船舶搭載用の排気ガス浄化装置
【課題】エンジン１２を駆動させる船舶において、簡単な構成で且つ効率よく、ＮＯｘを還元処理して無害化したいという要請に応える。
【解決手段】本願発明に係る船舶搭載用の排気ガス浄化装置は、船舶１に搭載したエンジン１２からの排気ガス中にあるＮＯｘを取り除くための後処理装置２７を、前記エンジン１２の排気経路２５に備える。前記排気経路２５のうち前記後処理装置２７の上流側からバイパス経路２９を分岐させる。前記分岐部分に切換バルブ３０，３１を設ける。前記後処理装置２７に気体を吹き付ける噴霧部３７を更に備える。前記後処理装置２７を挟んだ上下流側にそれぞれ圧力センサを配置する。
【解決手段】本願発明に係る船舶搭載用の排気ガス浄化装置は、船舶１に搭載したエンジン１２からの排気ガス中にあるＮＯｘを取り除くための後処理装置２７を、前記エンジン１２の排気経路２５に備える。前記排気経路２５のうち前記後処理装置２７の上流側からバイパス経路２９を分岐させる。前記分岐部分に切換バルブ３０，３１を設ける。前記後処理装置２７に気体を吹き付ける噴霧部３７を更に備える。前記後処理装置２７を挟んだ上下流側にそれぞれ圧力センサを配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、船舶に搭載したディーゼルエンジンのような内燃機関（エンジン）において、排気ガスを浄化処理するための船舶搭載用の排気ガス浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばタンカーや輸送船等の船舶においては、各種補機、荷役装置、照明、空調その他の機器類の消費する電力量が膨大であり、これらの電気系統に電力を供給するために、ディーゼルエンジンと、当該ディーゼルエンジンの駆動にて発電する発電機とを組み合わせてなるディーゼル発電機を複数備えている（例えば特許文献１等参照）。
【０００３】
ディーゼルエンジンは、内燃機関の中で最もエネルギー効率の高いものの１つであることが知られており、単位出力当りの排気ガスに含まれる二酸化炭素量が少ない。しかも、例えば重油のような低質の燃料を使用できるため経済的にも優れるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４１７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ディーゼルエンジンの排気ガス中には、二酸化炭素以外に、窒素酸化物、硫黄酸化物及び粒子状物質等も多く含まれている。これらは、主に燃料である重油に由来して生成されるものであり、環境保全の妨げになる有害物質である。特に、窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）は人体に有害で且つ強い酸性を呈するものであり、酸性雨の原因とも考えられている。
【０００６】
従って、例えば船舶のように、ディーゼル発電機（ディーゼルエンジン）を駆動させる機械においては、ＮＯｘの排出量が極めて多く、地球環境に与える負担が大きいと解される。地球環境に配慮すれば、排気ガス中のＮＯｘをできるだけ取り除くことが必要であり、このためには、簡単な構成で且つ効率よく、ＮＯｘを還元処理して無害化することが要請される。
【０００７】
本願発明は、このような要請に応えることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、船舶に搭載したエンジンからの排気ガス中にあるＮＯｘを取り除くための後処理装置を、前記エンジンの排気経路に備えている排気ガス浄化装置において、前記排気経路のうち前記後処理装置の上流側からバイパス経路を分岐させ、前記分岐部分に切換バルブを設け、前記後処理装置に気体を吹き付ける噴霧部を更に備え、前記後処理装置を挟んだ上下流側にそれぞれ圧力センサを配置しているというものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載した船舶搭載用の排気ガス浄化装置において、前記排気ガスにＮＯｘ還元用の還元剤を供給する還元剤供給部と、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出手段とを更に備え、前記ＮＯｘ検出手段の検出情報に基づいて前記還元剤供給部からの還元剤供給量を調節し、前記切換バルブによって前記バイパス経路側に排気ガスを導入する場合は前記還元剤供給部からの還元剤供給をせず浄化処理しないように構成しているというものである。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明によると、船舶に搭載したエンジンからの排気ガス中にあるＮＯｘを取り除くための後処理装置を、前記エンジンの排気経路に備えている船舶搭載用の排気ガス浄化装置において、前記排気経路のうち前記後処理装置の上流側からバイパス経路を分岐させ、前記分岐部分に切換バルブを設けているから、前記切換バルブによって、排気ガスの浄化処理が必要なＮＯｘ排出の規制海域内での航行中と、浄化処理が不要なＮＯｘ排出の規制海域外での航行中とにおいて、排気ガスの通過する経路を簡単に選択でき、浄化処理の要不要に応じて排気ガスを効率よく処理できる。また、前記バイパス経路及び前記切換バルブの存在によって、前記排気経路の完全閉塞のおそれを格段に低減できる。
【００１１】
その上、前記後処理装置に気体を吹き付ける噴霧部を更に備え、前記後処理装置を挟んだ上下流側にそれぞれ圧力センサを配置しているから、前記圧力センサの検出値の差から前記後処理装置の煤塵堆積量を把握でき、的確且つ効率よく前記噴霧部を作動させて前記後処理装置に溜まった煤塵を強制的に除去できる。従って、前記後処理装置のメンテナンス作業性を向上できる。
【００１２】
請求項２の発明によると、前記排気ガスにＮＯｘ還元用の還元剤を供給する還元剤供給部と、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出手段とを更に備え、前記ＮＯｘ検出手段の検出情報に基づいて前記還元剤供給部からの還元剤供給量を調節し、前記切換バルブによって前記バイパス経路側に排気ガスを導入する場合は前記還元剤供給部からの還元剤供給をせず浄化処理しないように構成しているから、浄化処理が不要なＮＯｘ排出の規制海域外での航行中に浄化処理をしないことになり、前記還元剤の無駄な消費を防止できる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本願発明を具体化した実施形態を、船舶に搭載された複数台のディーゼル発電機に適用した場合の図面（図１〜図６）に基づいて説明する。
【００１４】
（１）．船舶の概要
まず始めに、図１を参照しながら、船舶１の概要について説明する。
【００１５】
実施形態の船舶１は、船体２と、船体２におけるデッキ３上の後部に設けられたキャビン４と、キャビン４の後方に配置されたファンネル５（煙突）と、船体２の後方下部に設けられたプロペラ６及び舵７とを備えている。船体２内の後部には、プロペラ６の駆動源である主エンジン８（実施形態ではディーゼルエンジン）及び減速機９と、船舶２内の電気系統に電力を供給するための発電装置１０とが設置されている。主エンジン８から減速機９を経由した回転動力にて、プロペラ６が回転駆動することになる。
【００１６】
（２）．発電装置の構造
次に、図２を参照しながら、発電装置１０の構造について説明する。
【００１７】
発電装置１０は、発電用ディーゼルエンジン１２（以下、発電用エンジンという）と、発電用エンジン１２の駆動にて発電する発電機１３とを組み合わせたディーゼル発電機１１を複数台（実施形態では３台）備えたものである。これらディーゼル発電機１１は、船舶２内の必要電力量に対応して効率的に稼働するように構成されている。例えば大量の電力を消費する航行時には、全てのディーゼル発電機１１を稼働させ、比較的電力消費の少ない停泊時には、任意の台数のディーゼル発電機１１を稼働させる。
【００１８】
