがって、吸収液は、ある温度領域においては窒素酸化物を効率よく吸収するが、別の温度領域においては窒素酸化物をほとんど吸収できなくなる場合がある。これにより、いずれの吸収液を用いたとしても、吸収液の温度によっては、窒素酸化物を好適に吸収できなくなるおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、従来よりも広い温度範囲において好適に窒素酸化物を吸収液に吸収させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、内燃機関からの排気に含まれる窒素酸化物を浄化するための内燃機関の排気浄化装置であって、第１吸収液を有し、流通されてくる前記窒素酸化物を前記第１吸収液に吸収させる第１吸収装置と、窒素酸化物の吸収率の温度特性が前記第１吸収液とは異なる第２吸収液を有し、流通されてくる前記窒素酸化物を前記第２吸収液に吸収させる第２吸収装置と、前記内燃機関と、前記第１吸収装置及び前記第２吸収装置の少なくとも一方との間において前記窒素酸化物の流路を切り替える流路切り替え装置と、前記第１吸収液及び前記第２吸収液の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段と、を備え、前記窒素酸化物は、前記第１吸収装置及び第２吸収装置の少なくとも一方に流通させられ、前記流路切り替え装置は、前記温度検出手段が検出した温度に基づいて前記窒素酸化物を流通させる吸収装置を選択し、選択された吸収装置に前記窒素酸化物が流通されるよう前記流路を切り替える、ことを特徴とする。
【０００８】
望ましくは、第１温度範囲において、前記第１吸収液の窒素酸化物の吸収率が前記第２吸収液の窒素酸化物の吸収率よりも大きく、前記第１温度範囲とは異なる第２温度範囲において、前記第２吸収液の窒素酸化物の吸収率が前記第１吸収液の窒素酸化物の吸収率よりも大きい、ことを特徴とする。
【００１０】
望ましくは、前記第２吸収装置は複数設けられ、前記内燃機関の排気浄化装置は、前記複数の第２吸収装置が有する複数の第２吸収液の少なくとも１つの窒素酸化物濃度を検出する濃度検出手段、をさらに備え、前記流路切り替え装置は、前記第２吸収液の窒素酸化物濃度に基づいて、複数の第２吸収装置の中から前記窒素酸化物を流通させる第２吸収装置を選択し、選択された第２吸収装置に前記窒素酸化物が流通されるよう前記流路を切り替える、ことを特徴とする。
【００１１】
望ましくは、前記第１吸収液及び前記第２吸収液のいずれか一方は水又はアルカリ水溶液であり、他方はイオン液体である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来よりも広い温度範囲において好適に窒素酸化物を吸収液に吸収させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る排気浄化装置の構成概略図である。
【図２】吸収装置の構造例を示す図である。
【図３】窒素酸化物の吸収率の温度特性の例を示す図である。
【図４】第１実施形態における排気浄化装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】窒素酸化物の吸収率の温度特性の他の例を示す図である。
【図６】第２実施形態に係る排気浄化装置の構成概略図である。
【図７】第３実施形態に係る排気浄化装置の構成概略図である。
【図８】第３実施形態における排気浄化装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る排気浄化装置１０の構成概略図である。
【００１６】
