(57)【要約】【課題】窒素酸化物を吸収した吸収液の再生処理によって分離された窒素酸化物を好適に処理することにある。あるいは、窒素酸化物を吸収した吸収液の再生処理を従来よりも好適に行う。【解決手段】排気浄化装置１０は、内燃機関１２からの排気中の硝酸を第１吸収液１８に吸収させる第１吸収装置１６、第１吸収液１８から硝酸を分離する再生処理を行う再生装置２２、及び第１吸収液１８から分離された分離硝酸を第２吸収液２８に吸収させる第２吸収装置２６を備える。制御部３４は、第１吸収液１８の硝酸濃度が第１濃度閾値以上であり、且つ、第２吸収液２８の温度が所定範囲内の場合に再生装置２２の再生処理を開始させる。また、制御部３４は、第１吸収液１８の硝酸濃度が、第１濃度閾値よりも小さい第２濃度閾値未満であり、又は、第２吸収液２８の温度が所定範囲外となった場合は、再生装置２２の再生処理を停止させる。【選択図】図１
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【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、前記内燃機関からの排気が流通されることで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、
前記第１吸収液に吸収された前記窒素酸化物を前記第１吸収液から分離させる分離処理を行う分離手段と、
第２吸収液を有し、前記第１吸収液から分離された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、
を備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】
前記第２吸収液は、温度によって前記窒素酸化物の吸収率が変動し、
前記内燃機関の排気浄化装置は、
前記第２吸収液の温度を検出する温度検出手段、
をさらに備え、
前記分離手段は、前記第２吸収液の温度が所定範囲内である場合に、前記分離処理を行う、
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吸収液の温度を前記所定範囲となるよう調整する温度調整手段、
をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記第１吸収装置に前記内燃機関からの排気が流通されているか否かを検出する排気流通検出手段、
をさらに備え、
前記分離手段は、前記第１吸収装置に前記内燃機関からの排気が流通されているときは、前記分離処理を行わない、
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。
【請求項５】
前記第１吸収装置に前記内燃機関からの排気が流通されているときに、前記第２吸収装置にも前記内燃機関からの排気が流通され、前記第２吸収装置が前記内燃機関からの排気に含まれる前記窒素酸化物を前記第２吸収液に吸収させる、
ことを特徴とする、請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記第１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、
前記内燃機関からの排気の流路を切り替えて、前記内燃機関からの排気を前記複数の第１吸収装置のいずれかに流通させる流路切り替え装置、
をさらに備え、
前記分離手段は、前記複数の第１吸収装置のうち、前記内燃機関からの排気が流通されていない第１吸収装置に吸収された前記窒素酸化物を分離させる、
ことを特徴とする、請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記第１吸収液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、
前記分離手段は、前記第１吸収液の窒素酸化物濃度が所定値以上の場合に、前記分離処理を行う、
ことを特徴とする、請求項１から６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。
【０００４】
また、特許文献２には、窒素酸化物を吸収液に接触させて吸収させる吸収装置であって、高温環境下においてもほとんど蒸発しないイオン液体を吸収液として有する吸収装置が開示されている。特許文献２においては、当該イオン液体に吸収されたＮＯｘをイオン液体から分離することで、再度ＮＯｘを吸収可能とすることも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−６２５４３号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１７９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば特許文献２に記載の技術のように、窒素酸化物を吸収した吸収液から窒素酸化物を分離した場合、分離された窒素酸化物の処理が問題となる。この点、上記特許文献２には、再生処理によって吸収液から分離された窒素酸化物の処理について言及されていない。
【０００７】
本発明の目的は、窒素酸化物を吸収した吸収液の再生処理によって分離された窒素酸化物を好適に処理することにある。あるいは、本発明の目的は、窒素酸化物を吸収した吸収液の再生処理を従来よりも好適に行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、前記内燃機関からの排気が流通されることで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、前記第１吸収液に吸収された前記窒素酸化物を前記第１吸収液から分離させる分離処理を行う分離手段と、第２吸収液を有し、前記第１吸収液から分離された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、を備えることを特徴とする。