各発電機１３の駆動にて生じた発電電力は船舶２内の電気系統に供給される。各発電機１３は、発電機制御盤１４内の電力トランスデューサ１５に電気的に接続されている。電力トランスデューサ１５は各発電機１３による発電電力を検出するためのものである。電力トランスデューサ１５の検出情報に基づき発電電力が発電機制御盤１４にて予め設定された目標電力と一致するように、各発電用エンジン１２の駆動は制御される。電力トランスデューサ１５は、後述する還元剤供給装置４３のコントローラ５５にも電気的に接続されている。
【００１９】
（３）．発電装置の燃料系統
次に、図２及び図３を参照しながら、発電装置１０の燃料系統について説明する。
【００２０】
船体２内には、各発電用エンジン１２の燃料（重油）を貯留する燃料タンク１６が設置されている。燃料タンク１６には１本の供給管路１７が接続されている。供給管路１７の上流側には、燃料入口バルブ１８と燃料フィルタ１９と燃料流量計２０とが設けられている。燃料流量計２０は、後述する還元剤供給装置４３のコントローラ５５に電気的に接続されている。
【００２１】
供給管路１７のうち燃料流量計２０より下流側からは、複数の送り管路２１（実施形態では３本）が延びており、それぞれが対応する発電用エンジン１２の燃料ポンプ１６に接続されている。燃料ポンプ１６に送られた燃料は、発電用エンジン１２に設けられた燃料噴射装置（図示省略）にて、発電用エンジン１２における気筒毎の燃焼室（図示省略）内に噴射されることになる。
【００２２】
各送り管路２１の中途部にはリターンチャンバー２２が設けられている。燃料噴射装置から発電用エンジン１２外に延びる戻し管路２３は、リターンチャンバー２２を介して燃料タンク１６に接続されている。従って、発電用エンジン１２において未使用の余剰燃料は、戻し管路２３を通じて燃料タンク１６に戻されることになる。戻し管路２３のうちリターンチャンバー２２より下流側には逆止弁２４が設けられている。
【００２３】
（４）．発電装置の吸排気系統
次に、図２及び図４を参照しながら、発電装置１０の吸排気系統について説明する。
【００２４】
各発電用エンジン１２には、空気取り込み用の吸気経路（図示省略）と排気ガス排出用の排気経路２５とが接続されている。吸気経路を通じて取り込まれた空気は、発電用エンジン１２の各気筒内（吸気行程の気筒内）に送られる。そして、各気筒の圧縮行程完了時に、燃料タンク１６から吸い上げられた燃料を燃料噴射装置にて気筒毎の燃焼室（副室）内に圧送することにより、各燃焼室にて混合気の自己着火燃焼に伴う膨張行程が行われることになる。
【００２５】
各発電用エンジン１２の排気経路２５は、いずれも１本の集合経路２６に合流している。このように、発電用エンジン１２を複数台有する場合の排気構造が簡素化されている。集合経路２６はファンネル５まで延びており、集合経路２６の中途部には、主として排気ガスの浄化処理をする後処理装置２７が設けられている。膨張行程後の排気行程において、複数台の発電用エンジン１２から各排気経路２５に送られた排気ガスは、集合経路２６にてまとめられ、後処理装置２７を経由して船舶１外に放出されることになる。
【００２６】
各排気経路２５には、これを開閉する開閉部材として、空気作動式の開閉バルブ２８が設けられている。各開閉バルブ２８は、それぞれ対応する発電用エンジン１２の状態に応じて開閉させる。すなわち、駆動中の発電用エンジン１２に対する開閉バルブ２８は開き、停止中の発電用エンジン１２に対応する開閉バルブ２８は閉じることになる。このため、集合経路２６から停止中の発電用エンジン１２に向けて排気ガスが逆流するのを簡単且つ確実に防止できる。
【００２７】
集合経路２６のうち最下流の排気経路２５との合流部分と後処理装置２７との間には、後処理装置２７内のＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３（詳細は後述する）を迂回するためのバイパス経路２９が接続されている。バイパス経路２９の出口側は、後処理装置２７の後部、具体的には、後述するＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３より下流側の部位に接続されている。
【００２８】
集合経路２６のうちバイパス経路２９への分岐部分より下流側（分岐部分と後処理装置２７との間）には、当該部分を開閉する経路切換部材として、気体作動式の集合側切換バルブ３０が設けられている。また、バイパス経路２９の入口側には、経路切換部材としての気体作動式のバイパス側切換バルブ３１が設けられている。
【００２９】
これら切換バルブ３０，３１は排気ガスの通過する経路を選択するためのものであり、一方を開けば他方を閉じるという関係になっている。集合側切換バルブ３０を開いてバイパス側切換バルブ３１を閉じた状態では、集合経路２６にてまとめられた排気ガスは、後処理装置２７内のＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を通過して浄化処理をされてから、船舶１外に放出される。バイパス側切換バルブ３１を開いて集合側切換バルブ３０を閉じた状態では、集合経路２６にてまとめられた排気ガスは、後処理装置２７内のＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を迂回して浄化処理をすることなく、船舶１外に放出される。
【００３０】
前述の通り、各バルブ２８，３０，３１は気体作動式のものであり、それぞれの駆動部が気体枝管路３４を介して気体供給源３２から延びる気体幹管路３３に接続されている。実施形態の気体供給源３２は、バルブ２８，３０，３１作動用の圧縮気体としての空気（窒素ガスでもよい）を供給するためのものである。各気体枝管路３４の中途部には、上流側から順に、ゲートバルブ３５と減圧バルブ３６とが設けられている。
【００３１】
気体幹管路３３の出口側は、後処理装置２７の前部、具体的には、後述するＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３より上流側の部位に設けられた噴気部としての噴気ノズル３７に接続されている。噴気ノズル３７は、気体供給源３２からの圧縮気体をＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３に向けて吹き付けるものであり、当該噴気ノズル３７の作用により、長期間の使用で後処理装置２７内に溜まった煤塵を強制的に除去することが可能になる。
【００３２】
気体幹管路３３のうち最下流の空気枝管路３４と噴気ノズル３７との間には、上流側から順に、ゲートバルブ３８、減圧バルブ３９、エアフィルタ４０、レジューサ４１及び噴気用電磁弁４２が設けられている。噴気用電磁弁４２は、後述する還元剤供給装置４３のコントローラ５５に電気的に接続されていて、コントローラ５５からの制御情報に基づいて開閉作動するように構成されている。
【００３３】
（５）．還元剤供給装置の構造
次に、図２及び図４を参照しながら、還元剤供給装置４３の構造について説明する。
【００３４】
還元剤供給装置４３は、集合経路２６内の排気ガスにＮＯｘ還元用の還元剤を供給するためのものであり、還元剤供給通路４４と還元剤制御盤４５とを備えている。還元剤供給通路４４の一端側は、還元剤としての尿素水溶液（以下、尿素水という）を貯留する尿素水タンク４６に接続されている一方、他端側は、集合経路２６のうちバイパス側切換バルブ３１と後処理装置２７との間に設けられた還元剤供給部としての尿素水噴射ノズル４７に接続されている。
【００３５】
還元剤供給通路４４には、上流側から順に、尿素水入口バルブ４８、レジューサ４９、フィードポンプ５０、尿素水フィルタ５１、尿素水流量計５２及び噴射用電磁弁５３等が設けられている。フィードポンプ５０は、尿素水タンク４６内の尿素水を吸い上げて尿素水噴射ノズル４７に向けて吐出するためのものである。フィードポンプ５０には電動モータ５４が連結されている。後述するコントローラ５５からインバータ５６を経由した制御情報に基づき電動モータ５４の回転駆動量を調節することにより、フィードポンプ５０からの尿素水供給量を調節する構成になっている。噴射用電磁弁５３は後述するコントローラ５５に電気的に接続されていて、コントローラ５５からの制御情報に基づいて開閉作動するように構成されている。
