排ガスのダスト除去装置及び方法
【課題】排ガスの温度に拘わらず簡単な構成にして効率よく連続的にダスト除去を行うことの可能な排ガスのダスト除去装置を提供する。
【解決手段】ディーゼルエンジン(1)から延びる排気通路(2)に脱硝触媒装置(8)の排気上流側に位置して排ガス中に含まれるダストを遠心分離するサイクロン(10)を設け、該サイクロンで回収したダストを排出するようにした。
【解決手段】ディーゼルエンジン(1)から延びる排気通路(2)に脱硝触媒装置(8)の排気上流側に位置して排ガス中に含まれるダストを遠心分離するサイクロン(10)を設け、該サイクロンで回収したダストを排出するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンにおける排ガスのダスト除去装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排ガスには窒素酸化物（ＮＯx）が含有されており、規制強化に伴って脱硝装置の適用が検討されている。脱硝装置としては、触媒を用いた接触還元法による脱硝反応を用いるものが有望である。
しかしながら、ディーゼルエンジンの排ガスには、煤などの固形分やＳＯＦ（溶解性有機物質）などのダストが含まれており、このダストが脱硝装置の触媒表面に付着すると触媒性能の低下を引き起こすという問題がある。そこで、排ガス中のダストを除去するために、車両用ディーゼルエンジンではＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を用いた除去が行なわれている。
【０００３】
そして、触媒機能を持つセラミックフィルタにて煤を捕集し、捕集した煤による圧力損失増加を回避するために、５００℃以下の高温にて燃焼処理してセラミックフィルタを再生する方法が提案されている（特許文献１参照）。
また、ダストを帯電させることで電気的に集塵する電機集塵方法も提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３０９１５１号公報
【特許文献２】特開２０００−１３０２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ディーゼルエンジンの排ガスに含まれるダストを例えばセラミックフィルタ等を含むＤＰＦにより除去する場合、特許文献１に示すようにＤＰＦに堆積したダストを高温で燃焼除去もしくは所謂逆洗で除去することが必要であり、ＤＰＦの連続再生、即ち連続的なダスト除去ができないという問題がある。例えば、排ガス通路を２系統に分け、２系統の排ガス通路にそれぞれＤＰＦを設置することも考えられるが、ＤＰＦの再生と使用とを交互に繰り返して運用しなければならず、例えば舶用ディーゼルエンジンでは船舶内に排ガス通路を２系統設ける十分なスペースが無く、好ましいことではない。
【０００６】
また、特許文献２に示すような電気集塵方法や洗浄集塵方法では、排ガス温度を一度２００℃以下程度の低温まで低減することが望ましく、その場合、下流に設置する脱硝触媒の運転温度までガス温度を再加熱することが必要になり、システムが複雑になるという問題がある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、排ガスの温度に拘わらず簡単な構成にして効率よく連続的にダスト除去を行うことの可能な排ガスのダスト除去装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の排ガスのダスト除去装置は、ディーゼルエンジンから延びる排気通路に介装された脱硝触媒装置と、前記排気通路の前記脱硝触媒装置の排気上流側に介装されたサイクロンとを備え、前記サイクロンは、排ガス中に含まれるダストを遠心分離するものであって、該ダストを排出するダスト排出手段を有することを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、前記排気通路は、第１の排気通路と該第１の排気通路に対し分岐合流する第２の排気通路からなるとともに、さらにターボチャージャと熱交換器とを備え、前記ターボチャージャ及び前記熱交換器は前記ターボチャージャが排気上流側となるよう前記第１の排気通路に介装される一方、前記サイクロン及び前記脱硝触媒装置は前記第２の排気通路に介装されてなり、前記第２の排気通路は前記第１の排気通路に対し前記熱交換器の排気上流側から分岐して前記熱交換器の排気下流側で合流し、前記第２の排気通路と前記第１の排気通路との分岐部には切換調整弁が介装されているのがよい。
【０００９】
また、前記サイクロンは複数からなり、該複数のサイクロンに対応して排ガスの流通と遮断を開閉により行う複数の切換弁と、該複数の切換弁の各々を開閉制御する制御手段とを備え、前記排気通路は、前記脱硝触媒装置の排気上流側で前記複数のサイクロンに対応した複数の分岐通路に並列に分岐し、該分岐通路にそれぞれ前記サイクロン及び前記切換弁を有し、前記制御手段は、前記ディーゼルエンジンの負荷を検出する負荷検出手段を含み、該負荷検出手段により検出された負荷に応じて前記複数の切換弁のうち開弁する切換弁の数を制御するのが好ましい。
【００１０】
また、本発明の排ガスのダスト除去方法は、ディーゼルエンジンから延びる排気通路に脱硝触媒装置を有し、前記排気通路の前記脱硝触媒装置の排気上流側に排ガス中に含まれるダストを遠心分離するとともに該ダストを排出するダスト排出手段を有する複数のサイクロンと該複数のサイクロンに対応して排ガスの流通と遮断を開閉により行う複数の切換弁とを備え、前記排気通路が、前記脱硝触媒装置の排気上流側で前記複数のサイクロンに対応した複数の分岐通路に並列に分岐し、該分岐通路にそれぞれ前記サイクロン及び前記切換弁を有してなる排ガスのダスト除去装置を用いた排ガスのダスト除去方法であって、前記ディーゼルエンジンの負荷を検出し、該検出された前記ディーゼルエンジンの負荷に応じて、前記複数の切換弁のうち開弁する切換弁の数を制御し、前記複数のサイクロンのうち排ガスが流通するサイクロンの数を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の排ガスのダスト除去装置によれば、ディーゼルエンジンから延びる排気通路に脱硝触媒装置の排気上流側に位置して排ガス中に含まれるダストを遠心分離するサイクロンを設け、該サイクロンで回収したダストを排出するダスト排出手段を有してなるので、排ガスの温度に拘わらず簡単な構成にして連続的にダスト除去を行うことができ、脱硝触媒装置の触媒性能の低下を防止することができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい排ガスのダスト除去装置及び方法によれば、複数のサイクロンと複数の切換弁を設け、これら複数のサイクロンと複数の切換弁の各々を脱硝触媒装置の排気上流側の複数の分岐通路にそれぞれ設け、ディーゼルエンジンの負荷に応じて、複数の切換弁のうち開弁する切換弁の数を制御して複数のサイクロンのうちの排ガスが流通するサイクロンの数を変更するようにしたので、ディーゼルエンジンの負荷に拘わらず全負荷範囲で、排ガスの温度に拘わらず簡単な構成にして連続的に効率よく安定的にダスト除去を行うことができ、脱硝触媒装置の触媒性能の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施例に係る排ガスのダスト除去装置を示す概略図である。