【０００９】
望ましくは、前記第２吸収液は、温度によって前記窒素酸化物の吸収率が変動し、前記内燃機関の排気浄化装置は、前記第２吸収液の温度を検出する温度検出手段、をさらに備え、前記分離手段は、前記第２吸収液の温度が所定範囲内である場合に、前記分離処理を行う、ことを特徴とする。
【００１０】
望ましくは、前記第２吸収液の温度を前記所定範囲となるよう調整する温度調整手段、をさらに含むことを特徴とする。
【００１１】
望ましくは、前記第１吸収装置に前記内燃機関からの排気が流通されているか否かを検出する排気流通検出手段、をさらに備え、前記分離手段は、前記第１吸収装置に前記内燃機関からの排気が流通されているときは、前記分離処理を行わない、ことを特徴とする。
【００１２】
望ましくは、前記第１吸収装置に前記内燃機関からの排気が流通されているときに、前記第２吸収装置にも前記内燃機関からの排気が流通され、前記第２吸収装置が前記内燃機関からの排気に含まれる前記窒素酸化物を前記第２吸収液に吸収させる、ことを特徴とする。
【００１３】
望ましくは、前記第１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、前記内燃機関からの排気の流路を切り替えて、前記内燃機関からの排気を前記複数の第１吸収装置のいずれかに流通させる流路切り替え装置、をさらに備え、前記分離手段は、前記複数の第１吸収装置のうち、前記内燃機関からの排気が流通されていない第１吸収装置に吸収された前記窒素酸化物を分離させる、ことを特徴とする。
【００１４】
望ましくは、前記第１吸収液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、前記分離手段は、前記第１吸収液の窒素酸化物濃度が所定値以上の場合に、前記分離処理を行う、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、窒素酸化物を吸収した吸収液の再生処理によって分離された窒素酸化物を好適に処理することができる。あるいは、本発明の目的によれば、窒素酸化物を吸収した吸収液の再生処理を従来よりも好適に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】第１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】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６】第２実施形態における第１吸収装置の構造例を示す図である。
【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】
【００１７】
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。
【００１８】
＜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。
【００１９】
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、改質装置１４へ排出される。内燃機関１２から改質装置１４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１６において、排気中から分離除去される。
【００２０】
好適には、排気浄化装置１０には改質装置１４が設けられる。改質装置１４は、第１吸収装置１６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１４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１４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１６は硝酸以外の窒素酸化物も処理し得るが、以後、第１吸収装置１６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。
【００２１】
改質装置１４からの排気は、第１吸収装置１６へ排出される。以下、改質装置１４からの排気を便宜上「内燃機関１２からの排気」と記載する。
【００２２】
第１吸収装置１６には、内燃機関１２からの排気が流通され、当該排気から硝酸を分離して吸収するものである。具体的には、第１吸収装置１６は第１吸収液１８を有し、内燃機関１２からの排気を第１吸収液１８に接触させ、当該排気中の硝酸を第１吸収液１８に吸収させる。
【００２３】
第１吸収液１８としては、硝酸が吸収可能であり、吸収した硝酸を後に硝酸として分離することができる液体が用いられる。つまり、化学反応をほぼ起こさずに硝酸を吸収し得る（本明細書において「物理吸収型」と定義する）の液体が用いられる。このような条件を満たす液体として、例えば物理吸収型の種々のイオン液体などが挙げられる。
【００２４】
種々のイオン液体のみならず、水やアルカリ水溶液を含む吸収液は、その温度によって窒素酸化物の吸収率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（以下単に「温度特性」と記載する）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。