内燃機関（エンジン）１２は、シリンダ内で燃料を燃焼させることで動力を発生する。ここでの内燃機関１２は、例えばガソリンエンジンなどの火花点火機関であってもよいし、例えばディーゼルエンジンなどの圧縮着火機関であってもよい。内燃機関１２での燃焼後の排気は、排気管１４内へ排出される。内燃機関１２から排気管１４内へ排出される排気には、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害成分が含まれている。窒素酸化物とは、例えばＮＯ（一酸化窒素）、ＮＯ２（二酸化窒素）、Ｎ２Ｏ（亜鉛化窒素）、Ｎ２Ｏ５（五酸化二窒素）、Ｎ２Ｏ３(三酸化二窒素）、Ｎ２Ｏ４（四酸化二窒素）、ＨＮＯ３（硝酸）、ＮＯ３（硝酸イオン）、ＨＮＯ２（亜硝酸）などである。窒素酸化物は、後述する第１吸収装置２２及び第２吸収装置２４の少なくとも一方において、排気中から分離除去される。
【００１７】
好適には、排気浄化装置１０には改質装置１６が設けられる。改質装置１６は、第１吸収装置２２あるいは第２吸収装置２４における窒素酸化物の分離除去処理をより効率的に行うために、内燃機関１２からの排気に含まれる窒素酸化物を硝酸に改質するものである。改質装置１６は、窒素酸化物を硝酸（ＨＮＯ３）に変換する反応を促進するための硝酸生成触媒を有し、内燃機関１２からの排気に含まれる窒素酸化物を硝酸生成触媒上で硝酸に改質する。硝酸生成触媒は、酸点を有する触媒、または酸点を有する担体に銀（Ａｇ）や鉄（Ｆｅ）や銅（Ｃｕ）などの金属が担持された触媒により構成することができる。改質装置１６での酸化反応をより促進させるために、内燃機関１２からの排気に酸化剤としてのオゾン（Ｏ３）を添加するのも好適である。第１吸収装置２２及び第２吸収装置２４は硝酸以外の窒素酸化物も処理し得るであるが、以後、第１吸収装置２２及び第２吸収装置２４が窒素酸化物としての硝酸を処理する例について本実施形態を説明する。
【００１８】
改質装置１６からの排気は、第１吸収装置２２及び第２吸収装置２４へ接続される排気管１８へ排出される。以下、改質装置１６からの排気を便宜上「内燃機関１２からの排気」と記載する。
【００１９】
排気管１８の途中には、バルブ２０が設けられている。バルブ２０は、内燃機関１２からの排気の流路を切り替えるものである。具体的には、バルブ２０は、第１吸収装置２２へ接続される排気管１８ａへの排気の流通を阻止可能に設けられる開閉可能な弁２０ａ、及び第２吸収装置２４へ接続される排気管１８ｂへの排気の流通を阻止可能に設けられる開閉可能な弁２０ｂを有している。当該２つの弁を開閉することで、内燃機関１２からの排気の流路を切り替える。
【００２０】
本実施形態では、排気中の硝酸を分離除去する吸収装置として第１吸収装置２２及び第２吸収装置２４の２つが設けられている。２つの吸収装置は、それぞれが有する吸収液に硝酸を接触させて吸収させるものである。
【００２１】
２つの吸収装置は、異なる吸収液を有している。第１吸収装置２２は、第１吸収液２６を有しており、第２吸収装置２４は、硝酸の吸収率の温度特性（以下単に「温度特性」と記載する）が第１吸収液２６とは異なる第２吸収液２８を有している。ここで、硝酸の吸収率とは、吸収装置に入力される硝酸の量に対する硝酸吸収量であり、具体的には以下の式で定義される。
{（Ｎｉｎ−Ｎｏｕｔ）／Ｎｉｎ｝×１００    ・・・（式１）
式１において、Ｎｉｎは吸収装置に入力される硝酸の量であり、Ｎｏｕｔは吸収装置から排出される硝酸の量である。
【００２２】
吸収液として使用可能な液体としては、水、アルカリ水溶液、種々のイオン液体などが挙げられる。もちろん、吸収液としては、硝酸が吸収可能である限りにおいてその他の液体も用いることができる。第１吸収液２６と第２吸収液２８は、これらの液体の中から両者の温度特性が異なる限りにおいて適宜選択されてよい。本実施形態では、第１吸収液２６として水、第２吸収液としてイオン液体である１−ブチル−３メチルイミダゾリウムトリフラート（［ＢＭＩＭ］［ＯＴｆ］、以下単に「イオン液体」と記載する）を用いる。両者の温度特性については図３を用いて詳述する。
【００２３】
第１吸収装置２２及び第２吸収装置２４からの排気は、排気管３０を通って排気出口へと排出される。
【００２４】