【図２】サイクロンの正面図（ａ）、上視図（ｂ）を示す概略図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る排ガスのダスト除去装置を示す概略図である。
【図４】本発明の第３実施例に係る排ガスのダスト除去装置を示す概略図である。
【図５】本発明の第４実施例に係る排ガスのダスト除去装置を示す概略図である。
【図６】本発明の第５実施例に係る排ガスのダスト除去装置の第２排気通路を示す概略図である。
【図７】サイクロンにおける排ガスの処理ガス流量比に対する排ガスの圧力損失比dＰ／dＰ0及び除去可能なダストの最小分離粒子径比ｄ／ｄ0の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
［第１実施例］
図１は本発明の第１実施例に係る排ガスのダスト除去装置を示す概略図である。
本発明の第１実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、同図に示すように、ディーゼルエンジン１の第１排気通路２にターボチャージャ４が配設され、ターボチャージャ４の排気下流側にエコノマイザー（熱交換器）６が介装されている。ターボチャージャ４は、排ガスの圧力でタービンを回転させることでコンプレッサを同期回転させ、吸気の過給により吸気量を増加させて吸気効率を高める過給機である。また、エコノマイザー６は、熱交換により排ガスの熱を回収して有効利用するための装置である。
【００１５】
なお、ディーゼルエンジン１は、車両用であっても船舶用であってもよく、これらの用途に限定されるものではない。
そして、同図に示すように、第１排気通路２のターボチャージャ４の排気下流部分からは分岐してエコノマイザー６を迂回するようにして、即ち第１排気通路２に対しエコノマイザー６の排気上流側から分岐してエコノマイザー６の排気下流側で合流するようにして第２排気通路３が延びており、第２排気通路３には、脱硝触媒装置８が介装され、さらに脱硝触媒装置８の排気上流側にはサイクロン１０が介装されている。脱硝触媒装置８は、還元剤として尿素を添加することで排ガス中の窒素酸化物（ＮＯx）を脱硝反応により還元除去する装置であり、運転温度は約３５０℃である。
【００１６】
サイクロン１０は、図２に概略図を示すように、排ガスを筒内で旋回させる構成の装置である。図２（ａ）はサイクロン１０の正面図、図２（ｂ）はサイクロン１０の上視図である。同図に示すように、サイクロン１０は、サイクロン本体１２の上部に位置して排ガスをサイクロン本体１２に導入する導入口１４と排ガスをサイクロン本体１２から排出する排出口１６とが設けられ、サイクロン本体１２の下部に位置してダスト捕集瓶（ダスト排出手段）１８が設けられて構成されている。
【００１７】
なお、第１排気通路２と第２排気通路３との排気上流側の分岐部には、排ガスの第１排気通路２への流通と第２排気通路３への流通とを調整する切換調整弁２０が介装されている。切換調整弁２０は例えば電磁弁であり、切換調整弁２０は切換を制御するための電子コントロールユニット（図示せず）に電気的に接続されている。
このような構成により、本発明の第１実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、例えばディーゼルエンジン１の運転状態に応じて、制御装置により切換調整弁２０が切換制御され、排ガスが第１排気通路２へ流通するように切換調整弁２０が切り換えられると、エコノマイザー６により排ガスの熱が回収される。一方、排ガスが第２排気通路３へ流通するように切換調整弁２０が切り換えられると、排ガスはサイクロン１０を経て脱硝触媒装置８に流れ、ＮＯxが還元除去される。
【００１８】
サイクロン１０では、導入口１４から導入された排ガスがサイクロン本体１２の内壁面に沿って排ガスの流速に応じて旋回し、排ガス中の煤などの固形分やＳＯＦ（溶解性有機物質）などのダストが遠心分離される。遠心分離されたダストは、サイクロン本体１２の漏斗状の内壁面を下降してダスト捕集瓶１８に捕集される。捕集瓶１８に捕集されたダストは、適宜、例えば定期的に回収され、廃棄処理される。一方、ダストが遠心分離された後の排ガスは、排出口１６から排出され第２排気通路３へ戻される。
【００１９】
このようにサイクロン１０において排ガス中のダストが除去されると、排ガス中のダストが脱硝触媒装置８に流入することが抑制され、脱硝触媒装置８の触媒表面にダストが付着し堆積することが防止される。即ち、脱硝触媒装置８の排気上流側にサイクロン１０を設け、サイクロン１０を設けることで、排ガスの温度に拘わらず簡単な構成にして排ガス中のダストを連続的に除去するようにできる。
これより、第１実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、排ガスが第２排気通路３を流れる場合、排ガスがターボチャージャ４とサイクロン１０と脱硝触媒装置８を通過しエコノマイザー６を通らないようにすることで、吸気の過給を行いつつ、圧力損失を低減してディーゼルエンジン１への負担を小さく抑えながら、排ガス中のダストを良好に除去して脱硝触媒装置８の触媒性能の低下を防止することができる。
【００２０】
なお、脱硝触媒装置８に還元剤として添加する尿素は、脱硝反応においてアンモニアに分解している必要があるが、尿素がアンモニアに分解するまでにはある程度の時間を要することから、サイクロン１０の排気上流側で尿素を添加するのがよい。これにより、サイクロン１０内で尿素を十分にアンモニアに分解するようにできる。
また、第１排気通路２や第２排気通路３及びサイクロン１０を断熱材で覆い保温するようにするのがよく、これにより脱硝触媒装置８に流入する排ガスの温度低下を防止することができる。
【００２１】
［第２実施例］
図３は本発明の第２実施例に係る排ガスのダスト除去装置を示す概略図である。
本発明の第２実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、同図に示すように、第１排気通路２のターボチャージャ４の排気下流部分から切換調整弁２０を介して第２排気通路１０３が分岐し、この第２排気通路１０３がエコノマイザー６の排気上流側で第１排気通路２に合流している点が上記第１実施例と相違している。
このような構成により、第２実施例では、排ガスが第２排気通路１０３へ流通するように切換調整弁２０が切り換えられると、排ガスはサイクロン１０を経て脱硝触媒装置８に流れ、ＮＯxが還元除去された後、エコノマイザー６によって排ガスの熱が回収される。
【００２２】