【００２５】
第１吸収液１８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１８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、第１吸収液１８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１８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。
【００２６】
したがって、第１吸収液１８としては、より広い温度で高い吸収率を示す吸収液が用いられるのが好ましい。本実施形態では、上記の条件を満たす第１吸収液１８として、物理吸収型のイオン液体である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。なお、イオン液体の温度特性については、図３を用いて後述する。
【００２７】
第１吸収装置１６において硝酸が分離された排気は、排気出口に接続される排気管２０へ排出される。排気出口から排出される排気には窒素酸化物としての硝酸が除去された状態となっている。つまり浄化された排気が排気出口へと排出される。
【００２８】
再生装置２２は、第１吸収液１８に吸収された硝酸を第１吸収液１８から分離する処理を行う。第１吸収液１８は、限界まで硝酸を吸収した状態（飽和状態）になると、それ以上硝酸を吸収できなくなるところ、第１吸収液１８から硝酸を分離することで再度硝酸を吸収可能となる。つまり、再生装置２２は第１吸収液１８の再生処理を行うものである。なお、第１吸収液１８の量が多い程、第１吸収液１８が飽和状態となるまでに吸収可能な硝酸の量が多くなる。再生装置２２は、後述の制御部３４から送信される指示信号に基づいて、第１吸収液１８の再生処理を開始あるいは停止する。
【００２９】
硝酸を吸収したイオン液体を加熱すると、イオン液体に吸収された硝酸がイオン液体から分離することから、本実施形態においては、再生装置２２として、第１吸収液１８であるイオン液体を加熱する加熱装置を用いる。当該加熱装置においては、イオン液体を１５０℃程度まで加熱する。もちろん、再生装置２２としてはその他の装置を用いることができる。例えば、再生装置２２として電圧印加装置を用い、イオン液体に電圧を印加することで硝酸を還元してイオン液体から分離させる方法を用いることができる。
【００３０】
再生装置２２により第１吸収液１８から分離された硝酸はガスとなって、排気管２０とは別に設けられる分離硝酸流路２４を介して第２吸収装置２６へ流通される。以下、第１吸収液１８から分離された硝酸を分離硝酸と記載する。
【００３１】
第２吸収装置２６は、分離硝酸を吸収するものである。具体的には、第２吸収装置２６は第２吸収液２８を有し、分離硝酸を第２吸収液２８に接触させて第２吸収液２８に吸収させる。第２吸収液２８としては、例えば水、アルカリ水溶液、種々のイオン液体など、分離硝酸が吸収可能である限りにおいて種々の液体を用いることができる。本実施形態では、第２吸収液２８として水を用いている。第２吸収装置２６は、内燃機関１２からの排気の排出流路上ではない位置に配置される。したがって、本実施形態においては、第２吸収装置２６には内燃機関１２からの排気は流通されない。
【００３２】
温度センサ３０は、第２吸収液２８である水の温度を検出する。温度センサ３０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３０が検知した第２吸収液２８の温度を示す温度データは、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。
【００３３】
濃度センサ３２は、第１吸収液１８中の硝酸濃度を計測するセンサである。本実施形態では、濃度センサとして第１吸収液１８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。第１吸収液１８に硝酸がより多く吸収される程、第１吸収液１８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計により第１吸収液１８中の硝酸濃度を把握することができる。もちろん、第１吸収液１８中の硝酸濃度が検出できる限りにおいて、濃度センサ３２としてｐＨ計以外の測定装置を設けてもよい。濃度センサ３２が検知した第１吸収液１８の硝酸濃度を示す濃度データは、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。
【００３４】
制御部３４は、例えばマイクロコンピュータから構成され、再生装置２２の制御あるいは内燃機関１２の動作状態の識別などを行うものである。制御部３４は、再生装置２２に対して動作開始あるいは停止を指示する指示信号を送信する。本実施形態においては、制御部３４は、第２吸収液２８の温度及び第１吸収液１８の硝酸濃度の双方に基づいて再生装置２２の再生処理の開始あるいは停止の制御を行う。具体的には、温度センサ３０の検出温度と、予め設定され記憶部（図１において不図示）に記憶された所定範囲を示す情報（温度閾値など）の比較、及び濃度センサの検出濃度値と予め設定され記憶部に記憶された濃度閾値との比較により再生装置２２を制御する。制御部３４による再生装置２２の制御の詳細は、図４のフローチャートを用いて後述する。
【００３５】
好適には、排気浄化装置１０には温度調整装置３６が設けられる。温度調整装置３６は、第２吸収液２８の温度を調整するものである。上述のように、吸収液は温度特性を有しているところ、温度調整装置３６は、第２吸収液２８がより好適に硝酸を吸収できるように、つまり、より硝酸吸収率が高くなるように、第２吸収液２８の温度を調節する。