【００３６】
還元剤制御盤４５は、制御手段としてのコントローラ５５と、インバータ５６と、温度調節器５７と、後処理装置２７の詰り状態を検出する詰り検出手段としての圧力センサ５８とを備えている。コントローラ５５は主として、排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じた適切な量の尿素水を集合経路２６に供給するように、フィードポンプ５０と噴射用電磁弁５３とを作動させるという還元剤調節制御を実行するものである。
【００３７】
詳細は図示しないが、コントローラ５５は、各種演算処理や制御を実行するＣＰＵの他、制御プログラムやデータを記憶させるためのＲＯＭ、制御プログラムやデータを一時的に記憶させるためのＲＡＭ、及び入出力インターフェイス等を備えている。
【００３８】
コントローラ５５には、インバータ５６を介して電動モータ５４に電気的に接続されている一方、温度調節器５７を介して、集合経路２６内の排気ガス温度を検出する温度センサ５９が電気的に接続されている。また、コントローラ５５には、発電機制御盤１４の電力トランスデューサ１５、燃料流量計２０、尿素水流量計５２、圧力センサ５８、尿素水貯留量を検出する尿素水量センサ６０、噴気用電磁弁４２及び噴射用電磁弁５３も電気的に接続されている。
【００３９】
詰り検出手段としての圧力センサ５８は、前述した噴気ノズル３７と同様に、後処理装置２７の前部、具体的には、後述するＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３より上流側の部位に設けられている。実施形態では、後処理装置２７内に煤塵が堆積していない新品状態でのＮＯｘ触媒６２上流側の圧力（基準圧力値）を、コントローラ５５のＲＯＭ等に予め記憶させておき、同じ測定箇所における現在の圧力を圧力センサ５８にて検出し、基準圧力値と圧力センサ５８の検出値との圧力差を求め、当該圧力差に基づいて後処理装置２７の煤塵堆積量が換算される。
【００４０】
そして、圧力差が設定値以上になると、コントローラ５５からの指令にて噴気用電磁弁４２が開き、気体供給源３２から噴気ノズル３７に圧縮気体が送られ、噴気ノズル３７からＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３に向けて圧縮気体が吹き付けられることになる。なお、集合経路２６のうち後処理装置２７を挟んで上下流側に、それぞれ圧力センサを配置し、両者の検出値の差から後処理装置２７の煤塵堆積量を換算するようにしてもよい。
【００４１】
集合経路２６内の排気ガス温度を検出する温度センサ５９は、集合経路２６のうち尿素水噴射ノズル４７と後処理装置２７との間に設けられている。実施形態では、温度センサ５９の検出温度が所定温度（例えば３０５℃）以上になると、コントローラ５５からの指令にて噴射用電磁弁５３が開き、フィードポンプ５０の駆動にて尿素水タンク４６から尿素水噴射ノズル４７に尿素水が送られ、尿素水噴射ノズル４７から集合経路２６内に尿素水が噴射される。
【００４２】
尿素水貯留量を検出する尿素水量センサ６０はフロート式のものであり、尿素水タンク４６内に配置されている。この場合、尿素水量センサ６０の上下高さ位置の変化に基づき、尿素水タンク４６内の尿素水貯留量が検出される。
【００４３】
コントローラ５５は、電力トランスデューサ１５にて検出された発電電力量に基づき、インバータ５６を介して電動モータ５４の回転駆動量を調節して、フィードポンプ５０からの尿素水供給量を調節するように構成されている。これは、排気ガス中のＮＯｘ濃度が、ディーゼル発電機１１群の合計発電電力量（発電用エンジン１２群の合計出力（又は合計負荷）でもよい）と比例関係にあるためである。従って、ＮＯｘの還元に必要な尿素水供給量（還元剤供給量）は、合計発電電力量、すなわち排気ガス中のＮＯｘ濃度に比例することになる。ここで、図示は省略するが、ＮＯｘの還元に必要な尿素水供給量と発電電力量との関係は、例えばマップ形式又は関数表形式にて、コントローラ５５（例えばＲＯＭ等）に予め記憶されている。
【００４４】
この場合、コントローラ５５は、電力トランスデューサ１５にて検出された合計発電電力量と、コントローラ５５に予め記憶されたマップ又は関数表とから、ＮＯｘの還元に必要な尿素水供給量を求め、当該求められた供給量の尿素水を尿素水噴射ノズル４７から適宜時間内に噴射するように電動モータ５４を回転駆動させ、フィードポンプ５０の作動量を調節している。
【００４５】
実施形態の電力トランスデューサ１５はＮＯｘ検出手段に相当するものである。すなわち電力トランスデューサ１５は発電機１３群の合計発電電力量を検出し、当該電力トランスデューサ１５の検出結果に基づき、排気ガス中のＮＯｘ濃度が間接的に求められるのである。なお、ＮＯｘ検出手段は、電力トランスデューサ１５に限らず、各発電用エンジン１２の出力を検出するものでもよいし、燃料噴射量から各発電用エンジン１２の負荷を検出するものでもよい。また、排気ガス中のＮＯｘ濃度を直接検出するものでもよい。
【００４６】
（６）．後処理装置の構造
次に、図２及び図４〜図６を参照しながら、後処理装置２７の構造について説明する。
【００４７】
後処理装置２７は、略筒型に形成された耐熱金属材料製の後処理ケーシング６１内に、上流側から順に、排気ガス中のＮＯｘの還元を促進させるＮＯｘ触媒６２と、余分に供給された還元剤（実施形態では加水分解後のアンモニア）の酸化処理を促進させるスリップ処理触媒６３と、排気ガスの排気音を減衰させる消音器６４とを直列に並べて収容したものである。各触媒６２，６３は、多孔質な（ろ過可能な）隔壁にて区画された多数個のセルからなるハニカム構造になっており、例えばアルミナ、ジルコニア、バナジア／チタニア又はゼオライト等の触媒金属を有している。
【００４８】
ＮＯｘ触媒６２は、尿素水噴射ノズル４７からの尿素水の加水分解にて生じたアンモニアを還元剤として、排気ガス中のＮＯｘを選択還元することにより、後処理装置２７内に送られた排気ガスを浄化するものである。また、スリップ処理触媒６３は、ＮＯｘ触媒６２から流出した未反応（余剰）のアンモニアを酸化して無害な窒素にするものである。この場合、後処理ケーシング６１内では下記の反応式：
（ＮＨ２）２ＣＯ＋Ｈ２Ｏ → ２ＮＨ３＋ＣＯ２（加水分解）
ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→ ２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ（ＮＯｘ触媒６２での反応）
４ＮＨ３＋３Ｏ２→ ２Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ（スリップ処理触媒６３での反応）
が生ずることになる。
【００４９】
消音器６４は後処理ケーシング６１の後部側に形成されている。後処理ケーシング６１の後部側は２枚の蓋板６５，６６にて塞がれていて、これら両蓋板６５，６６を略筒型の排出パイプ６７が貫通している。排出パイプ６７の出口側は後処理ケーシング６１の出口に連通している。排出パイプ６７における前後両蓋板６５，６６の間は閉鎖板６８にて閉鎖されており、排出パイプ６７のうち閉鎖板６８を挟んで両側の周壁部には、それぞれ複数の連通穴６９，７０が形成されている。後処理ケーシング６１における両蓋板６５，６６の間は、排出パイプ６７内に複数の連通穴６９，７０を介して連通する共鳴室７１になっている。
【００５０】
従って、排出パイプ６７の上流側に入り込んだ排気ガスは、上流側の連通穴６９、共鳴室７１、下流側の連通穴７０を介して排出パイプ６７の下流側を通過し、後処理ケーシング６１外に放出されることになる。
【００５１】