これより、上記第１実施例では、排ガスが第２排気通路３を流れる場合、排ガスはターボチャージャ４とサイクロン１０と脱硝触媒装置８とを通過するだけである一方、第２実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、排ガスが第２排気通路１０３を流れる場合、排ガスはターボチャージャ４とサイクロン１０と脱硝触媒装置８とさらにエコノマイザー６を通過するため、圧力損失が大きくなりディーゼルエンジン１への負担が大きくなる傾向にあるが、吸気の過給を行い排ガスの熱をも良好に回収しつつ、排ガスの温度に拘わらず簡単な構成にして排ガス中のダストを連続的に除去するようにでき、脱硝触媒装置８の触媒性能の低下を防止することができる。
【００２３】
［第３実施例］
図４は本発明の第３実施例に係る排ガスのダスト除去装置を示す概略図である。
本発明の第３実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、同図に示すように、第１排気通路２のディーゼルエンジン１の排気下流部分から切換調整弁２０を介して第２排気通路２０３が分岐し、この第２排気通路２０３がエコノマイザー６の排気上流側で第１排気通路２に合流している点が上記第１、２実施例と相違している。
このような構成により、第３実施例では、排ガスが第２排気通路２０３へ流通するように切換調整弁２０が切り換えられると、排ガスはターボチャージャ４へ流れることなくサイクロン１０を経て脱硝触媒装置８に流れ、ＮＯxが還元除去された後、エコノマイザー６によって排ガスの熱が回収される。
【００２４】
これより、上記第２実施例では、排ガスが第２排気通路１０３を流れる場合、排ガスはターボチャージャ４とサイクロン１０と脱硝触媒装置８とさらにエコノマイザー６を通過するため、圧力損失が大きいのであるが、第３実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、排ガスが第２排気通路２０３を流れる場合、排ガスはサイクロン１０と脱硝触媒装置８とエコノマイザー６だけを通過することになり、吸気の過給は行われないものの、圧力損失を低減してディーゼルエンジン１への負担を小さく抑えながら、排ガスの熱をも良好に回収しつつ、排ガスの温度に拘わらず簡単な構成にして排ガス中のダストを連続的に除去するようにでき、脱硝触媒装置８の触媒性能の低下を防止することができる。
なお、切換調整弁２０の切換度合いを調整することで、排ガスを第２排気通路２０３へ流すとともにターボチャージャ４へ流すようにしてもよく、これにより吸気をある程度まで過給するようにできる。
【００２５】
［第４実施例］
図５は本発明の第４実施例に係る排ガスのダスト除去装置を示す概略図である。
本発明の第４実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、同図に示すように、第１排気通路２のディーゼルエンジン１の排気下流部分から切換調整弁２０を介して第２排気通路３０３が分岐し、この第２排気通路３０３がターボチャージャ４の排気上流側で第１排気通路２に合流している点が上記第１〜３実施例と相違している。
【００２６】
このような構成により、第４実施例では、排ガスが第２排気通路３０３へ流通するように切換調整弁２０が切り換えられると、排ガスはサイクロン１０を経て脱硝触媒装置８に流れ、ＮＯxが還元除去された後、ターボチャージャ４により吸気の過給が行われ、エコノマイザー６によって排ガスの熱が回収される。
これより、上記第３実施例では、排ガスが第２排気通路２０３を流れる場合、排ガスはサイクロン１０と脱硝触媒装置８とエコノマイザー６を通過するだけである一方、第４実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、排ガスが第２排気通路３０３を流れる場合、排ガスはサイクロン１０と脱硝触媒装置８とターボチャージャ４とさらにエコノマイザー６を通過するため、圧力損失が大きくなりディーゼルエンジン１への負担が大きくなる傾向にあるが、吸気の過給を行い排ガスの熱をも良好に回収しつつ、排ガスの温度に拘わらず簡単な構成にして排ガス中のダストを連続的に除去するようにでき、脱硝触媒装置８の触媒性能の低下を防止することができる。
【００２７】
［第５実施例］
本発明の第５実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、図６に示すように、上記第１実施例の第２排気通路３、上記第２実施例の第２排気通路１０３、上記第３実施例の第２排気通路２０３、上記第４実施例の第２排気通路３０３に代えて第２排気通路４０３が採用される。
同図に示すように、第２排気通路４０３は、並列に分岐合流する複数の分岐通路を有して同一処理能力のサイクロン１０が並列に多段に構成され、各分岐通路にそれぞれ排ガスの流通と遮断を行う切換弁３０が介装されて構成されている。これより、第５実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、ディーゼルエンジン１の負荷、即ち当該負荷と相関する排ガス流量に応じて開弁する切換弁３０の数を変え、使用するサイクロン１０の台数を変更するようにしている。
【００２８】
サイクロン１０の１台当たりのダストの処理能力とサイクロン１０の台数については、例えばディーゼルエンジン１の全負荷時の排ガス流量や除去したいダストの粒子径等によって設定され、以下サイクロン１０の１台当たりのダストの処理能力と台数の設定手法について簡単に説明する。
図７を参照すると、所望の排ガス流量を設定値としてサイクロン１０を設計した場合の排ガスの処理ガス流量比に対する排ガスの圧力損失比dＰ／dＰ0及び除去可能なダストの最小分離粒子径比ｄ／ｄ0の関係が示されている。
ここに、圧力損失比dＰ／dＰ0は、処理ガス流量比１．０における圧力損失dＰ0と各処理ガス流量比における圧力損失dＰとの比であり、最小分離粒子径比ｄ／ｄ0は、処理ガス流量比１．０における最小分離粒子径ｄ0と各処理ガス流量比における最小分離粒子径ｄとの比である。
【００２９】
一般に、サイクロンでは粒子径が大きいダストほど分離除去し易いことから、最小のダストの粒子径である最小分離粒子径ｄが小さいほどダスト除去性能が高いと評価するようにしており、同じサイクロンを用いた場合には、処理ガス流量が大きいほど最小分離粒子径ｄは小さくなる。しかしながら、処理ガス流量を大きくすると、サイクロンの圧力損失dＰが増加し、例えば排風機（図示ぜず）の消費動力が大きくなるという欠点がある。
即ち、図７は、このように最小分離粒子径ｄと圧力損失dＰとの間にはトレードオフの関係があり、目標とする最小分離粒子径ｄと圧力損失dＰとの双方を達成するために、処理ガス流量の最適な範囲が存在することを示している。
【００３０】
これより、圧力損失dＰが極力大きくならず除去可能なダストの最小分離粒子径ｄが極力小さくなるように、即ち排ガスの圧力損失dＰが所定の圧力損失の範囲となり且つ所定の粒子径以上のダストの分離性能を有するようにサイクロン１０毎の排ガスの処理ガス流量の変動幅を上記最適な範囲となるよう抑えるのがよく、サイクロン１０の１台当たりのダストの処理能力とサイクロン１０の台数については、許容される排ガスの処理ガス流量の変動幅を上記最適な範囲となるように定め、この許容される排ガスの処理ガス流量の変動幅に応じて適宜設定される。
【００３１】