【００３６】
本実施形態では、第２吸収液２８として水が用いられており、後述のように、水は７０℃未満で比較的高い硝酸吸収率を示す。したがって、本実施形態では、温度調整装置３６として、水が７０℃以上となるのを防ぐために、冷却装置（ラジエータなど）が用いられる。当該冷却装置は、少なくとも内燃機関１２が動作している間は常時第２吸収液２８を冷却する。
【００３７】
図２は、第１吸収装置１６の構造例を示す概略図である。図２（ａ）には、本実施形態で用いられる第１吸収装置１６の構造例が示されており、図２（ｂ）にはその変形例が示されている。
【００３８】
図２（ａ）に示された第１吸収装置１６ａは、気液接触部４０を含んで構成されている。気液接触部４０は、内燃機関１２からの排気を第１吸収液１８（図２（ａ）において不図示）に接触させて、排気中の硝酸を第１吸収液１８に吸収させるものである。第１吸収装置１６ａにおいては、第１吸収液１８は気液接触部４０内に設けられた貯留部に貯留されている。
【００３９】
内燃機関１２からの排気と第１吸収液１８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４０内において排気流路と第１吸収液１８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１８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。気液接触部４０内に貯留された第１吸収液１８は、内燃機関１２からの排気中の硝酸を吸収するにつれ、その硝酸濃度が高まっていく。なお、気液接触部４０における排気に対する第１吸収液１８の接触量は適宜設定されてよい。
【００４０】
第１吸収装置１６ａにおいては、気液接触部４０内あるいはその外側近傍に再生装置２２が設けられている。また、濃度センサ３２は気液接触部４０内に設けられている。また、気液接触部４０の排出口には、気液接触部４０からの排出流路を切り替える弁４２が設けられている。弁４２は、位置４２ａと４２ｂとの間で切り替え可能である。内燃機関１２からの排気が第１吸収装置１６ａに流通しているときは、弁４２は位置４２ａにあり、気液接触部４０からの排気は排気管２０へ流れる。再生装置２２による再生処理中においては、弁４２は位置４２ｂにあり、第１吸収液１８から分離された分離硝酸は分離硝酸流路２４へ流れる。弁４２の位置の切り替えは制御部３４から送信される指示信号に基づいて行ってよい。このように、第１吸収装置１６ａにおいては、気液接触部４０の排出流路の一部が、内燃機関１２からの排気の流路と分離硝酸の流路とで共用されている。
【００４１】
また、第１吸収装置１６としては、図２（ｂ）に示すような構造も採用することができる。図２（ｂ）に示された第１吸収装置１６ｂにおいては、第１吸収液１８を貯留する貯留部４４が気液接触部４０の外に設けられたセパレート構造となっている。
【００４２】
第１吸収装置１６ｂにおいては、貯留部４４に貯留された第１吸収液１８がポンプ４６により気液接触部４０に汲み上げられる。そして、気液接触部４０内において第１吸収液１８は内燃機関１２からの排気中の硝酸に接触させられる。気液接触部４０内において硝酸を吸収した第１吸収液１８は、貯留部４４に戻される。このように、第１吸収液１８は、貯留部４４と気液接触部４０との間を循環する。当該循環により、第１吸収液１８の硝酸濃度が高まっていく。
【００４３】
第１吸収装置１６ｂにおいては、貯留部４４内あるいはその外側近傍に再生装置２２が設けられている。また、第１吸収液１８の硝酸濃度を計測するための濃度センサ３２は貯留部４４内に設けられている。第１吸収装置１６ｂにおいては、分離硝酸が排出される分離硝酸流路２４は、貯留部４４に接続されている。つまり、第１吸収装置１６ｂにおいては、内燃機関１２からの排気の流路と分離硝酸の流路とで共用部分がない。
【００４４】
なお、図２には、第１吸収装置１６の代表的な例を示したが、第１吸収装置１６としては、その他の構造の装置を用いることができる。
【００４５】
第２吸収装置２６としては、例えば図２（ｂ）に示された第１吸収装置１６ｂと同様の構造を採用することができる。そのため、第２吸収装置２６の基本的な構造の説明は省略する。もちろん、第２吸収装置２６としては、分離硝酸を第２吸収液２８に好適に吸収させることが可能であれば、どのような構造を有していてもよい。第２吸収装置２６においては、温度センサ３０は、気液接触部内あるいはその近傍に設けられ、分離硝酸との接触位置における第２吸収液２８の温度を検出する。また、気液接触部内あるいはその外側近傍に、温度調整装置３６が設けられる。
【００４６】
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。イオン液体は、２０℃〜１２０℃の範囲において、安定した硝酸吸収率となっており、いずれの温度においても少なくとも５０％以上の硝酸吸収率となっている。一方、水は約７０℃未満の温度においては硝酸吸収率が６０％以上となっており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している。つまり、イオン液体は好適に硝酸を吸収できる温度範囲が比較的広く、水は好適に硝酸を吸収できる温度範囲が比較的狭いということが言える。
【００４７】
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。
【００４８】