後処理ケーシング６１のうちスリップ処理触媒６３と前蓋板６５との間には、バイパス経路２９の出口側が接続されている。このため、図６（ａ）に示すように、集合側切換バルブ３０を開いてバイパス側切換バルブ３１を閉じると、集合経路２６にてまとめられた排気ガスは、ＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を通過して浄化処理をされる。そして、浄化処理後の排出ガスは、排出パイプ６７の上流側から、上流側の連通穴６９、共鳴室７１、下流側の連通穴７０を経由して、排出パイプ６７の下流側に入り、後処理ケーシング６１外ひいては船舶１外に放出される。
【００５２】
また、図６（ｂ）に示すように、バイパス側切換バルブ３１を開いて集合側切換バルブ３０を閉じると、集合経路２６にてまとめられた排気ガスは、ＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を迂回して浄化処理をすることなく、排出パイプ６７の上流側に入る。そして、排気ガスは、上流側の連通穴６９、共鳴室７１、下流側の連通穴７０を経由して、排出パイプ６７の下流側を通過し、後処理ケーシング６１外ひいては船舶１外に放出される。
【００５３】
従って、両切換バルブ３０，３１の開閉状態の切換により、排気ガスの浄化処理が必要な場合（例えば規制海域内での航行中）と、浄化処理が不要な場合（例えば規制海域外での航行中）とにおいて、排気ガスの通過する経路を簡単に選択でき、排気ガスの効率よい処理が可能なのである。
【００５４】
（７）．作用及び効果
以上の構成によると、各発電用エンジン１２の排気経路２５は１つの集合経路２６に合流しているので、発電用エンジン１２を複数台有する場合の排気構造を簡素化できる。また、集合経路２６には、上流側から順に、還元剤供給部としての尿素水噴射ノズル４７とＮＯｘ触媒６２とが配置されており、電力トランスデューサ１５にて検出された合計発電電力量から、排気ガス中のＮＯｘ濃度、ひいては、ＮＯｘの還元に必要な尿素水供給量（還元剤供給量）を把握するので、排気ガス中のＮＯｘ濃度に見合った量の尿素水を集合経路２６に供給できる。従って、後処理装置２７内のＮＯｘ触媒６２の作用にて、排気ガス中のＮＯｘを効率よく窒素と水とに分解できる。また、排気ガス中のＮＯｘ濃度に見合った量の尿素水を集合経路２６に供給するので、未反応（過剰な量）のアンモニアを外部に放出するアンモニアスリップを抑制できる。
【００５５】
各排気経路２５には、これを開閉する開閉部材として、空気作動式の開閉バルブ２８が設けられているので、各発電用エンジン１２の状態に応じてそれぞれ対応する開閉バルブ２８を開閉することにより、集合経路２６から停止中の発電用エンジン１２に向けて排気ガスが逆流するのを簡単且つ確実に防止できる。
【００５６】
ＮＯｘ触媒６２を収容する後処理ケーシング６１のうちＮＯｘ触媒６２より上流側には、ＮＯｘ触媒６２に向けて気体供給源３２からの圧縮気体を噴出する噴気部としての噴気ノズル３７が設けられているから、当該噴気ノズル３７の作用により、長期間の使用でＮＯｘ触媒６２内に溜まった煤塵を強制的に除去できる。
【００５７】
ＮＯｘ触媒６２を収容する後処理ケーシング６１内には、ＮＯｘ触媒６２より下流側に、余分に供給された還元剤（実施形態では加水分解後のアンモニア）の酸化処理を促すスリップ処理触媒６３が配置されているから、ＮＯｘ触媒６２を未反応のまま通過しようとする余剰の還元剤（アンモニア）を、窒素に酸化処理して無害化でき、排気ガス中にアンモニアが残存するおそれを確実に回避できる。また、ＮＯｘ触媒６２とスリップ処理触媒６３とをパッケージ化でき、排気構造の下流側をコンパクトに構成できる。
【００５８】
更に、ＮＯｘ検出手段としての電力トランスデューサ１５は発電機１３群の合計発電電力量を検出し、当該電力トランスデューサ１５の検出結果に基づき、排気ガス中のＮＯｘ濃度が間接的に求められる構成になっているから、ＮＯｘ濃度検出専用のセンサが要らず、構成を簡素化して製造コストの低減に寄与できる。
【００５９】
実施形態では、集合経路２６のうち最下流の排気経路２５との合流部分と後処理装置２７との間には、ＮＯｘ触媒６２を迂回するためのバイパス経路２９が分岐接続されており、集合経路２６のうちバイパス経路２９への分岐部分より下流側と、バイパス経路２９の入口側とには、これら各経路２６，２９を開閉する経路切換部材としての切換バルブ３０，３１が設けられているから、両切換バルブ３０，３１の開閉状態の切換により、排気ガスの浄化処理が必要な場合（例えば規制海域内での航行中）と、浄化処理が不要な場合（例えば規制海域外での航行中）とにおいて、排気ガスの通過する経路を簡単に選択でき、排気ガスの効率よい処理が可能である。
【００６０】
ＮＯｘ触媒６２を収容する後処理ケーシング６１には、排気ガスの排気音を減衰させるための消音器６４を備えているから、ＮＯｘ触媒６２、スリップ処理触媒６３及び消音器６４を単一の後処理ケーシング６１にパッケージ化でき、排気構造の下流側をコンパクトに構成できる。
【００６１】
また、バイパス経路２９の出口側は、後処理ケーシング６１の消音器６４に連通接続されているから、ＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を通過して浄化された排気ガスと、ＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を迂回してバイパス経路２９を経由した排気ガスとを、同じ消音器６４に送り込めることになる。従って、排気構造を簡単化して製造コストの低減に寄与できるのである。
【００６２】
なお、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】船舶の全体側面図である。
【図２】発電装置の概略系統図である。
【図３】発電装置における燃料系統の説明図である。
【図４】発電装置の排気系統と還元剤供給装置との説明図である。
【図５】触媒装置の側面断面図である。
【図６】触媒装置への排気ガスの流れを説明する側面断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 船舶
１０ 発電装置
１１ ディーゼル発電機
１２ 発電用ディーゼルエンジン
１３ 発電機
１４ 発電機制御盤
１５ 電力トランスデューサ
２５ 排気経路
２６ 集合経路
２７ 後処理装置
２８ 開閉バルブ
２９ バイパス経路
３０ 集合側切換バルブ
３１ バイパス側切換バルブ
３２ 気体供給源
４２ 噴気用電磁弁
４３ 還元剤供給装置
４４ 還元剤供給通路
４５ 還元剤制御盤
４６ 尿素水タンク
４７ 尿素水噴射ノズル
５０ フィードポンプ
５３ 噴射用電磁弁
５４ 電動モータ
５５ 制御手段としてのコントローラ
５８ 圧力センサ
５９ 温度センサ
６１ 後処理ケーシング
６２ ＮＯｘ触媒
６３ スリップ処理触媒
６４ 消音器
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、船舶に搭載したディーゼルエンジンのような内燃機関（エンジン）において、排気ガスを浄化処理するための船舶搭載用の排気ガス浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばタンカーや輸送船等の船舶においては、各種補機、荷役装置、照明、空調その他の機器類の消費する電力量が膨大であり、これらの電気系統に電力を供給するために、ディーゼルエンジンと、当該ディーゼルエンジンの駆動にて発電する発電機とを組み合わせてなるディーゼル発電機を複数備えている（例えば特許文献１等参照）。
【０００３】