温度センサ３２は、第１吸収液２６である水の温度を検出する。温度センサ３２としては、熱電対、サーミスタ、あるいは赤外線温度センサなどが用いられる。温度センサ３２が検知した第１吸収液２６の温度を示すデータは、制御部３４に送られるか、あるいは制御部３４により読み取られる。
【００２５】
制御部３４は、例えばマイクロコンピュータから構成され、バルブ２０の制御を行うものである。具体的には、制御部３４は、温度センサ３２が検出した第１吸収液２６の温度を示すデータ、及び予め定められ記憶部（図１において不図示）に記憶された閾値に基づいて、バルブ２０に対して指示信号を送信する。バルブ２０は当該指示信号に基づいて弁２０ａ及び２０ｂを開閉することで、内燃機関１２からの排気の流路を切り替える。制御部３４による流路の切り替えの手順の詳細は、図４のフローチャートを用いて後述する。
【００２６】
図２は、第１吸収装置２２の構造例を示す概略図である。
【００２７】
第１吸収装置２２は、第１吸収液２６を貯留する貯留部４０、気液接触部４２、及び貯留部４０に貯留された第１吸収液２６を気液接触部４２へ汲み上げるポンプ４４を含んで構成されている。
【００２８】
気液接触部４２は、内燃機関１２からの排気を第１吸収液２６に接触させて、排気中の硝酸を第１吸収液２６に吸収させるものである。排気と第１吸収液２６の接触方法としては、公知の技術、例えばバブリング、スクラバ、気液接触膜などの方法を用いることができる。本実施形態においては、気液接触部４２内において排気流路と吸収液とが多孔質膜により隔てられおり、排気に含まれる硝酸を排気流路から多孔質膜を通して第１吸収液２６に接触させる。多孔質膜としては、多孔質ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）膜などを用いることができる。
【００２９】
気液接触部４２内において硝酸を吸収した第１吸収液２６は、貯留部４０に戻される。そして、再度ポンプ４４により貯留部４０から気液接触部４２に汲み上げられる。このように、第１吸収液２６は、貯留部４０と気液接触部４２との間を循環する。当該循環により、第１吸収液２６の硝酸濃度が高まっていくため、第１吸収液２６の硝酸濃度がある程度高くなった場合は廃棄され、新たな第１吸収液２６が補充される。
【００３０】
なお、気液接触部４２における排気に対する第１吸収液２６の接触量は適宜設定されてよい。また、第１吸収装置２２において、気液接触部４２の構造あるいはポンプ４４の汲み上げ力などを調整可能とし、排気に接触する第１吸収液２６の量を調整可能とするようにしてもよい。
【００３１】
気液接触部４２内における第１吸収液２６は、内燃機関１２からの排気に接触させられることで、排気の熱により温度が上昇する。第１吸収液２６の温度上昇は、内燃機関１２からの排気の温度あるいは排気量などによって異なってくる。つまり、気液接触部４２内の第１吸収液２６は、内燃機関１２の排気条件によってその温度が変動させられる。第１吸収液２６の温度はその他にも外気温などの影響も受けるが、その温度の変動要因は主に排気条件である。温度センサ３２は、気液接触部４２内あるいはその近傍に設けられ、気液接触部４２内、つまり第１吸収液２６と内燃機関１２からの排気との接触位置における第１吸収液２６の温度を検出する。
【００３２】
第２吸収装置２４は、上述の第１吸収装置２２と同様の構造であるため、その説明は省略する。
【００３３】
図３は、水とイオン液体の温度特性を示すグラフである。図３において、横軸は吸収液の温度を示し、縦軸は吸収液の硝酸吸収率又は吸収液の重量を表す。図３に示されたグラフにおいて、白四角が水の硝酸吸収率を示し、黒四角がイオン液体の硝酸吸収率を示す。図３から明らかなように、水とイオン液体は温度によって硝酸吸収率が異なっており、つまり温度特性を持っている。かつ、水とイオン液体の硝酸吸収率の温度変動に対する変化具合が互いに異なっており、つまり水とイオン液体の温度特性は互いに異なっている。
【００３４】