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。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。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。
【００４９】
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。
【００５０】
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による再生装置２２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。
【００５１】
ステップＳ１０において、制御部３４は、第１吸収装置１６に内燃機関１２からの排気が流通されているか否かを判断する。排気浄化装置１０においては、内燃機関１２からの排気は改質装置１４を介して全て第１吸収装置１６へ流通される。したがって、制御部３４は内燃機関１２の動作状態を検出し、内燃機関１２が動作していれば内燃機関１２からの排気が第１吸収装置１６へ流通していると判断し、内燃機関１２が停止していれば内燃機関１２からの排気が第１吸収装置１６へ流通されていない、と判断する。
【００５２】
ステップＳ１０で第１吸収装置１６に内燃機関１２からの排気が流通されている場合は、再度ステップＳ１０の処理を繰り返す。つまり、制御部３４は、内燃機関１２からの排気が第１吸収装置１６を流通しなくなるまで待機する。
【００５３】
第１吸収装置１６に内燃機関１２からの排気が流通されていない場合、ステップＳ１２において、制御部３４は、第１吸収液１８の硝酸濃度が第１濃度閾値以上であり、且つ、第２吸収液２８の温度が所定範囲内であるか否かを判定する。
【００５４】
ステップＳ１２における条件を満たさない場合、再度ステップＳ１０に戻る。つまり、制御部３４は、第１吸収装置１６に内燃機関１２からの排気が流通していない、第１吸収液１８の硝酸濃度が第１濃度閾値以上である、第２吸収液２８の温度が所定範囲内である、という３つの条件を満たすまで待機する。
【００５５】
ステップＳ１２における条件を満たす場合、ステップＳ１４において、制御部３４は、再生装置２２に対して第１吸収液１８の再生処理の開始を指示する。再生装置２２は当該指示に従って動作を開始する。当該再生処理により、第１吸収液１８に吸収された硝酸は第１吸収液１８から分離される。分離硝酸は、第２吸収装置２６へ流通させられ、第２吸収装置２６において第２吸収液２８に吸収される。
【００５６】
ステップＳ１６において、再生装置２２が再生処理を継続しつつ、制御部３４は、第１吸収液１８の硝酸濃度が、第１濃度閾値よりも小さい第２濃度閾値以上であり、且つ、第２吸収液２８の温度が所定範囲内であるか否かを判定する。
【００５７】
当該条件を満たす場合は再度ステップＳ１６の処理を行う。つまり、制御部３４は、第１吸収液１８の硝酸濃度及び第２吸収液２８の温度のモニタを続ける。そして、第１吸収液１８の硝酸濃度及び第２吸収液２８の温度が上記条件を満たさなくなるまで、再生装置２２は第１吸収液１８の再生処理を継続する。
【００５８】
ステップＳ１６で当該条件を満たさなくなった場合は、ステップＳ１８において、制御部３４は、再生装置２２に再生処理の停止指示を送信し、それを受けた再生装置２２は第１吸収液１８の再生処理を停止させる。
【００５９】
以上の通り、本実施形態によれば、第１吸収液１８として物理吸収型のイオン液体が用いられるため、イオン液体に吸収された硝酸を再生処理によって分離することができる。そして、第１吸収液１８の再生処理によって生じた分離硝酸は、第２吸収装置２６において第２吸収液２８に吸収されるため、分離硝酸が意図せず排気浄化装置１０外に放出されてしまうことがない。そして、第２吸収液２８に吸収された分離硝酸は、適切な方法で処理されることができる。
【００６０】
本実施形態では、第２吸収装置２６には、内燃機関１２からの排気の排出経路上にないため、当該排気が流通されない。よって、第２吸収液２８は、その温度の変動要因が少なく、その温度が比較的安定している。つまり、第２吸収液２８の温度制御がし易くなっている。したがって、第２吸収液２８としては、硝酸を好適に吸収可能な温度範囲が比較的狭いものの、非常に安価な液体である水などを用いることができる。また、第２吸収液２８としての水の温度の変動量が小さい、つまり高温になりにくいためその蒸発量も低減される。
【００６１】
本実施形態では、第２吸収液２８の温度に基づいて第１吸収液１８の再生処理が開始あるいは停止させられる。例えば、外気温が高い、あるいは長時間分離硝酸と第２吸収液２８との接触が行われたなどの要因により、第２吸収液２８の温度が変動し、硝酸吸収率の低い領域となっている場合も考えられる。このような場合、第２吸収液２８は好適に硝酸を吸収できないため、本実施形態では、第１吸収液１８の再生処理を行わない。したがって、ステップＳ１２における所定範囲としては、第２吸収液２８の硝酸吸収率が最も優れている温度範囲が設定される。本実施形態では、第２吸収液２８として水が用いられ、図３に示すように、水の硝酸吸収率は、約７０℃未満において優れているため、当該所定範囲として７０℃未満が設定される。
【００６２】
本実施形態では、温度調整装置３６も設けられているため、第２吸収液２８の硝酸吸収率が高くなる好適な温度、つまり上記所定範囲内の温度に第２吸収液２８の温度を維持すること、あるいは第２吸収液２８の温度変動を抑えることができる。これにより、第２吸収液２８を再生装置２２の再生処理が可能となる条件に維持するとともに、第２吸収液２８がより好適に分離硝酸を吸収できるようにする。なお、第２吸収液２８の温度を所定範囲内に維持できる環境であれば、第２吸収液２８の温度に関わらず第１吸収液１８の再生処理を行うようにしてもよい。