ディーゼルエンジンは、内燃機関の中で最もエネルギー効率の高いものの１つであることが知られており、単位出力当りの排気ガスに含まれる二酸化炭素量が少ない。しかも、例えば重油のような低質の燃料を使用できるため経済的にも優れるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４１７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ディーゼルエンジンの排気ガス中には、二酸化炭素以外に、窒素酸化物、硫黄酸化物及び粒子状物質等も多く含まれている。これらは、主に燃料である重油に由来して生成されるものであり、環境保全の妨げになる有害物質である。特に、窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）は人体に有害で且つ強い酸性を呈するものであり、酸性雨の原因とも考えられている。
【０００６】
従って、例えば船舶のように、ディーゼル発電機（ディーゼルエンジン）を駆動させる機械においては、ＮＯｘの排出量が極めて多く、地球環境に与える負担が大きいと解される。地球環境に配慮すれば、排気ガス中のＮＯｘをできるだけ取り除くことが必要であり、このためには、簡単な構成で且つ効率よく、ＮＯｘを還元処理して無害化することが要請される。
【０００７】
本願発明は、このような要請に応えることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、船舶に搭載したエンジンからの排気ガス中にあるＮＯｘを取り除くための後処理装置を、前記エンジンの排気経路に備えている排気ガス浄化装置において、前記排気経路のうち前記後処理装置の上流側からバイパス経路を分岐させ、前記分岐部分に切換バルブを設け、前記後処理装置に気体を吹き付ける噴霧部を更に備え、前記後処理装置を挟んだ上下流側にそれぞれ圧力センサを配置しているというものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載した船舶搭載用の排気ガス浄化装置において、前記排気ガスにＮＯｘ還元用の還元剤を供給する還元剤供給部と、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出手段とを更に備え、前記ＮＯｘ検出手段の検出情報に基づいて前記還元剤供給部からの還元剤供給量を調節し、前記切換バルブによって前記バイパス経路側に排気ガスを導入する場合は前記還元剤供給部からの還元剤供給をせず浄化処理しないように構成しているというものである。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明によると、船舶に搭載したエンジンからの排気ガス中にあるＮＯｘを取り除くための後処理装置を、前記エンジンの排気経路に備えている船舶搭載用の排気ガス浄化装置において、前記排気経路のうち前記後処理装置の上流側からバイパス経路を分岐させ、前記分岐部分に切換バルブを設けているから、前記切換バルブによって、排気ガスの浄化処理が必要なＮＯｘ排出の規制海域内での航行中と、浄化処理が不要なＮＯｘ排出の規制海域外での航行中とにおいて、排気ガスの通過する経路を簡単に選択でき、浄化処理の要不要に応じて排気ガスを効率よく処理できる。また、前記バイパス経路及び前記切換バルブの存在によって、前記排気経路の完全閉塞のおそれを格段に低減できる。
【００１１】
その上、前記後処理装置に気体を吹き付ける噴霧部を更に備え、前記後処理装置を挟んだ上下流側にそれぞれ圧力センサを配置しているから、前記圧力センサの検出値の差から前記後処理装置の煤塵堆積量を把握でき、的確且つ効率よく前記噴霧部を作動させて前記後処理装置に溜まった煤塵を強制的に除去できる。従って、前記後処理装置のメンテナンス作業性を向上できる。
【００１２】
請求項２の発明によると、前記排気ガスにＮＯｘ還元用の還元剤を供給する還元剤供給部と、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出手段とを更に備え、前記ＮＯｘ検出手段の検出情報に基づいて前記還元剤供給部からの還元剤供給量を調節し、前記切換バルブによって前記バイパス経路側に排気ガスを導入する場合は前記還元剤供給部からの還元剤供給をせず浄化処理しないように構成しているから、浄化処理が不要なＮＯｘ排出の規制海域外での航行中に浄化処理をしないことになり、前記還元剤の無駄な消費を防止できる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本願発明を具体化した実施形態を、船舶に搭載された複数台のディーゼル発電機に適用した場合の図面（図１〜図６）に基づいて説明する。
【００１４】
（１）．船舶の概要
まず始めに、図１を参照しながら、船舶１の概要について説明する。
【００１５】
実施形態の船舶１は、船体２と、船体２におけるデッキ３上の後部に設けられたキャビン４と、キャビン４の後方に配置されたファンネル５（煙突）と、船体２の後方下部に設けられたプロペラ６及び舵７とを備えている。船体２内の後部には、プロペラ６の駆動源である主エンジン８（実施形態ではディーゼルエンジン）及び減速機９と、船舶２内の電気系統に電力を供給するための発電装置１０とが設置されている。主エンジン８から減速機９を経由した回転動力にて、プロペラ６が回転駆動することになる。
【００１６】
（２）．発電装置の構造
次に、図２を参照しながら、発電装置１０の構造について説明する。
【００１７】
発電装置１０は、発電用ディーゼルエンジン１２（以下、発電用エンジンという）と、発電用エンジン１２の駆動にて発電する発電機１３とを組み合わせたディーゼル発電機１１を複数台（実施形態では３台）備えたものである。これらディーゼル発電機１１は、船舶２内の必要電力量に対応して効率的に稼働するように構成されている。例えば大量の電力を消費する航行時には、全てのディーゼル発電機１１を稼働させ、比較的電力消費の少ない停泊時には、任意の台数のディーゼル発電機１１を稼働させる。
【００１８】
各発電機１３の駆動にて生じた発電電力は船舶２内の電気系統に供給される。各発電機１３は、発電機制御盤１４内の電力トランスデューサ１５に電気的に接続されている。電力トランスデューサ１５は各発電機１３による発電電力を検出するためのものである。電力トランスデューサ１５の検出情報に基づき発電電力が発電機制御盤１４にて予め設定された目標電力と一致するように、各発電用エンジン１２の駆動は制御される。電力トランスデューサ１５は、後述する還元剤供給装置４３のコントローラ５５にも電気的に接続されている。
【００１９】
（３）．発電装置の燃料系統
次に、図２及び図３を参照しながら、発電装置１０の燃料系統について説明する。
【００２０】
船体２内には、各発電用エンジン１２の燃料（重油）を貯留する燃料タンク１６が設置されている。燃料タンク１６には１本の供給管路１７が接続されている。供給管路１７の上流側には、燃料入口バルブ１８と燃料フィルタ１９と燃料流量計２０とが設けられている。燃料流量計２０は、後述する還元剤供給装置４３のコントローラ５５に電気的に接続されている。
【００２１】
供給管路１７のうち燃料流量計２０より下流側からは、複数の送り管路２１（実施形態では３本）が延びており、それぞれが対応する発電用エンジン１２の燃料ポンプ１６に接続されている。燃料ポンプ１６に送られた燃料は、発電用エンジン１２に設けられた燃料噴射装置（図示省略）にて、発電用エンジン１２における気筒毎の燃焼室（図示省略）内に噴射されることになる。
【００２２】
各送り管路２１の中途部にはリターンチャンバー２２が設けられている。燃料噴射装置から発電用エンジン１２外に延びる戻し管路２３は、リターンチャンバー２２を介して燃料タンク１６に接続されている。従って、発電用エンジン１２において未使用の余剰燃料は、戻し管路２３を通じて燃料タンク１６に戻されることになる。戻し管路２３のうちリターンチャンバー２２より下流側には逆止弁２４が設けられている。
【００２３】
（４）．発電装置の吸排気系統
次に、図２及び図４を参照しながら、発電装置１０の吸排気系統について説明する。
【００２４】