具体的には、水は約７０℃未満の温度においては比較的高い吸収率を示すが、約７０℃以上となると急激に吸収率が低下する。一方、イオン液体は、約７０℃未満の温度においては水の吸収率よりも低い値を示すが、約７０℃以上となっても吸収率はあまり下がらない。その結果、約７０℃未満の温度領域においては水の方がイオン液体よりも硝酸吸収率が高くなっており、約７０℃以上の温度領域においては、イオン液体の方が水よりも硝酸吸収率が高くなっている。
【００３５】
なお、硝酸吸収率は、硝酸に対する吸収液の接触量によっても変動する。例えば、イオン液体の硝酸に対する接触量を増加させれば、図３に示す黒四角のグラフは全体的に上側にシフトする。本実施形態においては、イオン液体の硝酸接触量は水の接触量の約７割としており、図３にはその場合における温度特性が示されている。
【００３６】
また、図３には、水及びイオン液体の残重量率が示されている。残重量率とは、ある温度に維持された場合における所定時間経過前の重量に対する所定時間経過後における吸収液の重量の割合であり、具体的には以下の式で定義される。
（Ｑａｆｔｅｒ／Ｑｂｅｆｏｒｅ）×１００    ・・・（式２）
式２において、Ｑａｆｔｅｒは所定時間経過後の吸収液の重量であり、Ｑｂｅｆｏｒｅは所定時間経過前の吸収液の重量である。吸収液の重量は、吸収液の蒸発により変動（減少）する。つまり、残重量率が小さい程、吸収液がより蒸発し易いということを意味する。
【００３７】
図３に示されたグラフにおいて、白三角が水の残重量率を示し、黒三角がイオン液体の残重量率を示す。水の残重量率は、温度が上昇するにつれ低下している。つまり、水は温度が高くなるほど蒸発しやすいということである。特に、７０℃を超える温度領域においては非常に蒸発しやすく、それに起因して硝酸の吸収がほとんどできなくなる。一方、イオン液体の残重量率は、図３のグラフに示されている範囲においてはほぼ１００％を保っている。つまり、イオン液体は、少なくとも１２０℃付近までにおいては、ほとんど蒸発しないということである。
【００３８】
図４は、第１実施形態における排気浄化装置１０の処理の流れを示すフローチャートである。具体的には、制御部３４によるバルブ２０の制御の手順が示されている。以下、図１を参照しつつ、図４のフローチャートの各ステップについて説明する。
【００３９】
排気浄化装置１０は、内燃機関１２が始動すると、排気ガス流路の制御を開始する。ステップＳ１０において、制御部３４は、温度センサ３２が検出した第１吸収液２６の温度を示すデータと、予め設定され記憶部（図１において不図示）に記憶された閾値とを比較する。
【００４０】
当該閾値は、内燃機関１２からの排気を第１吸収装置２２に流通させるか、第２吸収装置２４に流通させるかの判断基準となる値である。当該閾値は、吸収液の温度特性、あるいは吸収装置における吸収液の排気との接触量などに基づいて設定される。具体的には、第１吸収液２６及び第２吸収液２８の硝酸に対する接触量を考慮した温度特性に基づいて、両者の硝酸吸収率の優劣が切り替わる温度を閾値としてよい。図３に示すように、水とイオン液体の硝酸吸収率の優劣は約７０℃で切り替わるため、本実施形態では閾値として７０℃が設定されている。
【００４１】
ステップＳ１０で第１吸収液２６の温度が閾値以上であると判断された場合、ステップＳ１２において、制御部３４は、バルブ２０に対して、弁２０ａを閉じ、弁２０ｂを開ける指示を送信し、バルブ２０は当該指示に従って弁を開閉させる。これにより、内燃機関１２からの排気は第１吸収装置２２には流通されず、排気管１８ｂを介して第２吸収装置２４に流通させられる。
【００４２】
ステップＳ１０で第１吸収液２６の温度が閾値未満であると判断された場合、ステップＳ１４において、制御部３４は、バルブ２０に対して、弁２０ａを開け、弁２０ｂを閉じる指示を送信し、バルブ２０は当該指示に従って弁を開閉させる。これにより、内燃機関１２からの排気は第２吸収装置２４には流通されず、排気管１８ａを介して第１吸収装置２２に流通させられる。