ここでは、図６に示すように、サイクロン１０は８台に設定されており、第２排気通路４０３は、例えば８本の分岐通路４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ、４０３ｄ、４０３ｅ、４０３ｆ、４０３ｇ、４０３ｈを有し、これら分岐通路４０３ａ〜４０３ｈにそれぞれサイクロン１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈが介装されている。また、これら分岐通路４０３ａ〜４０３ｈにはそれぞれ切換弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０ｈが介装されている。そして、切換弁３０ａ〜３０ｈは、それぞれ電子コントロールユニット（ＥＣＵ：制御手段）５０に電気的に接続されている。
【００３２】
ＥＣＵ５０は、ＣＰＵやメモリから構成されており、少なくともＥＣＵ５０の入力側にはディーゼルエンジン１の負荷情報（エンジン負荷：アクセル開度、エンジン出力等）が入力されるよう構成され（負荷検出手段）、出力側には上述のように切換弁３０ａ〜３０ｈが接続されている。
これにより、第５実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、ディーゼルエンジン１の負荷、即ち排ガス流量に応じて、ＥＣＵ５０により開弁する切換弁３０ａ〜３０ｈが切換制御され、排ガスが流れるサイクロン１０ａ〜１０ｈが適宜選択される。即ち、第５実施例では、ディーゼルエンジン１の負荷に応じて、排ガスの流れるサイクロン１０の台数が１台〜８台の間で可変制御される。
【００３３】
このように、ここでは８台のサイクロン１０ａ〜１０ｈを備えていることから、ディーゼルエンジン１の全負荷、即ち最大排ガス流量を１００％としてこの全負荷を８等分すると、１台のサイクロン１０で１２．５％の負荷、即ち排ガス流量を分担することとなる。これより、ディーゼルエンジン１の負荷がＸ％である場合には、このＸ％を１２．５％で割って小数点以下の端数切り上げした数が排ガスの流れるサイクロン１０の台数となり、この数に応じて、ＥＣＵ５０により開弁する切換弁３０ａ〜３０ｈを切換制御する。
具体的には、ディーゼルエンジン１の負荷Ｘ％が例えば８０％である場合には、８０％／１２．５％＝６．４であって小数点以下の端数切り上げした数は７であり、ＥＣＵ５０により切換弁３０ａ〜３０ｈのうちの切換弁３０ａ〜３０ｇまでの７個を開弁し、切換弁３０ｈについては閉弁し、サイクロン１０ａ〜１０ｈのうちのサイクロン１０ａ〜１０ｇまでの７台に排ガスが流れるようにする。実際、ディーゼルエンジン１の負荷が８０％近傍で変動する場合においては、７台のサイクロン１０ａ〜１０ｇの各々で、例えば、圧力損失dＰを±１５％以内に、最小分離粒子径ｄを８０％〜１１５％の範囲で制御することが可能である。
【００３４】
このように、第５実施例に係る排ガスのダスト除去装置によれば、ディーゼルエンジン１の負荷、即ち排ガス流量に応じて排ガスが流れるサイクロン１０の台数を制御することにより、ディーゼルエンジン１の負荷に拘わらず全負荷範囲で、サイクロン１０により排ガスの圧力損失が大きくならないようにしつつ粒子径の小さなダストを連続的に効率よく安定的に除去するようにできる。
以上で本発明に係る排ガスのダスト除去装置の実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００３５】
例えば、上記実施形態の第５実施例では、サイクロン１０の台数を８台としているが、サイクロン１０の台数は８台に限られるものではなく、上述したように適宜設定すればよい。
また、上記実施形態の第５実施例では、分岐通路４０３ａ〜４０３ｈにおいてサイクロン１０ａ〜１０ｈの排気上流側に切換弁３０ａ〜３０ｈをそれぞれ１つずつ介装するようにしているが、サイクロン１０ａ〜１０ｈの排気下流側にそれぞれ切換弁を設けるようにしてＥＣＵ５０で制御しても良いし、切換弁３０ａ〜３０ｈとは別にサイクロン１０ａ〜１０ｈの排気下流側にもそれぞれ切換弁を介装してこれらをＥＣＵ５０で制御するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１ ディーゼルエンジン
２ 第１排気通路
３、１０３、２０３、３０３、４０３ 第２排気通路
４ ターボチャージャ
６ エコノマイザー
８ 脱硝触媒装置
１０、１０ａ〜１０ｈ サイクロン
１８ ダスト捕集瓶（ダスト排出手段）
２０ 切換調整弁
３０ａ〜３０ｈ 切換弁
５０ 電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
４０３ａ〜４０３ｈ 分岐通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンにおける排ガスのダスト除去装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排ガスには窒素酸化物（ＮＯx）が含有されており、規制強化に伴って脱硝装置の適用が検討されている。脱硝装置としては、触媒を用いた接触還元法による脱硝反応を用いるものが有望である。
しかしながら、ディーゼルエンジンの排ガスには、煤などの固形分やＳＯＦ（溶解性有機物質）などのダストが含まれており、このダストが脱硝装置の触媒表面に付着すると触媒性能の低下を引き起こすという問題がある。そこで、排ガス中のダストを除去するために、車両用ディーゼルエンジンではＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を用いた除去が行なわれている。
【０００３】
そして、触媒機能を持つセラミックフィルタにて煤を捕集し、捕集した煤による圧力損失増加を回避するために、５００℃以下の高温にて燃焼処理してセラミックフィルタを再生する方法が提案されている（特許文献１参照）。
また、ダストを帯電させることで電気的に集塵する電機集塵方法も提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３０９１５１号公報
【特許文献２】特開２０００−１３０２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ディーゼルエンジンの排ガスに含まれるダストを例えばセラミックフィルタ等を含むＤＰＦにより除去する場合、特許文献１に示すようにＤＰＦに堆積したダストを高温で燃焼除去もしくは所謂逆洗で除去することが必要であり、ＤＰＦの連続再生、即ち連続的なダスト除去ができないという問題がある。例えば、排ガス通路を２系統に分け、２系統の排ガス通路にそれぞれＤＰＦを設置することも考えられるが、ＤＰＦの再生と使用とを交互に繰り返して運用しなければならず、例えば舶用ディーゼルエンジンでは船舶内に排ガス通路を２系統設ける十分なスペースが無く、好ましいことではない。
【０００６】