各発電用エンジン１２には、空気取り込み用の吸気経路（図示省略）と排気ガス排出用の排気経路２５とが接続されている。吸気経路を通じて取り込まれた空気は、発電用エンジン１２の各気筒内（吸気行程の気筒内）に送られる。そして、各気筒の圧縮行程完了時に、燃料タンク１６から吸い上げられた燃料を燃料噴射装置にて気筒毎の燃焼室（副室）内に圧送することにより、各燃焼室にて混合気の自己着火燃焼に伴う膨張行程が行われることになる。
【００２５】
各発電用エンジン１２の排気経路２５は、いずれも１本の集合経路２６に合流している。このように、発電用エンジン１２を複数台有する場合の排気構造が簡素化されている。集合経路２６はファンネル５まで延びており、集合経路２６の中途部には、主として排気ガスの浄化処理をする後処理装置２７が設けられている。膨張行程後の排気行程において、複数台の発電用エンジン１２から各排気経路２５に送られた排気ガスは、集合経路２６にてまとめられ、後処理装置２７を経由して船舶１外に放出されることになる。
【００２６】
各排気経路２５には、これを開閉する開閉部材として、空気作動式の開閉バルブ２８が設けられている。各開閉バルブ２８は、それぞれ対応する発電用エンジン１２の状態に応じて開閉させる。すなわち、駆動中の発電用エンジン１２に対する開閉バルブ２８は開き、停止中の発電用エンジン１２に対応する開閉バルブ２８は閉じることになる。このため、集合経路２６から停止中の発電用エンジン１２に向けて排気ガスが逆流するのを簡単且つ確実に防止できる。
【００２７】
集合経路２６のうち最下流の排気経路２５との合流部分と後処理装置２７との間には、後処理装置２７内のＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３（詳細は後述する）を迂回するためのバイパス経路２９が接続されている。バイパス経路２９の出口側は、後処理装置２７の後部、具体的には、後述するＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３より下流側の部位に接続されている。
【００２８】
集合経路２６のうちバイパス経路２９への分岐部分より下流側（分岐部分と後処理装置２７との間）には、当該部分を開閉する経路切換部材として、気体作動式の集合側切換バルブ３０が設けられている。また、バイパス経路２９の入口側には、経路切換部材としての気体作動式のバイパス側切換バルブ３１が設けられている。
【００２９】
これら切換バルブ３０，３１は排気ガスの通過する経路を選択するためのものであり、一方を開けば他方を閉じるという関係になっている。集合側切換バルブ３０を開いてバイパス側切換バルブ３１を閉じた状態では、集合経路２６にてまとめられた排気ガスは、後処理装置２７内のＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を通過して浄化処理をされてから、船舶１外に放出される。バイパス側切換バルブ３１を開いて集合側切換バルブ３０を閉じた状態では、集合経路２６にてまとめられた排気ガスは、後処理装置２７内のＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を迂回して浄化処理をすることなく、船舶１外に放出される。
【００３０】
前述の通り、各バルブ２８，３０，３１は気体作動式のものであり、それぞれの駆動部が気体枝管路３４を介して気体供給源３２から延びる気体幹管路３３に接続されている。実施形態の気体供給源３２は、バルブ２８，３０，３１作動用の圧縮気体としての空気（窒素ガスでもよい）を供給するためのものである。各気体枝管路３４の中途部には、上流側から順に、ゲートバルブ３５と減圧バルブ３６とが設けられている。
【００３１】
気体幹管路３３の出口側は、後処理装置２７の前部、具体的には、後述するＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３より上流側の部位に設けられた噴気部としての噴気ノズル３７に接続されている。噴気ノズル３７は、気体供給源３２からの圧縮気体をＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３に向けて吹き付けるものであり、当該噴気ノズル３７の作用により、長期間の使用で後処理装置２７内に溜まった煤塵を強制的に除去することが可能になる。
【００３２】
気体幹管路３３のうち最下流の空気枝管路３４と噴気ノズル３７との間には、上流側から順に、ゲートバルブ３８、減圧バルブ３９、エアフィルタ４０、レジューサ４１及び噴気用電磁弁４２が設けられている。噴気用電磁弁４２は、後述する還元剤供給装置４３のコントローラ５５に電気的に接続されていて、コントローラ５５からの制御情報に基づいて開閉作動するように構成されている。
【００３３】
（５）．還元剤供給装置の構造
次に、図２及び図４を参照しながら、還元剤供給装置４３の構造について説明する。
【００３４】
還元剤供給装置４３は、集合経路２６内の排気ガスにＮＯｘ還元用の還元剤を供給するためのものであり、還元剤供給通路４４と還元剤制御盤４５とを備えている。還元剤供給通路４４の一端側は、還元剤としての尿素水溶液（以下、尿素水という）を貯留する尿素水タンク４６に接続されている一方、他端側は、集合経路２６のうちバイパス側切換バルブ３１と後処理装置２７との間に設けられた還元剤供給部としての尿素水噴射ノズル４７に接続されている。
【００３５】
還元剤供給通路４４には、上流側から順に、尿素水入口バルブ４８、レジューサ４９、フィードポンプ５０、尿素水フィルタ５１、尿素水流量計５２及び噴射用電磁弁５３等が設けられている。フィードポンプ５０は、尿素水タンク４６内の尿素水を吸い上げて尿素水噴射ノズル４７に向けて吐出するためのものである。フィードポンプ５０には電動モータ５４が連結されている。後述するコントローラ５５からインバータ５６を経由した制御情報に基づき電動モータ５４の回転駆動量を調節することにより、フィードポンプ５０からの尿素水供給量を調節する構成になっている。噴射用電磁弁５３は後述するコントローラ５５に電気的に接続されていて、コントローラ５５からの制御情報に基づいて開閉作動するように構成されている。
【００３６】
還元剤制御盤４５は、制御手段としてのコントローラ５５と、インバータ５６と、温度調節器５７と、後処理装置２７の詰り状態を検出する詰り検出手段としての圧力センサ５８とを備えている。コントローラ５５は主として、排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じた適切な量の尿素水を集合経路２６に供給するように、フィードポンプ５０と噴射用電磁弁５３とを作動させるという還元剤調節制御を実行するものである。
【００３７】
詳細は図示しないが、コントローラ５５は、各種演算処理や制御を実行するＣＰＵの他、制御プログラムやデータを記憶させるためのＲＯＭ、制御プログラムやデータを一時的に記憶させるためのＲＡＭ、及び入出力インターフェイス等を備えている。
【００３８】
コントローラ５５には、インバータ５６を介して電動モータ５４に電気的に接続されている一方、温度調節器５７を介して、集合経路２６内の排気ガス温度を検出する温度センサ５９が電気的に接続されている。また、コントローラ５５には、発電機制御盤１４の電力トランスデューサ１５、燃料流量計２０、尿素水流量計５２、圧力センサ５８、尿素水貯留量を検出する尿素水量センサ６０、噴気用電磁弁４２及び噴射用電磁弁５３も電気的に接続されている。
【００３９】
詰り検出手段としての圧力センサ５８は、前述した噴気ノズル３７と同様に、後処理装置２７の前部、具体的には、後述するＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３より上流側の部位に設けられている。実施形態では、後処理装置２７内に煤塵が堆積していない新品状態でのＮＯｘ触媒６２上流側の圧力（基準圧力値）を、コントローラ５５のＲＯＭ等に予め記憶させておき、同じ測定箇所における現在の圧力を圧力センサ５８にて検出し、基準圧力値と圧力センサ５８の検出値との圧力差を求め、当該圧力差に基づいて後処理装置２７の煤塵堆積量が換算される。
【００４０】