【００４３】
ステップＳ１６において、制御部３４は内燃機関１２が停止したか否かを判定する。内燃機関１２が停止した場合は排気流路の制御を終了する。内燃機関１２が動作している場合は再度ステップ１０に戻る。つまり、内燃機関１２が動作している間、制御部３４は排気流路の制御を継続して実行する。
【００４４】
以上の処理により、第１吸収液２６である水の温度が７０℃未満であれば、その温度領域においてイオン液体より硝酸吸収率の高い水に排気中の硝酸を吸収させ、水の温度が７０℃以上であれば、その温度領域において水より硝酸吸収率の高いイオン液体に排気中の硝酸を吸収させることができる。つまり、本実施形態によれば、複数設けられた吸収液のうち、硝酸吸収処理時点において最も硝酸吸収率の高い吸収液に排気中の硝酸を接触させて吸収させることができる。これにより、１種類のみの吸収液を有する１つの吸収装置のみを備えた排気浄化装置に比べ、より広い温度範囲において好適に内燃機関１２からの排気中の硝酸を吸収することができる。
【００４５】
吸収装置を複数設けているのであるから、より広い温度範囲において好適に排気中の硝酸を吸収させるために、複数の吸収装置を直列接続し、温度特性の異なる吸収液を有する複数の吸収装置に常に排気中の硝酸を流通させるという考え方もあり、実際にそのような形態も採用し得る。しかし、硝酸を吸収した吸収液は廃棄が必要となるところ、本実施形態のように吸収液として水とイオン液体を用いた場合、イオン液体に比して水の方が安価であることから、吸収液として水の方を優先して使用したいという要請がある。つまり、イオン液体は水の硝酸吸収率が低下したときのみ使用するのが好適である。したがって、本実施形態においては、水の温度が７０℃以下の場合には排気をイオン液体に接触させていない。
【００４６】
また、本実施形態では、第１吸収液２６である水が７０℃以上となる場合には、内燃機関１２からの排気が水に接触させられないため、水の温度がそれ以上上昇するのを防ぐことができる。図３に示すように、水は温度が高い程蒸発しやすいところ、水が７０℃以上となることを防ぐことにより、水の蒸発量を低減させることができる。水の蒸発量を低減させることにより、第１吸収液２６としての水の重量の減少を抑えることができ、ひいては第１吸収液２６の補充頻度を低減させることができる。一方、水が７０℃以上となっているとき、内燃機関１２からの排気の温度が高いか、量が多くなっていることが考えられ、その状態において排気を第２吸収液２８であるイオン液体に接触させるとイオン液体の温度が７０℃以上になると考えられる。しかし、図３に示す通り、イオン液体は高温でも蒸発しにくいという特徴を持っているため、イオン液体が７０℃以上となっても蒸発によってその重量が減少する心配はない。
【００４７】
本実施形態では、制御部３４は、予め定められた閾値と温度センサ３２の検出温度に基づいて内燃機関１２からの排気の流路を切り替えていたが、図３に示すグラフのような、少なくとも第１吸収液２６である水の硝酸に対する接触量を考慮した温度特性（つまり水の硝酸吸収量と温度との対応関係）を記憶部に記憶しておき、制御部３４は、当該対応関係と温度センサ３２からの温度データに基づいて、排気の流路を切り替えるための指示信号をバルブ２０へ送信するようにしてもよい。この場合は、第１吸収液の温度と第１吸収液の温度特性に基づいて、例えば第１吸収液２６の硝酸吸収率が６０％以下となったらバルブ２０へ指示信号を送るという制御を行う。
【００４８】
また、本実施形態では、吸収装置が２つ設けられていたが、それ以上の数の吸収装置を設けるようにしてもよい。この場合も、複数の吸収装置が有する複数の吸収液は、互いに温度特性が異なるのが好ましい。例えば３つの吸収装置が設けられた場合、温度特性として図５に示すグラフ４６ａを有する第１の吸収液、温度特性としてグラフ４６ｂを有する第２の吸収液、温度特性としてグラフ４６ｃを有する第３の吸収液をそれぞれの吸収装置に設けるのが好適である。そして、各吸収液の温度を検出する温度センサを設け、第１の吸収液の温度が図５に示すＴ１の範囲であれば排気を第１の吸収液に接触させ、第２の吸収液の温度がＴ２の範囲であれば第２の吸収液に接触させ、第３の吸収液の温度がＴ３の範囲であれば第３の吸収液に接触させる。