【００６３】
本実施形態では、第１吸収装置１６において、気液接触部４０の排出流路の一部が、内燃機関１２からの排気の流路と分離硝酸の流路とで共用されている（図２（ａ）参照）。したがって、本実施形態においては、第１吸収装置１６に内燃機関１２からの排気が流通しているときには第１吸収液１８の再生処理を行わない。これにより、内燃機関１２からの排気が分離硝酸流路２４に流通することなく適切に排気管２０に排出されるとともに、分離硝酸が排気管２０に流通することなく適切に分離硝酸流路２４に排出される。内燃機関１２からの排気が吸収液の温度変動の主要因であるところ、内燃機関１２からの排気が第２吸収装置２６に流通することを防止することで、第２吸収液２８の温度の変動を防止できる。なお、第１吸収装置１６の構造として例えば図２（ｂ）に示す構造、つまり内燃機関１２からの排気の流路と分離硝酸の流路とで共用部分がない場合は、内燃機関１２からの排気が分離硝酸流路２４へ流通することもなく、また分離硝酸が排気管２０へ流通することもないため、第１吸収装置１６に内燃機関１２からの排気が流通しているか否かに関わらず第１吸収液１８の再生処理を行うようにしてもよい。
【００６４】
また、本実施形態では、第１吸収液１８の硝酸濃度に基づいて第１吸収液１８の再生処理が開始あるいは停止させられる。第１吸収液１８にほとんど硝酸が吸収されていないときに再生処理を行うと、再生処理の効果がほとんど得られないばかりか、再生装置２２を動作させるためのエネルギを無駄に消費することにもなる。したがって、本実施形態では、第１吸収液１８の硝酸濃度が第１濃度閾値以上となったときに第１吸収液１８の再生処理を開始し、第１吸収液１８の硝酸濃度が第２濃度閾値未満となったとき第１吸収液１８の再生処理を停止する。ここで、第１濃度閾値は、再生装置２２の再生能力（再生速度）などに基づいて、再生装置２２の再生能力が十分に発揮し得る程度の硝酸濃度が設定されてよい。また、第１濃度閾値の設定には、第１吸収液の量や内燃機関１２から排出される窒素酸化物の量なども考慮されてよい。第１濃度閾値としては、例えば５０％以上の値が設定される。一方、第２濃度閾値は、再生処理停止のトリガとなる閾値であるため、例えば１〜１０％の値が設定される。なお、第１吸収液１８の硝酸濃度に関わらず第１吸収液１８の再生処理を行うようにしてもよい。
【００６５】
また、本実施形態では、第１吸収液１８の硝酸濃度及び第２吸収液の温度に基づいて第１吸収液１８の再生処理の開始あるいは停止を行っていたが、いずれか一方の条件のみに基づいて再生処理を開始あるいは停止するようにしてもよい。
【００６６】
なお、排気浄化装置１０によれば、第１吸収液１８が再生可能であることから、第１吸収液１８の量を少なくしても長時間に亘って内燃機関１２からの排気中の硝酸を吸収可能となる。特に、第１吸収液１８として利用されるイオン液体は比較的高価であるため、その量を減らすことはコストの観点からも有益である。一方、第２吸収液としては比較的安価な水などを利用できるため、コストを抑制しつつ第２吸収液２８の量を増加させることができる。第２吸収液の量を増加させることで、第２吸収液２８に吸収可能な分離硝酸の量が増え、より長時間に分離硝酸を吸収可能となる。つまり、第２吸収液２８を交換することなくより長い時間第１吸収液１８の再生処理を行うことができる。これは、第２吸収液２８の交換の頻度を低下させる。
【００６７】
＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態に係る排気浄化装置６０の構成概略図である。図５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６０において、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図１と同じ図面番号を付し、当該構成要素における第１実施形態と同様の機能についての説明は省略する。また、第２実施形態においても、第１吸収液１８はイオン液体であり、第２吸収液２８は水である。
【００６８】
排気浄化装置６０においては、第１吸収装置１６の後段において、第１吸収装置１６が排出する硝酸吸収後の排気と分離硝酸が共通の流路に流れるものである。具体的には、第１吸収装置１６からの排気及び分離硝酸はいずれも排気管６２に排出される。排気管６２の途中にはバルブ６４が設けられている。
【００６９】
バルブ６４は、第１吸収装置１６からの排気及び分離硝酸の流路を切り替えるものである。具体的には、排気及び分離硝酸の流路を、第２吸収装置２６への流路である排気管６２ａ又は排気出口へ排出される流路である排気管６２ｂのいずれかに切り替える。バルブ６４による流路の切り替えは、制御部３４から送信される指示信号に基づいて行う。
【００７０】
図６には、第２実施形態おける第１吸収装置１６の構造例が示されている。図６に示される通り、第２実施形態で用いられる第１吸収装置１６ｃは、図２（ａ）に示す第１吸収装置１６ａと同様の構造を有しているが、気液接触部４０の排出口に弁は設けられない。
【００７１】