また、特許文献２に示すような電気集塵方法や洗浄集塵方法では、排ガス温度を一度２００℃以下程度の低温まで低減することが望ましく、その場合、下流に設置する脱硝触媒の運転温度までガス温度を再加熱することが必要になり、システムが複雑になるという問題がある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、排ガスの温度に拘わらず簡単な構成にして効率よく連続的にダスト除去を行うことの可能な排ガスのダスト除去装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の排ガスのダスト除去装置は、ディーゼルエンジンから延びる排気通路に介装された脱硝触媒装置と、前記排気通路の前記脱硝触媒装置の排気上流側に介装されたサイクロンとを備え、前記サイクロンは、排ガス中に含まれるダストを遠心分離するものであって、該ダストを排出するダスト排出手段を有することを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、前記排気通路は、第１の排気通路と該第１の排気通路に対し分岐合流する第２の排気通路からなるとともに、さらにターボチャージャと熱交換器とを備え、前記ターボチャージャ及び前記熱交換器は前記ターボチャージャが排気上流側となるよう前記第１の排気通路に介装される一方、前記サイクロン及び前記脱硝触媒装置は前記第２の排気通路に介装されてなり、前記第２の排気通路は前記第１の排気通路に対し前記熱交換器の排気上流側から分岐して前記熱交換器の排気下流側で合流し、前記第２の排気通路と前記第１の排気通路との分岐部には切換調整弁が介装されているのがよい。
【０００９】
また、前記サイクロンは複数からなり、該複数のサイクロンに対応して排ガスの流通と遮断を開閉により行う複数の切換弁と、該複数の切換弁の各々を開閉制御する制御手段とを備え、前記排気通路は、前記脱硝触媒装置の排気上流側で前記複数のサイクロンに対応した複数の分岐通路に並列に分岐し、該分岐通路にそれぞれ前記サイクロン及び前記切換弁を有し、前記制御手段は、前記ディーゼルエンジンの負荷を検出する負荷検出手段を含み、該負荷検出手段により検出された負荷に応じて前記複数の切換弁のうち開弁する切換弁の数を制御するのが好ましい。
【００１０】
また、本発明の排ガスのダスト除去方法は、ディーゼルエンジンから延びる排気通路に脱硝触媒装置を有し、前記排気通路の前記脱硝触媒装置の排気上流側に排ガス中に含まれるダストを遠心分離するとともに該ダストを排出するダスト排出手段を有する複数のサイクロンと該複数のサイクロンに対応して排ガスの流通と遮断を開閉により行う複数の切換弁とを備え、前記排気通路が、前記脱硝触媒装置の排気上流側で前記複数のサイクロンに対応した複数の分岐通路に並列に分岐し、該分岐通路にそれぞれ前記サイクロン及び前記切換弁を有してなる排ガスのダスト除去装置を用いた排ガスのダスト除去方法であって、前記ディーゼルエンジンの負荷を検出し、該検出された前記ディーゼルエンジンの負荷に応じて、前記複数の切換弁のうち開弁する切換弁の数を制御し、前記複数のサイクロンのうち排ガスが流通するサイクロンの数を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の排ガスのダスト除去装置によれば、ディーゼルエンジンから延びる排気通路に脱硝触媒装置の排気上流側に位置して排ガス中に含まれるダストを遠心分離するサイクロンを設け、該サイクロンで回収したダストを排出するダスト排出手段を有してなるので、排ガスの温度に拘わらず簡単な構成にして連続的にダスト除去を行うことができ、脱硝触媒装置の触媒性能の低下を防止することができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい排ガスのダスト除去装置及び方法によれば、複数のサイクロンと複数の切換弁を設け、これら複数のサイクロンと複数の切換弁の各々を脱硝触媒装置の排気上流側の複数の分岐通路にそれぞれ設け、ディーゼルエンジンの負荷に応じて、複数の切換弁のうち開弁する切換弁の数を制御して複数のサイクロンのうちの排ガスが流通するサイクロンの数を変更するようにしたので、ディーゼルエンジンの負荷に拘わらず全負荷範囲で、排ガスの温度に拘わらず簡単な構成にして連続的に効率よく安定的にダスト除去を行うことができ、脱硝触媒装置の触媒性能の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施例に係る排ガスのダスト除去装置を示す概略図である。
【図２】サイクロンの正面図（ａ）、上視図（ｂ）を示す概略図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る排ガスのダスト除去装置を示す概略図である。
【図４】本発明の第３実施例に係る排ガスのダスト除去装置を示す概略図である。
【図５】本発明の第４実施例に係る排ガスのダスト除去装置を示す概略図である。
【図６】本発明の第５実施例に係る排ガスのダスト除去装置の第２排気通路を示す概略図である。
【図７】サイクロンにおける排ガスの処理ガス流量比に対する排ガスの圧力損失比dＰ／dＰ0及び除去可能なダストの最小分離粒子径比ｄ／ｄ0の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
［第１実施例］
図１は本発明の第１実施例に係る排ガスのダスト除去装置を示す概略図である。
本発明の第１実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、同図に示すように、ディーゼルエンジン１の第１排気通路２にターボチャージャ４が配設され、ターボチャージャ４の排気下流側にエコノマイザー（熱交換器）６が介装されている。ターボチャージャ４は、排ガスの圧力でタービンを回転させることでコンプレッサを同期回転させ、吸気の過給により吸気量を増加させて吸気効率を高める過給機である。また、エコノマイザー６は、熱交換により排ガスの熱を回収して有効利用するための装置である。
【００１５】
なお、ディーゼルエンジン１は、車両用であっても船舶用であってもよく、これらの用途に限定されるものではない。
そして、同図に示すように、第１排気通路２のターボチャージャ４の排気下流部分からは分岐してエコノマイザー６を迂回するようにして、即ち第１排気通路２に対しエコノマイザー６の排気上流側から分岐してエコノマイザー６の排気下流側で合流するようにして第２排気通路３が延びており、第２排気通路３には、脱硝触媒装置８が介装され、さらに脱硝触媒装置８の排気上流側にはサイクロン１０が介装されている。脱硝触媒装置８は、還元剤として尿素を添加することで排ガス中の窒素酸化物（ＮＯx）を脱硝反応により還元除去する装置であり、運転温度は約３５０℃である。
【００１６】
サイクロン１０は、図２に概略図を示すように、排ガスを筒内で旋回させる構成の装置である。図２（ａ）はサイクロン１０の正面図、図２（ｂ）はサイクロン１０の上視図である。同図に示すように、サイクロン１０は、サイクロン本体１２の上部に位置して排ガスをサイクロン本体１２に導入する導入口１４と排ガスをサイクロン本体１２から排出する排出口１６とが設けられ、サイクロン本体１２の下部に位置してダスト捕集瓶（ダスト排出手段）１８が設けられて構成されている。
【００１７】