そして、圧力差が設定値以上になると、コントローラ５５からの指令にて噴気用電磁弁４２が開き、気体供給源３２から噴気ノズル３７に圧縮気体が送られ、噴気ノズル３７からＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３に向けて圧縮気体が吹き付けられることになる。なお、集合経路２６のうち後処理装置２７を挟んで上下流側に、それぞれ圧力センサを配置し、両者の検出値の差から後処理装置２７の煤塵堆積量を換算するようにしてもよい。
【００４１】
集合経路２６内の排気ガス温度を検出する温度センサ５９は、集合経路２６のうち尿素水噴射ノズル４７と後処理装置２７との間に設けられている。実施形態では、温度センサ５９の検出温度が所定温度（例えば３０５℃）以上になると、コントローラ５５からの指令にて噴射用電磁弁５３が開き、フィードポンプ５０の駆動にて尿素水タンク４６から尿素水噴射ノズル４７に尿素水が送られ、尿素水噴射ノズル４７から集合経路２６内に尿素水が噴射される。
【００４２】
尿素水貯留量を検出する尿素水量センサ６０はフロート式のものであり、尿素水タンク４６内に配置されている。この場合、尿素水量センサ６０の上下高さ位置の変化に基づき、尿素水タンク４６内の尿素水貯留量が検出される。
【００４３】
コントローラ５５は、電力トランスデューサ１５にて検出された発電電力量に基づき、インバータ５６を介して電動モータ５４の回転駆動量を調節して、フィードポンプ５０からの尿素水供給量を調節するように構成されている。これは、排気ガス中のＮＯｘ濃度が、ディーゼル発電機１１群の合計発電電力量（発電用エンジン１２群の合計出力（又は合計負荷）でもよい）と比例関係にあるためである。従って、ＮＯｘの還元に必要な尿素水供給量（還元剤供給量）は、合計発電電力量、すなわち排気ガス中のＮＯｘ濃度に比例することになる。ここで、図示は省略するが、ＮＯｘの還元に必要な尿素水供給量と発電電力量との関係は、例えばマップ形式又は関数表形式にて、コントローラ５５（例えばＲＯＭ等）に予め記憶されている。
【００４４】
この場合、コントローラ５５は、電力トランスデューサ１５にて検出された合計発電電力量と、コントローラ５５に予め記憶されたマップ又は関数表とから、ＮＯｘの還元に必要な尿素水供給量を求め、当該求められた供給量の尿素水を尿素水噴射ノズル４７から適宜時間内に噴射するように電動モータ５４を回転駆動させ、フィードポンプ５０の作動量を調節している。
【００４５】
実施形態の電力トランスデューサ１５はＮＯｘ検出手段に相当するものである。すなわち電力トランスデューサ１５は発電機１３群の合計発電電力量を検出し、当該電力トランスデューサ１５の検出結果に基づき、排気ガス中のＮＯｘ濃度が間接的に求められるのである。なお、ＮＯｘ検出手段は、電力トランスデューサ１５に限らず、各発電用エンジン１２の出力を検出するものでもよいし、燃料噴射量から各発電用エンジン１２の負荷を検出するものでもよい。また、排気ガス中のＮＯｘ濃度を直接検出するものでもよい。
【００４６】
（６）．後処理装置の構造
次に、図２及び図４〜図６を参照しながら、後処理装置２７の構造について説明する。
【００４７】
後処理装置２７は、略筒型に形成された耐熱金属材料製の後処理ケーシング６１内に、上流側から順に、排気ガス中のＮＯｘの還元を促進させるＮＯｘ触媒６２と、余分に供給された還元剤（実施形態では加水分解後のアンモニア）の酸化処理を促進させるスリップ処理触媒６３と、排気ガスの排気音を減衰させる消音器６４とを直列に並べて収容したものである。各触媒６２，６３は、多孔質な（ろ過可能な）隔壁にて区画された多数個のセルからなるハニカム構造になっており、例えばアルミナ、ジルコニア、バナジア／チタニア又はゼオライト等の触媒金属を有している。
【００４８】
ＮＯｘ触媒６２は、尿素水噴射ノズル４７からの尿素水の加水分解にて生じたアンモニアを還元剤として、排気ガス中のＮＯｘを選択還元することにより、後処理装置２７内に送られた排気ガスを浄化するものである。また、スリップ処理触媒６３は、ＮＯｘ触媒６２から流出した未反応（余剰）のアンモニアを酸化して無害な窒素にするものである。この場合、後処理ケーシング６１内では下記の反応式：
（ＮＨ２）２ＣＯ＋Ｈ２Ｏ → ２ＮＨ３＋ＣＯ２（加水分解）
ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→ ２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ（ＮＯｘ触媒６２での反応）
４ＮＨ３＋３Ｏ２→ ２Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ（スリップ処理触媒６３での反応）
が生ずることになる。
【００４９】
消音器６４は後処理ケーシング６１の後部側に形成されている。後処理ケーシング６１の後部側は２枚の蓋板６５，６６にて塞がれていて、これら両蓋板６５，６６を略筒型の排出パイプ６７が貫通している。排出パイプ６７の出口側は後処理ケーシング６１の出口に連通している。排出パイプ６７における前後両蓋板６５，６６の間は閉鎖板６８にて閉鎖されており、排出パイプ６７のうち閉鎖板６８を挟んで両側の周壁部には、それぞれ複数の連通穴６９，７０が形成されている。後処理ケーシング６１における両蓋板６５，６６の間は、排出パイプ６７内に複数の連通穴６９，７０を介して連通する共鳴室７１になっている。
【００５０】
従って、排出パイプ６７の上流側に入り込んだ排気ガスは、上流側の連通穴６９、共鳴室７１、下流側の連通穴７０を介して排出パイプ６７の下流側を通過し、後処理ケーシング６１外に放出されることになる。
【００５１】
後処理ケーシング６１のうちスリップ処理触媒６３と前蓋板６５との間には、バイパス経路２９の出口側が接続されている。このため、図６（ａ）に示すように、集合側切換バルブ３０を開いてバイパス側切換バルブ３１を閉じると、集合経路２６にてまとめられた排気ガスは、ＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を通過して浄化処理をされる。そして、浄化処理後の排出ガスは、排出パイプ６７の上流側から、上流側の連通穴６９、共鳴室７１、下流側の連通穴７０を経由して、排出パイプ６７の下流側に入り、後処理ケーシング６１外ひいては船舶１外に放出される。
【００５２】
また、図６（ｂ）に示すように、バイパス側切換バルブ３１を開いて集合側切換バルブ３０を閉じると、集合経路２６にてまとめられた排気ガスは、ＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を迂回して浄化処理をすることなく、排出パイプ６７の上流側に入る。そして、排気ガスは、上流側の連通穴６９、共鳴室７１、下流側の連通穴７０を経由して、排出パイプ６７の下流側を通過し、後処理ケーシング６１外ひいては船舶１外に放出される。
【００５３】
従って、両切換バルブ３０，３１の開閉状態の切換により、排気ガスの浄化処理が必要な場合（例えば規制海域内での航行中）と、浄化処理が不要な場合（例えば規制海域外での航行中）とにおいて、排気ガスの通過する経路を簡単に選択でき、排気ガスの効率よい処理が可能なのである。
【００５４】
（７）．作用及び効果
以上の構成によると、各発電用エンジン１２の排気経路２５は１つの集合経路２６に合流しているので、発電用エンジン１２を複数台有する場合の排気構造を簡素化できる。また、集合経路２６には、上流側から順に、還元剤供給部としての尿素水噴射ノズル４７とＮＯｘ触媒６２とが配置されており、電力トランスデューサ１５にて検出された合計発電電力量から、排気ガス中のＮＯｘ濃度、ひいては、ＮＯｘの還元に必要な尿素水供給量（還元剤供給量）を把握するので、排気ガス中のＮＯｘ濃度に見合った量の尿素水を集合経路２６に供給できる。従って、後処理装置２７内のＮＯｘ触媒６２の作用にて、排気ガス中のＮＯｘを効率よく窒素と水とに分解できる。また、排気ガス中のＮＯｘ濃度に見合った量の尿素水を集合経路２６に供給するので、未反応（過剰な量）のアンモニアを外部に放出するアンモニアスリップを抑制できる。