【００４９】
＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態に係る排気浄化装置５０の構成概略図である。図６においては、内燃機関及び改質装置の図示は省略されている。排気浄化装置５０は、第１実施形態に係る排気浄化装置１０と同様の構成要素を有しているため、個々の説明は省略する。また、第２実施形態においても、第１吸収液２６は水であり、第２吸収液２８はイオン液体である。
【００５０】
排気浄化装置５０は、バルブ２０、第１吸収装置２２、及び第２吸収装置２４の配置関係が排気浄化装置１０と異なる。具体的には、改質装置１６の直後に第２吸収装置２４が配置されており、内燃機関１２からの排気は常に第２吸収装置２４へ流通される。そして、第２吸収装置２４からの排気は排気管５２へ排出される。バルブ２０は排気管５２の途中に設けられ、第２吸収装置２４からの排気の流路を、第１吸収装置２２へ接続される排気管５２ａへの流路と、排気出口への排気管３０に直接接続される排気管５２ｂへの流路との間で切り替える。
【００５１】
制御部３４は、第１実施形態同様、第１吸収液２６である水の温度を検出する温度センサ３２からの温度データに基づいて、水の温度が７０℃未満の場合は、バルブ２０に対して、弁２０ａを開け、弁２０ｂを閉じる指示を送信し、水の温度が７０℃以上の場合は、バルブ２０に対して、弁２０ａを閉じ、弁２０ｂを開ける指示を送信する。バルブ２０は当該指示に応じて弁２０ａ及び２０ｂを開閉する。
【００５２】
本実施形態によれば、内燃機関からの排気中の硝酸を常に第２吸収液２８であるイオン液体に接触させつつ、第１吸収液２６である水の温度に応じて、排気中の硝酸を水に接触させるか否かを選択することができる。第１吸収液２６である水の温度が７０℃未満の場合は、排気中の硝酸は、第２吸収液２８であるイオン液体と水との両方に接触させられる。これにより、１つの吸収装置を用いた場合よりもより硝酸を排気から分離除去させることができる。なお、水の温度が７０℃未満であるということは、内燃機関１２からの排気の温度が低くなっており、その状態において排気がイオン液体に接触することでイオン画液体も７０℃以下となると考えられる。しかし、図３から明らかなように、イオン液体の硝酸吸収率は、７０℃以下の温度領域においても、水には及ばないものの比較的高い値を保っており、一定の硝酸の吸収量が期待できる。
【００５３】
第１吸収液２６である水の温度が７０℃以上の場合は、第２吸収装置２４からの排気は第１吸収装置２２を迂回してそのまま排気出口へ排出される。その結果、内燃機関１２からの排気は第２吸収装置２４のみを流通させられることになる。水の温度が７０℃以上である場合は、水の硝酸吸収率が低いため硝酸を水に接触させる意義があまりない上、水を高温に保っていると蒸発を促進させることになってしまう。したがって、排気浄化装置５０は、水が７０℃以上のときに排気を第１吸収装置２２を流通させないことで、排気浄化装置５０全体としての硝酸吸収率を大幅に低減させずに、第１吸収液２６である水の蒸発を防いでいる。
【００５４】
＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態に係る排気浄化装置７０の構成概略図である。図７においても、内燃機関及び改質装置の図示は省略されている。排気浄化装置７０における第１実施形態に係る排気浄化装置１０と同様の構成要素については説明を省略する。また、第３実施形態においても、第１吸収液２６は水であり、第２吸収液２８ａ及び２８ｂはイオン液体である。
【００５５】