なお、第１排気通路２と第２排気通路３との排気上流側の分岐部には、排ガスの第１排気通路２への流通と第２排気通路３への流通とを調整する切換調整弁２０が介装されている。切換調整弁２０は例えば電磁弁であり、切換調整弁２０は切換を制御するための電子コントロールユニット（図示せず）に電気的に接続されている。
このような構成により、本発明の第１実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、例えばディーゼルエンジン１の運転状態に応じて、制御装置により切換調整弁２０が切換制御され、排ガスが第１排気通路２へ流通するように切換調整弁２０が切り換えられると、エコノマイザー６により排ガスの熱が回収される。一方、排ガスが第２排気通路３へ流通するように切換調整弁２０が切り換えられると、排ガスはサイクロン１０を経て脱硝触媒装置８に流れ、ＮＯxが還元除去される。
【００１８】
サイクロン１０では、導入口１４から導入された排ガスがサイクロン本体１２の内壁面に沿って排ガスの流速に応じて旋回し、排ガス中の煤などの固形分やＳＯＦ（溶解性有機物質）などのダストが遠心分離される。遠心分離されたダストは、サイクロン本体１２の漏斗状の内壁面を下降してダスト捕集瓶１８に捕集される。捕集瓶１８に捕集されたダストは、適宜、例えば定期的に回収され、廃棄処理される。一方、ダストが遠心分離された後の排ガスは、排出口１６から排出され第２排気通路３へ戻される。
【００１９】
このようにサイクロン１０において排ガス中のダストが除去されると、排ガス中のダストが脱硝触媒装置８に流入することが抑制され、脱硝触媒装置８の触媒表面にダストが付着し堆積することが防止される。即ち、脱硝触媒装置８の排気上流側にサイクロン１０を設け、サイクロン１０を設けることで、排ガスの温度に拘わらず簡単な構成にして排ガス中のダストを連続的に除去するようにできる。
これより、第１実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、排ガスが第２排気通路３を流れる場合、排ガスがターボチャージャ４とサイクロン１０と脱硝触媒装置８を通過しエコノマイザー６を通らないようにすることで、吸気の過給を行いつつ、圧力損失を低減してディーゼルエンジン１への負担を小さく抑えながら、排ガス中のダストを良好に除去して脱硝触媒装置８の触媒性能の低下を防止することができる。
【００２０】
なお、脱硝触媒装置８に還元剤として添加する尿素は、脱硝反応においてアンモニアに分解している必要があるが、尿素がアンモニアに分解するまでにはある程度の時間を要することから、サイクロン１０の排気上流側で尿素を添加するのがよい。これにより、サイクロン１０内で尿素を十分にアンモニアに分解するようにできる。
また、第１排気通路２や第２排気通路３及びサイクロン１０を断熱材で覆い保温するようにするのがよく、これにより脱硝触媒装置８に流入する排ガスの温度低下を防止することができる。
【００２１】
［第２実施例］
図３は本発明の第２実施例に係る排ガスのダスト除去装置を示す概略図である。
本発明の第２実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、同図に示すように、第１排気通路２のターボチャージャ４の排気下流部分から切換調整弁２０を介して第２排気通路１０３が分岐し、この第２排気通路１０３がエコノマイザー６の排気上流側で第１排気通路２に合流している点が上記第１実施例と相違している。
このような構成により、第２実施例では、排ガスが第２排気通路１０３へ流通するように切換調整弁２０が切り換えられると、排ガスはサイクロン１０を経て脱硝触媒装置８に流れ、ＮＯxが還元除去された後、エコノマイザー６によって排ガスの熱が回収される。
【００２２】
これより、上記第１実施例では、排ガスが第２排気通路３を流れる場合、排ガスはターボチャージャ４とサイクロン１０と脱硝触媒装置８とを通過するだけである一方、第２実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、排ガスが第２排気通路１０３を流れる場合、排ガスはターボチャージャ４とサイクロン１０と脱硝触媒装置８とさらにエコノマイザー６を通過するため、圧力損失が大きくなりディーゼルエンジン１への負担が大きくなる傾向にあるが、吸気の過給を行い排ガスの熱をも良好に回収しつつ、排ガスの温度に拘わらず簡単な構成にして排ガス中のダストを連続的に除去するようにでき、脱硝触媒装置８の触媒性能の低下を防止することができる。
【００２３】
［第３実施例］
図４は本発明の第３実施例に係る排ガスのダスト除去装置を示す概略図である。
本発明の第３実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、同図に示すように、第１排気通路２のディーゼルエンジン１の排気下流部分から切換調整弁２０を介して第２排気通路２０３が分岐し、この第２排気通路２０３がエコノマイザー６の排気上流側で第１排気通路２に合流している点が上記第１、２実施例と相違している。
このような構成により、第３実施例では、排ガスが第２排気通路２０３へ流通するように切換調整弁２０が切り換えられると、排ガスはターボチャージャ４へ流れることなくサイクロン１０を経て脱硝触媒装置８に流れ、ＮＯxが還元除去された後、エコノマイザー６によって排ガスの熱が回収される。
【００２４】
これより、上記第２実施例では、排ガスが第２排気通路１０３を流れる場合、排ガスはターボチャージャ４とサイクロン１０と脱硝触媒装置８とさらにエコノマイザー６を通過するため、圧力損失が大きいのであるが、第３実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、排ガスが第２排気通路２０３を流れる場合、排ガスはサイクロン１０と脱硝触媒装置８とエコノマイザー６だけを通過することになり、吸気の過給は行われないものの、圧力損失を低減してディーゼルエンジン１への負担を小さく抑えながら、排ガスの熱をも良好に回収しつつ、排ガスの温度に拘わらず簡単な構成にして排ガス中のダストを連続的に除去するようにでき、脱硝触媒装置８の触媒性能の低下を防止することができる。
なお、切換調整弁２０の切換度合いを調整することで、排ガスを第２排気通路２０３へ流すとともにターボチャージャ４へ流すようにしてもよく、これにより吸気をある程度まで過給するようにできる。
【００２５】
［第４実施例］
図５は本発明の第４実施例に係る排ガスのダスト除去装置を示す概略図である。
本発明の第４実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、同図に示すように、第１排気通路２のディーゼルエンジン１の排気下流部分から切換調整弁２０を介して第２排気通路３０３が分岐し、この第２排気通路３０３がターボチャージャ４の排気上流側で第１排気通路２に合流している点が上記第１〜３実施例と相違している。
【００２６】
このような構成により、第４実施例では、排ガスが第２排気通路３０３へ流通するように切換調整弁２０が切り換えられると、排ガスはサイクロン１０を経て脱硝触媒装置８に流れ、ＮＯxが還元除去された後、ターボチャージャ４により吸気の過給が行われ、エコノマイザー６によって排ガスの熱が回収される。