排気浄化装置６０によれば、第１に、第１実施形態に係る排気浄化装置１０と同様の処理を行うことができる。まず、第１吸収装置１６に内燃機関１２からの排気が流通しているとき（内燃機関１２の動作中）は、制御部３４は、第１吸収装置１６からの排気を排気管６２ｂへ流通させるようバルブ６４を切り替えさせる。これにより、第１吸収装置１６からの排気は第２吸収装置２６をバイパスして排気出口へ排出される。次に、内燃機関１２からの排気が流通していないときであって、第１吸収液１８の硝酸濃度が第１濃度閾値以上であり、且つ、第２吸収液２８の温度が所定範囲内であるときは、再生装置２２は第１吸収液１８の再生処理を行う。このとき、制御部３４は、第１吸収装置１６から排出される分離硝酸を排気管６２ａへ流通させるようバルブ６４を切り替えさせる。これにより、分離硝酸が第２吸収装置２６へ流通され第２吸収液２８に吸収される。
【００７２】
第２に、第２吸収装置２６を内燃機関１２からの排気中の硝酸を吸収する装置として利用することもできる。この場合は、第１吸収装置１６に内燃機関１２からの排気が流通しているとき（内燃機関１２の動作中）に、制御部３４が、第１吸収装置１６からの排気を排気管６２ａへ流通させるようバルブ６４を切り替えさせることで、内燃機関１２からの排気が第１吸収装置１６及び第２吸収装置２６を流通することになる。内燃機関１２からの排気を２つの吸収装置に流通させることで、より多くの量の硝酸を吸収することができる。なお、この場合においても、第２吸収液２８の温度に基づいて、内燃機関１２からの排気を第２吸収液２８に接触させるか否かを判断してもよい。例えば、第２吸収液２８の温度が７０℃以上のときは、水の硝酸吸収率が低いため排気を第２吸収液２８に接触させる意義が少ないため、水の温度が７０℃以上のときは、排気管６２ｂを介して第１吸収装置１６からの排気を直接排気出口へ排出するようにしてもよい。また、これにより水の温度が７０℃以上に維持されることを防ぎ、水の蒸発量を低減させることができる。このように、第１実施形態においては、内燃機関１２からの排気が第１吸収装置１６を流通しているときは第２吸収装置２６が何もしていなかったところ、第２実施形態によれば、内燃機関１２からの排気が第１吸収装置１６を流通しているときにも第２吸収装置２６を好適に利用することができる。
【００７３】
＜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において、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図１と同じ図面番号を付し、当該構成要素における第１実施形態と同様の機能についての説明は省略する。
【００７４】
排気浄化装置７０においては、内燃機関１２からの排気に含まれる硝酸を吸収するための吸収装置が、当該排気の流路に対して並列に２つ（第１吸収装置１６及び第３吸収装置７２）設けられている。内燃機関１２からの排気は、２つの吸収装置へ接続される排気管７４に排気される。排気管７４の途中にはバルブ７６が設けられている。
【００７５】
バルブ７６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、排気の流路を、第１吸収装置１６への流路である排気管７４ａ又は第３吸収装置７２への流路である排気管７４ｂのいずれかに切り替える。バルブ７６による流路の切り替えは、制御部３４から送信される指示信号に基づいて行う。
【００７６】
第３吸収装置７２は、第１吸収装置１６と同一の構造を有している。本実施形態における第１吸収装置１６及び第３吸収装置７２は図２（ａ）に示す構造を有する。つまり、内燃機関１２からの排気と分離硝酸の流路が一部共用されている構造である。また、第３吸収装置７２は、第１吸収装置１６と同じく第１吸収液１８ｂとしてイオン液体を有している。なお、本実施形態においても、第２吸収液２８は水である。
【００７７】
排気浄化装置７０には、再生装置が２つ設けられる。具体的には、第１吸収装置１６が有する第１吸収液１８ａの再生処理を行う再生装置２２ａ、及び第３吸収装置７２が有する第１吸収液１８ｂの再生処理を行う再生装置２２ｂが設けられる。
【００７８】
排気浄化装置７０には、濃度センサも２つ設けられる。具体的には、第１吸収装置１６が有する第１吸収液１８ａの硝酸濃度を検出する濃度センサ３２ａ、及び第３吸収装置７２が有する第１吸収液１８ｂの硝酸濃度を検出する濃度センサ３２ｂが設けられる。
【００７９】
排気浄化装置７０において、内燃機関１２からの排気の流路の切り替えは以下のように行う。まず、第１吸収液１８ａ及び１８ｂの双方の硝酸濃度が、予め定められ記憶部に記憶された第３濃度閾値未満である場合は、優先的に第１吸収装置１６に内燃機関１２からの排気が流通されるように定めておく。第１吸収液１８ａの硝酸濃度が第３濃度閾値以上となった場合は、バルブ７６を切り替え、内燃機関１２からの排気を第３吸収装置７２に流通させる。後述のように、この間に第１吸収液１８ａの再生処理が行われる。第１吸収液１８ｂの硝酸濃度が第３濃度閾値以上となった場合は、バルブ７６を切り替え、内燃機関１２からの排気を再度第１吸収装置１６に流通させる。以上の処理を繰り返す。なお、本実施形態では、第３濃度閾値として、第１実施形態において説明した第１濃度閾値と同一の値が設定されるが、第３濃度閾値としては、第１濃度閾値以上の値が設定されてもよい。
【００８０】
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による再生装置２２ａ及び２２ｂ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。
【００８１】
ステップＳ３０において、温度センサ３０が検出した第２吸収液２８の温度が所定範囲内であるか否かを判定する。第２吸収液２８の温度が所定範囲内でない場合、再度ステップＳ３０に戻る。つまり、制御部３４は、第２吸収液２８の温度が所定範囲内となるまで待機する。
【００８２】