排気浄化装置７０は、第１実施形態に比して、吸収装置がさらに１つ追加されている。具体的には、排気浄化装置７０は、第１吸収装置２２、第２吸収装置２４、及び第３吸収装置７２を有している。
【００５６】
第３吸収装置７２は、第２吸収装置２４と同一の装置であり、第３吸収装置７２が有する第２吸収液２８ｂは、第２吸収装置２４が有する第２吸収液２８ａと同種のものである。つまり、第３吸収装置が有する第２吸収液２８ｂもイオン液体である。
【００５７】
排気浄化装置７０においては、内燃機関１２からの排気は、排気管７４へ排出される。排気管７４の途中には、バルブ２０−１及バルブ２０−２が設けられており、これら２つの弁により、排気流路の切り替えを行う。具体的には、バルブ２０−１及バルブ２０−２は、第１吸収装置２２へ接続される排気管７４ａ、第２吸収装置２４へ接続される排気管７４ｂ、及び第３吸収装置７２へ接続される排気管７４ｃのいずれかに内燃機関からの排気が流通するように排気流路の切り替えを行う。
【００５８】
排気浄化装置７０には、さらに濃度センサ７６ａ及び７６ｂが設けられる。濃度センサ７６ａは、第２吸収装置２４が有する第２吸収液２８ａ中の硝酸濃度を計測するセンサである。また、濃度センサ７６ｂは、第３吸収装置７２が有する第２吸収液２８ｂ中の硝酸濃度を計測するセンサである。
【００５９】
本実施形態では、濃度センサとして吸収液の水素イオン指数（ｐＨ（ペーハ））を計測するｐＨ計が用いられる。吸収液に硝酸がより多く吸収される程、当該吸収液の酸性の度合いがより高くなる。したがって、酸性の度合いを計測するｐＨ計により吸収液中の硝酸濃度を把握することができる。
【００６０】
図８は、第３実施形態における排気浄化装置７０の処理の流れを示すフローチャートである。具体的には、制御部３４によるバルブ２０−１及び２０−２の制御の手順が示されている。以下、図７を参照しつつ、図８のフローチャートの各ステップについて説明する。
【００６１】
排気浄化装置７０は、内燃機関１２が始動すると、排気ガス流路の制御を開始する。ステップＳ２０において、制御部３４は、温度センサ３２が検出した第１吸収液２６の温度データと、予め設定され記憶部（図７において不図示）に記憶された閾値とを比較する。本実施形態においても、閾値として７０℃が設定される。
【００６２】
ステップＳ２０で第１吸収液２６の温度が閾値未満であると判断された場合、ステップＳ２２において、制御部３４は、バルブ２０−１に対して、弁２０−１ａを開け、弁２０−１ｂを閉じる指示を送信し、バルブ２０は当該指示に従って弁を開閉させる。これにより、内燃機関１２からの排気は排気管７４ａを介し第１吸収装置２２のみに流通される。
【００６３】
ステップＳ２０で第１吸収液２６の温度が閾値以上であると判断された場合、ステップＳ２４において、制御部３４は、濃度センサ７６ａ及び濃度センサ７６ｂが検出した２つの濃度データを参照し、第２吸収液２８ａと第２吸収液２８ｂの硝酸濃度を比較する。
【００６４】
第２吸収液２８ａの硝酸濃度が第２吸収液２８ｂの硝酸濃度以上である場合、ステップＳ２６において、制御部３４は、バルブ２０−１に対して、弁２０−１ａを閉じ、弁２０−１ｂを開ける指示を送信し、さらに、バルブ２０−２に対して、弁２０−２ａを閉じ、弁２０−２ｂを開ける指示を送信する。バルブ２０−１及びバルブ２０−２ｂは当該指示に従って弁を開閉させる。これにより、内燃機関１２からの排気は排気管７４ｃを介し第３吸収装置７２のみに流通される。
【００６５】
第２吸収液２８ａの硝酸濃度が第２吸収液２８ｂの硝酸濃度未満である場合、ステップＳ２８において、制御部３４は、バルブ２０−１に対して、弁２０−１ａを閉じ、弁２０−１ｂを開ける指示を送信し、さらに、バルブ２０−２に対して、弁２０−２ａを開け、弁２０−２ｂを閉じる指示を送信する。バルブ２０−１及びバルブ２０−２ｂは当該指示に従って弁を開閉させる。これにより、内燃機関１２からの排気は排気管７４ｂを介し第２吸収装置２４のみに流通される。
【００６６】