これより、上記第３実施例では、排ガスが第２排気通路２０３を流れる場合、排ガスはサイクロン１０と脱硝触媒装置８とエコノマイザー６を通過するだけである一方、第４実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、排ガスが第２排気通路３０３を流れる場合、排ガスはサイクロン１０と脱硝触媒装置８とターボチャージャ４とさらにエコノマイザー６を通過するため、圧力損失が大きくなりディーゼルエンジン１への負担が大きくなる傾向にあるが、吸気の過給を行い排ガスの熱をも良好に回収しつつ、排ガスの温度に拘わらず簡単な構成にして排ガス中のダストを連続的に除去するようにでき、脱硝触媒装置８の触媒性能の低下を防止することができる。
【００２７】
［第５実施例］
本発明の第５実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、図６に示すように、上記第１実施例の第２排気通路３、上記第２実施例の第２排気通路１０３、上記第３実施例の第２排気通路２０３、上記第４実施例の第２排気通路３０３に代えて第２排気通路４０３が採用される。
同図に示すように、第２排気通路４０３は、並列に分岐合流する複数の分岐通路を有して同一処理能力のサイクロン１０が並列に多段に構成され、各分岐通路にそれぞれ排ガスの流通と遮断を行う切換弁３０が介装されて構成されている。これより、第５実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、ディーゼルエンジン１の負荷、即ち当該負荷と相関する排ガス流量に応じて開弁する切換弁３０の数を変え、使用するサイクロン１０の台数を変更するようにしている。
【００２８】
サイクロン１０の１台当たりのダストの処理能力とサイクロン１０の台数については、例えばディーゼルエンジン１の全負荷時の排ガス流量や除去したいダストの粒子径等によって設定され、以下サイクロン１０の１台当たりのダストの処理能力と台数の設定手法について簡単に説明する。
図７を参照すると、所望の排ガス流量を設定値としてサイクロン１０を設計した場合の排ガスの処理ガス流量比に対する排ガスの圧力損失比dＰ／dＰ0及び除去可能なダストの最小分離粒子径比ｄ／ｄ0の関係が示されている。
ここに、圧力損失比dＰ／dＰ0は、処理ガス流量比１．０における圧力損失dＰ0と各処理ガス流量比における圧力損失dＰとの比であり、最小分離粒子径比ｄ／ｄ0は、処理ガス流量比１．０における最小分離粒子径ｄ0と各処理ガス流量比における最小分離粒子径ｄとの比である。
【００２９】
一般に、サイクロンでは粒子径が大きいダストほど分離除去し易いことから、最小のダストの粒子径である最小分離粒子径ｄが小さいほどダスト除去性能が高いと評価するようにしており、同じサイクロンを用いた場合には、処理ガス流量が大きいほど最小分離粒子径ｄは小さくなる。しかしながら、処理ガス流量を大きくすると、サイクロンの圧力損失dＰが増加し、例えば排風機（図示ぜず）の消費動力が大きくなるという欠点がある。
即ち、図７は、このように最小分離粒子径ｄと圧力損失dＰとの間にはトレードオフの関係があり、目標とする最小分離粒子径ｄと圧力損失dＰとの双方を達成するために、処理ガス流量の最適な範囲が存在することを示している。
【００３０】
これより、圧力損失dＰが極力大きくならず除去可能なダストの最小分離粒子径ｄが極力小さくなるように、即ち排ガスの圧力損失dＰが所定の圧力損失の範囲となり且つ所定の粒子径以上のダストの分離性能を有するようにサイクロン１０毎の排ガスの処理ガス流量の変動幅を上記最適な範囲となるよう抑えるのがよく、サイクロン１０の１台当たりのダストの処理能力とサイクロン１０の台数については、許容される排ガスの処理ガス流量の変動幅を上記最適な範囲となるように定め、この許容される排ガスの処理ガス流量の変動幅に応じて適宜設定される。
【００３１】
ここでは、図６に示すように、サイクロン１０は８台に設定されており、第２排気通路４０３は、例えば８本の分岐通路４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ、４０３ｄ、４０３ｅ、４０３ｆ、４０３ｇ、４０３ｈを有し、これら分岐通路４０３ａ〜４０３ｈにそれぞれサイクロン１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈが介装されている。また、これら分岐通路４０３ａ〜４０３ｈにはそれぞれ切換弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０ｈが介装されている。そして、切換弁３０ａ〜３０ｈは、それぞれ電子コントロールユニット（ＥＣＵ：制御手段）５０に電気的に接続されている。
【００３２】
ＥＣＵ５０は、ＣＰＵやメモリから構成されており、少なくともＥＣＵ５０の入力側にはディーゼルエンジン１の負荷情報（エンジン負荷：アクセル開度、エンジン出力等）が入力されるよう構成され（負荷検出手段）、出力側には上述のように切換弁３０ａ〜３０ｈが接続されている。
これにより、第５実施例に係る排ガスのダスト除去装置では、ディーゼルエンジン１の負荷、即ち排ガス流量に応じて、ＥＣＵ５０により開弁する切換弁３０ａ〜３０ｈが切換制御され、排ガスが流れるサイクロン１０ａ〜１０ｈが適宜選択される。即ち、第５実施例では、ディーゼルエンジン１の負荷に応じて、排ガスの流れるサイクロン１０の台数が１台〜８台の間で可変制御される。
【００３３】
このように、ここでは８台のサイクロン１０ａ〜１０ｈを備えていることから、ディーゼルエンジン１の全負荷、即ち最大排ガス流量を１００％としてこの全負荷を８等分すると、１台のサイクロン１０で１２．５％の負荷、即ち排ガス流量を分担することとなる。これより、ディーゼルエンジン１の負荷がＸ％である場合には、このＸ％を１２．５％で割って小数点以下の端数切り上げした数が排ガスの流れるサイクロン１０の台数となり、この数に応じて、ＥＣＵ５０により開弁する切換弁３０ａ〜３０ｈを切換制御する。
具体的には、ディーゼルエンジン１の負荷Ｘ％が例えば８０％である場合には、８０％／１２．５％＝６．４であって小数点以下の端数切り上げした数は７であり、ＥＣＵ５０により切換弁３０ａ〜３０ｈのうちの切換弁３０ａ〜３０ｇまでの７個を開弁し、切換弁３０ｈについては閉弁し、サイクロン１０ａ〜１０ｈのうちのサイクロン１０ａ〜１０ｇまでの７台に排ガスが流れるようにする。実際、ディーゼルエンジン１の負荷が８０％近傍で変動する場合においては、７台のサイクロン１０ａ〜１０ｇの各々で、例えば、圧力損失dＰを±１５％以内に、最小分離粒子径ｄを８０％〜１１５％の範囲で制御することが可能である。
【００３４】
このように、第５実施例に係る排ガスのダスト除去装置によれば、ディーゼルエンジン１の負荷、即ち排ガス流量に応じて排ガスが流れるサイクロン１０の台数を制御することにより、ディーゼルエンジン１の負荷に拘わらず全負荷範囲で、サイクロン１０により排ガスの圧力損失が大きくならないようにしつつ粒子径の小さなダストを連続的に効率よく安定的に除去するようにできる。