【００５５】
各排気経路２５には、これを開閉する開閉部材として、空気作動式の開閉バルブ２８が設けられているので、各発電用エンジン１２の状態に応じてそれぞれ対応する開閉バルブ２８を開閉することにより、集合経路２６から停止中の発電用エンジン１２に向けて排気ガスが逆流するのを簡単且つ確実に防止できる。
【００５６】
ＮＯｘ触媒６２を収容する後処理ケーシング６１のうちＮＯｘ触媒６２より上流側には、ＮＯｘ触媒６２に向けて気体供給源３２からの圧縮気体を噴出する噴気部としての噴気ノズル３７が設けられているから、当該噴気ノズル３７の作用により、長期間の使用でＮＯｘ触媒６２内に溜まった煤塵を強制的に除去できる。
【００５７】
ＮＯｘ触媒６２を収容する後処理ケーシング６１内には、ＮＯｘ触媒６２より下流側に、余分に供給された還元剤（実施形態では加水分解後のアンモニア）の酸化処理を促すスリップ処理触媒６３が配置されているから、ＮＯｘ触媒６２を未反応のまま通過しようとする余剰の還元剤（アンモニア）を、窒素に酸化処理して無害化でき、排気ガス中にアンモニアが残存するおそれを確実に回避できる。また、ＮＯｘ触媒６２とスリップ処理触媒６３とをパッケージ化でき、排気構造の下流側をコンパクトに構成できる。
【００５８】
更に、ＮＯｘ検出手段としての電力トランスデューサ１５は発電機１３群の合計発電電力量を検出し、当該電力トランスデューサ１５の検出結果に基づき、排気ガス中のＮＯｘ濃度が間接的に求められる構成になっているから、ＮＯｘ濃度検出専用のセンサが要らず、構成を簡素化して製造コストの低減に寄与できる。
【００５９】
実施形態では、集合経路２６のうち最下流の排気経路２５との合流部分と後処理装置２７との間には、ＮＯｘ触媒６２を迂回するためのバイパス経路２９が分岐接続されており、集合経路２６のうちバイパス経路２９への分岐部分より下流側と、バイパス経路２９の入口側とには、これら各経路２６，２９を開閉する経路切換部材としての切換バルブ３０，３１が設けられているから、両切換バルブ３０，３１の開閉状態の切換により、排気ガスの浄化処理が必要な場合（例えば規制海域内での航行中）と、浄化処理が不要な場合（例えば規制海域外での航行中）とにおいて、排気ガスの通過する経路を簡単に選択でき、排気ガスの効率よい処理が可能である。
【００６０】
ＮＯｘ触媒６２を収容する後処理ケーシング６１には、排気ガスの排気音を減衰させるための消音器６４を備えているから、ＮＯｘ触媒６２、スリップ処理触媒６３及び消音器６４を単一の後処理ケーシング６１にパッケージ化でき、排気構造の下流側をコンパクトに構成できる。
【００６１】
また、バイパス経路２９の出口側は、後処理ケーシング６１の消音器６４に連通接続されているから、ＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を通過して浄化された排気ガスと、ＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を迂回してバイパス経路２９を経由した排気ガスとを、同じ消音器６４に送り込めることになる。従って、排気構造を簡単化して製造コストの低減に寄与できるのである。
【００６２】
なお、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】船舶の全体側面図である。
【図２】発電装置の概略系統図である。
【図３】発電装置における燃料系統の説明図である。
【図４】発電装置の排気系統と還元剤供給装置との説明図である。
【図５】触媒装置の側面断面図である。
【図６】触媒装置への排気ガスの流れを説明する側面断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 船舶
１０ 発電装置
１１ ディーゼル発電機
１２ 発電用ディーゼルエンジン
１３ 発電機
１４ 発電機制御盤
１５ 電力トランスデューサ
２５ 排気経路
２６ 集合経路
２７ 後処理装置
２８ 開閉バルブ
２９ バイパス経路
３０ 集合側切換バルブ
３１ バイパス側切換バルブ
３２ 気体供給源
４２ 噴気用電磁弁
４３ 還元剤供給装置
４４ 還元剤供給通路
４５ 還元剤制御盤
４６ 尿素水タンク
４７ 尿素水噴射ノズル
５０ フィードポンプ
５３ 噴射用電磁弁
５４ 電動モータ
５５ 制御手段としてのコントローラ
５８ 圧力センサ
５９ 温度センサ
６１ 後処理ケーシング
６２ ＮＯｘ触媒
６３ スリップ処理触媒
６４ 消音器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶に搭載したエンジンからの排気ガス中にあるＮＯｘを取り除くための後処理装置を、前記エンジンの排気経路に備えている船舶搭載用の排気ガス浄化装置において、
前記排気経路のうち前記後処理装置の上流側からバイパス経路を分岐させ、前記分岐部分に切換バルブを設け、前記後処理装置に気体を吹き付ける噴霧部を更に備え、前記後処理装置を挟んだ上下流側にそれぞれ圧力センサを配置している、
船舶搭載用の排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記排気ガスにＮＯｘ還元用の還元剤を供給する還元剤供給部と、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出手段とを更に備え、
前記ＮＯｘ検出手段の検出情報に基づいて前記還元剤供給部からの還元剤供給量を調節し、前記切換バルブによって前記バイパス経路側に排気ガスを導入する場合は前記還元剤供給部からの還元剤供給をせず浄化処理しないように構成している、
請求項１に記載した船舶搭載用の排気ガス浄化装置。
【請求項１】
船舶に搭載したエンジンからの排気ガス中にあるＮＯｘを取り除くための後処理装置を、前記エンジンの排気経路に備えている船舶搭載用の排気ガス浄化装置において、
前記排気経路のうち前記後処理装置の上流側からバイパス経路を分岐させ、前記分岐部分に切換バルブを設け、前記後処理装置に気体を吹き付ける噴霧部を更に備え、前記後処理装置を挟んだ上下流側にそれぞれ圧力センサを配置している、
船舶搭載用の排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記排気ガスにＮＯｘ還元用の還元剤を供給する還元剤供給部と、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出手段とを更に備え、
前記ＮＯｘ検出手段の検出情報に基づいて前記還元剤供給部からの還元剤供給量を調節し、前記切換バルブによって前記バイパス経路側に排気ガスを導入する場合は前記還元剤供給部からの還元剤供給をせず浄化処理しないように構成している、
請求項１に記載した船舶搭載用の排気ガス浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−３２７７７（Ｐ２０１３−３２７７７Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２３５７００（Ｐ２０１２−２３５７００）
【出願日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【分割の表示】特願２００８−２３８１９５（Ｐ２００８−２３８１９５）の分割
【原出願日】平成２０年９月１７日（２００８．９．１７）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【分割の表示】特願２００８−２３８１９５（Ｐ２００８−２３８１９５）の分割
【原出願日】平成２０年９月１７日（２００８．９．１７）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
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