第２吸収液２８の温度が所定範囲内である場合、ステップＳ３２において、制御部３４は、いずれの吸収装置に内燃機関１２からの排気が流通されているかを判断する。制御部３４は自らがバルブ７６に対して切り替え指示信号を送信するため、バルブ７６の現在の状態を示す情報を有している。制御部３４は、バルブ７６の状態を示す情報に基づいて、排気が流通されている吸収装置を識別する。
【００８３】
内燃機関１２からの排気が第３吸収装置７２に流通されている場合、ステップＳ３４において、制御部３４は、排気が流通されていない第１吸収装置１６が有する第１吸収液１８ａの硝酸濃度が第１濃度閾値以上であるか否かを判定する。第１吸収液１８ａの硝酸濃度が第１濃度閾値未満である場合はステップＳ３０に戻る。
【００８４】
第１吸収液１８ａの硝酸濃度が第１濃度閾値以上である場合は、ステップＳ３６において、制御部３４は、再生装置２２ａに対して第１吸収液１８ａの再生処理の開始を指示する。再生装置２２ａは当該指示に従って動作を開始する。当該再生処理により、第１吸収液１８に吸収された硝酸は第１吸収液１８ａから分離される。分離硝酸は、第２吸収装置２６へ流通させられ、第２吸収装置２６において第２吸収液２８に吸収される。
【００８５】
ステップＳ３８において、再生装置２２ａが再生処理を継続しつつ、制御部３４は、第１吸収液１８ａの硝酸濃度が、第１濃度閾値よりも小さい第２濃度閾値以上であり、且つ、第２吸収液２８の温度が所定範囲内であるか否かを判定する。
【００８６】
当該条件を満たす場合は再度ステップＳ３８の処理を行う。つまり、制御部３４は、第１吸収液１８ａの硝酸濃度及び第２吸収液２８の温度のモニタを続ける。そして、第１吸収液１８ａの硝酸濃度及び第２吸収液２８の温度が上記条件を満たさなくなるまで、再生装置２２ａは第１吸収液１８ａの再生処理を継続する。
【００８７】
ステップＳ３８で当該条件を満たさなくなった場合は、ステップＳ４０において、制御部３４は、再生装置に再生処理の停止指示を送信し、それを受けた再生装置は再生処理を停止させる。
【００８８】
ステップＳ３２において内燃機関１２からの排気が第１吸収装置１６に流通されていると判断された場合、ステップＳ４２に進む。ステップＳ４２〜Ｓ４６、及びＳ４０においては、再生処理対象及び濃度閾値との比較対象が第１吸収液１８ａから第１吸収液１８ｂに変更されるだけで、その処理内容はステップＳ３４〜Ｓ４０の処理と同様であるため、その説明は省略する。
【００８９】
以上の通り、本実施形態によれば、内燃機関１２からの排気の流路に第１吸収装置１６及び第３吸収装置７２が並列に設けられ、再生装置２２は、これらのうち、内燃機関１２からの排気が流通されていない吸収装置が有する第１吸収液１８に対して再生処理を行う。例えば、第１吸収装置１６に内燃機関１２からの排気が流通されているとき、再生装置２２ｂは排気が流通されていない第３吸収装置７２の第１吸収液１８ｂに対して再生処理を行う。第１吸収液１８ａの硝酸濃度が第３濃度閾値以上になった場合は、内燃機関１２からの排気は第３吸収装置７２に流通され、排気中の硝酸は再生済みの第１吸収液１８ｂに好適に吸収される。その間に再生装置２２ａが第１吸収液１８ａに対して再生処理を行う。そして、第１吸収液１８ｂの硝酸濃度が第３濃度閾値以上になった場合は、内燃機関１２からの排気は再度第１吸収装置１６に流通され、排気中の硝酸は再生済みの第１吸収液１８ａに好適に吸収される。
【００９０】
このように、排気浄化装置７０においては、一方の吸収装置において内燃機関１２からの排気中の硝酸の吸収処理が行われ、それと同時並行して他方の吸収装置の吸収液の再生処理を行う。これにより、第２吸収装置２６への排気の流通を防止しつつ、内燃機関１２が連続的に動作した場合、つまり長時間連続した排気が排出される場合であっても、好適に排気中の硝酸の吸収処理を行いながら第１吸収液１８ａ又は１８ｂの再生処理を行うことができる。
【００９１】
なお、例えば第１吸収液１８ａの再生処理の最中に第１吸収液１８ｂの硝酸濃度が第３硝酸濃度以上となったことで内燃機関１２からの排気が第１吸収装置１６に流通させられた場合は、第１吸収液１８ａの再生処理を直ちに停止させる。
【００９２】
本実施形態では、内燃機関１２からの排気の流路に２つの吸収装置が並列に設けられていたが、３以上の吸収装置を並列に設けるようにしてもよい。この場合であっても、複数の吸収装置のうち、内燃機関１２からの排気が流通されていない吸収装置が有する吸収液に対して再生処理を行う。
【００９３】
また、本実施形態のように、内燃機関１２からの排気中の硝酸を吸収する吸収装置が並列に複数設けられた場合、１つの再生装置において複数の吸収装置が有する複数の吸収液を再生するようにしてもよい。この場合、各吸収装置から吸収液が再生装置に送られて再生処理が行われる。再生済みの吸収液は各吸収液へ戻される。この態様によれば、吸収装置毎に再生装置２２を設ける必要がなくなり、コストの低減が実現される。
【符号の説明】
【００９４】
１０，６０，７０  排気浄化装置、１２  内燃機関、１４  改質装置、１６  第１吸収装置、１８，１８ａ，１８ｂ  第１吸収液、２０  排気管、２２  再生装置、２４  分離硝酸流路、２６  第２吸収装置、２８  第２吸収液、３０  温度センサ、３２  濃度センサ、３４  制御部、３６  温度調整装置、６４，７６  バルブ、７２  第３吸収装置。
【図１】
2016169612.tif 000003
【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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