以上で本発明に係る排ガスのダスト除去装置の実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００３５】
例えば、上記実施形態の第５実施例では、サイクロン１０の台数を８台としているが、サイクロン１０の台数は８台に限られるものではなく、上述したように適宜設定すればよい。
また、上記実施形態の第５実施例では、分岐通路４０３ａ〜４０３ｈにおいてサイクロン１０ａ〜１０ｈの排気上流側に切換弁３０ａ〜３０ｈをそれぞれ１つずつ介装するようにしているが、サイクロン１０ａ〜１０ｈの排気下流側にそれぞれ切換弁を設けるようにしてＥＣＵ５０で制御しても良いし、切換弁３０ａ〜３０ｈとは別にサイクロン１０ａ〜１０ｈの排気下流側にもそれぞれ切換弁を介装してこれらをＥＣＵ５０で制御するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１ ディーゼルエンジン
２ 第１排気通路
３、１０３、２０３、３０３、４０３ 第２排気通路
４ ターボチャージャ
６ エコノマイザー
８ 脱硝触媒装置
１０、１０ａ〜１０ｈ サイクロン
１８ ダスト捕集瓶（ダスト排出手段）
２０ 切換調整弁
３０ａ〜３０ｈ 切換弁
５０ 電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
４０３ａ〜４０３ｈ 分岐通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンから延びる排気通路に介装された脱硝触媒装置と、
前記排気通路の前記脱硝触媒装置の排気上流側に介装されたサイクロンとを備え、
前記サイクロンは、
排ガス中に含まれるダストを遠心分離するものであって、
該ダストを排出するダスト排出手段を有することを特徴とする排ガスのダスト除去装置。
【請求項２】
前記排気通路は、第１の排気通路と該第１の排気通路に対し分岐合流する第２の排気通路からなるとともに、さらにターボチャージャと熱交換器とを備え、
前記ターボチャージャ及び前記熱交換器は前記ターボチャージャが排気上流側となるよう前記第１の排気通路に介装される一方、前記サイクロン及び前記脱硝触媒装置は前記第２の排気通路に介装されてなり、
前記第２の排気通路は前記第１の排気通路に対し前記熱交換器の排気上流側から分岐して前記熱交換器の排気下流側で合流し、前記第２の排気通路と前記第１の排気通路との分岐部には切換調整弁が介装されていることを特徴とする、請求項１記載の排ガスのダスト除去装置。
【請求項３】
前記サイクロンは複数からなり、
該複数のサイクロンに対応して排ガスの流通と遮断を開閉により行う複数の切換弁と、該複数の切換弁の各々を開閉制御する制御手段とを備え、
前記排気通路は、前記脱硝触媒装置の排気上流側で前記複数のサイクロンに対応した複数の分岐通路に並列に分岐し、該分岐通路にそれぞれ前記サイクロン及び前記切換弁を有し、
前記制御手段は、前記ディーゼルエンジンの負荷を検出する負荷検出手段を含み、該負荷検出手段により検出された負荷に応じて前記複数の切換弁のうち開弁する切換弁の数を制御することを特徴とする、請求項１または２記載の排ガスのダスト除去装置。
【請求項４】
ディーゼルエンジンから延びる排気通路に脱硝触媒装置を有し、前記排気通路の前記脱硝触媒装置の排気上流側に排ガス中に含まれるダストを遠心分離するとともに該ダストを排出するダスト排出手段を有する複数のサイクロンと該複数のサイクロンに対応して排ガスの流通と遮断を開閉により行う複数の切換弁とを備え、前記排気通路が、前記脱硝触媒装置の排気上流側で前記複数のサイクロンに対応した複数の分岐通路に並列に分岐し、該分岐通路にそれぞれ前記サイクロン及び前記切換弁を有してなる排ガスのダスト除去装置を用いた排ガスのダスト除去方法であって、
前記ディーゼルエンジンの負荷を検出し、
該検出された前記ディーゼルエンジンの負荷に応じて、前記複数の切換弁のうち開弁する切換弁の数を制御し、前記複数のサイクロンのうち排ガスが流通するサイクロンの数を変更することを特徴とする排ガスのダスト除去方法。
【請求項１】
ディーゼルエンジンから延びる排気通路に介装された脱硝触媒装置と、
前記排気通路の前記脱硝触媒装置の排気上流側に介装されたサイクロンとを備え、
前記サイクロンは、
排ガス中に含まれるダストを遠心分離するものであって、
該ダストを排出するダスト排出手段を有することを特徴とする排ガスのダスト除去装置。
【請求項２】
前記排気通路は、第１の排気通路と該第１の排気通路に対し分岐合流する第２の排気通路からなるとともに、さらにターボチャージャと熱交換器とを備え、
前記ターボチャージャ及び前記熱交換器は前記ターボチャージャが排気上流側となるよう前記第１の排気通路に介装される一方、前記サイクロン及び前記脱硝触媒装置は前記第２の排気通路に介装されてなり、
前記第２の排気通路は前記第１の排気通路に対し前記熱交換器の排気上流側から分岐して前記熱交換器の排気下流側で合流し、前記第２の排気通路と前記第１の排気通路との分岐部には切換調整弁が介装されていることを特徴とする、請求項１記載の排ガスのダスト除去装置。
【請求項３】
前記サイクロンは複数からなり、
該複数のサイクロンに対応して排ガスの流通と遮断を開閉により行う複数の切換弁と、該複数の切換弁の各々を開閉制御する制御手段とを備え、
前記排気通路は、前記脱硝触媒装置の排気上流側で前記複数のサイクロンに対応した複数の分岐通路に並列に分岐し、該分岐通路にそれぞれ前記サイクロン及び前記切換弁を有し、
前記制御手段は、前記ディーゼルエンジンの負荷を検出する負荷検出手段を含み、該負荷検出手段により検出された負荷に応じて前記複数の切換弁のうち開弁する切換弁の数を制御することを特徴とする、請求項１または２記載の排ガスのダスト除去装置。
【請求項４】
ディーゼルエンジンから延びる排気通路に脱硝触媒装置を有し、前記排気通路の前記脱硝触媒装置の排気上流側に排ガス中に含まれるダストを遠心分離するとともに該ダストを排出するダスト排出手段を有する複数のサイクロンと該複数のサイクロンに対応して排ガスの流通と遮断を開閉により行う複数の切換弁とを備え、前記排気通路が、前記脱硝触媒装置の排気上流側で前記複数のサイクロンに対応した複数の分岐通路に並列に分岐し、該分岐通路にそれぞれ前記サイクロン及び前記切換弁を有してなる排ガスのダスト除去装置を用いた排ガスのダスト除去方法であって、
前記ディーゼルエンジンの負荷を検出し、
該検出された前記ディーゼルエンジンの負荷に応じて、前記複数の切換弁のうち開弁する切換弁の数を制御し、前記複数のサイクロンのうち排ガスが流通するサイクロンの数を変更することを特徴とする排ガスのダスト除去方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７２６７（Ｐ２０１３−７２６７Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３８３７４（Ｐ２０１１−１３８３７４）
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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