ステップＳ３０において、制御部３４は内燃機関１２が停止したか否かを判定する。内燃機関１２が停止した場合は排気流路の制御を終了する。内燃機関１２が動作している場合は再度ステップ１０に戻る。つまり、内燃機関１２が動作している間、制御部３４は常に排気流路の制御を継続して実行する。
【００６７】
本実施形態は、第１吸収液２６である水の温度が７０℃未満である場合は、排気中の硝酸が水に接触させられ、水の温度が７０℃以上である場合は、排気中の硝酸がイオン液体に接触させられる点で第１実施形態と同様である。第３実施形態に係る排気浄化装置７０は、吸収液としてイオン液体を有する吸収装置が２つ設けられているため、水の温度が７０℃以上となった場合に、第２吸収装置２４と第３吸収装置７２のいずれに排気中の硝酸を流通させるのかが問題となる。
【００６８】
吸収液中の硝酸濃度が高くなる程、硝酸吸収率が低下するという観点から、排気浄化装置７０においては、複数の吸収装置が有する同じ種類の複数の吸収液の硝酸濃度を比較し、硝酸濃度がより低い吸収液に排気中の硝酸を流通させる。これにより、同種の吸収液を有する複数の吸収装置の中から、より硝酸吸収率の高い吸収装置を選択して排気中の硝酸を流通させることができる。なお、硝酸吸収率の変動は、吸収液の温度の影響によるものが支配的であり、硝酸濃度の影響は温度の影響よりも小さい。
【００６９】
本実施形態では、イオン液体を吸収液として有する吸収装置が２つ設けられていたが、イオン液体を吸収液として有する吸収装置を３以上設けるようにしてもよい。この場合も、各吸収装置が有するイオン液体の硝酸濃度を検出し、それらの硝酸濃度に基づいて排気中の硝酸を流通させる吸収装置を決定すればよい。具体的には、最も硝酸濃度が低い吸収液を有する吸収装置に排気中の硝酸を流通させる。
【００７０】
本実施形態では、第２吸収液２８ａ及び第２吸収液２８ｂの両方の硝酸濃度を検出し、それらの大小比較により内燃機関１２からの排気を流通させる吸収装置を選択していたが、いずれか一方の硝酸濃度のみに基づいて排気中の硝酸を第２吸収装置２４と第３吸収装置７２のいずれかに流通させるかを決定する形態も採用することができる。この場合は、例えば第１吸収液２６である水の温度が７０℃以上となった場合には第２吸収装置２４に優先的に排気を流通させると予め定めておき、第２吸収液２８ａの硝酸濃度のみを検出するようにする。そして、第２吸収液２８ａの硝酸濃度が吸収飽和近傍の所定値以上となった場合に排気中の硝酸を第３吸収装置７２に流通させるようにする。
【００７１】
また、本実施形態では、イオン液体を吸収液として有する吸収装置が２つ設けられていたが、水を吸収液として有する吸収装置を複数設けるようにしてもよい。この場合にも、各吸収装置が有する水の硝酸濃度を検出する複数の濃度センサを設け、各吸収装置が有する水の硝酸濃度の比較により排気中の硝酸を流通させる吸収装置を決定してよい。さらに、この場合は、濃度センサに代えて、各吸収装置が有する水の温度を検出する複数の温度センサを設け、各吸収装置が有する水の温度に基づいて排気中の硝酸を流通させる吸収装置を決定してもよい。具体的には、吸収液である水の温度が所定値（例えば７０℃）以下となっている吸収装置に排気を流通させるようにする。これは、吸収液である水は排気の熱により熱せられるところ、これまで排気が流通していない、つまり熱せられておらず温度が低い吸収液に排気中の硝酸を流通させることを意味する。
【符号の説明】
【００７２】
１０，５０，７０  排気浄化装置、１２  内燃機関、１６  改質装置、２０，２０−１，２０−２  弁、２２  第１吸収装置、２４  第２吸収装置、３２  温度センサ、３４  制御部、７２  第３吸収装置、７６ａ，７６ｂ  濃度センサ。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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