重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置
【課題】特に重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭ、特にＳＯＦ分やサルフェート成分を高効率で除去できるのみならず、環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易にかつ確実に抑制することができるディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の提供。
【解決手段】重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置において、エンジンの排気マニホールドに連なる排気管に排気ガスクーラーを設け、該排気ガスクーラーの下流側に、該排気ガス中に含まれるＳＯＦ、ＩＳＦを主体とするＰＭを除去する電気集塵手段を設置し、該電気集塵手段の下流側配気管に前記排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流する分岐部を設け、該分岐部に連なるＥＧＲ配管及びＥＧＲバルブを介して前記ＥＧＲガスをエンジンの吸気に還流させる構成となしたことを特徴とする。
【解決手段】重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置において、エンジンの排気マニホールドに連なる排気管に排気ガスクーラーを設け、該排気ガスクーラーの下流側に、該排気ガス中に含まれるＳＯＦ、ＩＳＦを主体とするＰＭを除去する電気集塵手段を設置し、該電気集塵手段の下流側配気管に前記排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流する分岐部を設け、該分岐部に連なるＥＧＲ配管及びＥＧＲバルブを介して前記ＥＧＲガスをエンジンの吸気に還流させる構成となしたことを特徴とする。
【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の排気ガスに含まれるカーボンを主体とする粒状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：以下「ＰＭ」と称する）や窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」と称する）等の有害ガスを除去し、浄化する船舶用、発電用、産業用等の特に重油以下の低質燃料を使用する大排気量ディーゼルエンジンの排気ガス処理技術に係り、より詳しくは高い温度の排気ガスを排出する大排気量ディーゼルエンジンにおけるコロナ放電を利用した排気ガスの浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種船舶や発電機並びに大型建機、さらには各種自動車等の動力源としてディーゼルエンジンが広範囲に採用されているが、このディーゼルエンジンから排出される排気ガスに含まれるＰＭやＮＯｘは、周知の通り大気汚染をきたすのみならず、人体に極めて有害な物質であるため、その排気ガスの浄化は極めて重要である。このため、ディーゼルエンジンの燃焼方式の改善や各種排気ガスフィルタの採用、排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：以下「ＥＧＲ」と称する）法、選択式還元触媒脱硝法（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｕｄｕｃｔｉｏｎ：以下「ＳＣＲ」と称する）、そしてコロナ放電を利用して電気的に処理する方法等、既に数多くの提案がなされ、その一部は実用に供されている。
【０００３】
ここで、ディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭ（粒状物質）の成分は、有機溶剤可溶分（ＳＯＦ：Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎｓ、以下「ＳＯＦ」と称す）と有機溶剤不溶分（ＩＳＦ：Ｉｎｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎｓ、以下「ＩＳＦ」と称す）の２つに分けられるが、そのうちＳＯＦ分は、燃料や潤滑油の未燃分が主な成分で、発ガン作用のある多環芳香族等の有害物質が含まれる。一方、ＩＳＦ分は、電気抵抗率の低いカーボン（すす）とサルフェート（Ｓｕｌｆａｔｅ：硫酸塩）成分を主成分とするもので、このＳＯＦ分およびＩＳＦ分は、その人体、環境に与える影響から、極力少ない排気ガスが望まれている。特に、生体におけるＰＭの悪影響の度合いは、その粒子径がｎｍサイズになる場合に特に問題であるとも言われている。
【０００４】
コロナ放電を利用して電気的に処理する方法としては、例えば以下に記載する方法及び装置（特許文献１〜３）が提案されている。
【０００５】
即ち、特許文献１には、図２１にその概略を示すように、排気ガス通路２１にコロナ放電部２２−１と帯電部２２−２とからなる放電帯電部２２を設けて、コロナ放電された電子２９を排気ガスＧ１中のカーボンを主体とするＰＭ２８に帯電させ、同排気ガス通路２１に配置した捕集板２３で前記帯電したＰＭ２８を捕集する方式であって、放電帯電部２２における電極針２４は排気ガス流の流れ方向長さが短く、かつ捕集板２３は排気ガス流の流れ方向に対し直角方向に配設された構成となしたディーゼルエンジンの排気ガス用電気式処理方法及び装置が提案されている。図中、２５はシールガス管、２６は高圧電源装置、２７は排気ガス誘導管である。
【０００６】
特許文献２には、自動車に搭載したディーゼルエンジンの排気ガス中の捕集対象成分をコロナ放電により帯電させて凝集する帯電凝集部と、凝集させた成分を捕集するフィルタ部とを備えたガス処理装置として、図２２、図２３に示すように帯電凝集部３０を上流側に、フィルタ部４０を下流側に、さらにその下流に酸化触媒５０を配設して構成すると共に、帯電凝集部３０のガス通路壁を筒状体３１、３１ａ等で形成し、又、ガス通路壁の表面近傍に配置された導電性の筒状体３１ｆで低電圧電極の集塵電極を形成し、これらの筒状体の内部に配置した線状体の高電圧電極でコロナ電極を形成すると共に、前記ガス通路壁の筒状体を自然対流と熱放射による自然放熱によりガスを冷却するガス冷却部として形成し、更に、前記ガス通路壁の筒状体、又は前記導電性の筒状体の内側表面近傍を流れるガス流に対して、乱流を促進する乱流促進手段３１ｅを、前記筒状体の表面又は表面近傍に設けて構成するガス処理装置が示されている。図中、３１ｃはガス入口室、３１ｂはコロナ電極、３１ｄはガス出口室である。
【０００７】
特許文献３には、電気式排気ガス処理装置を用いて、予めガス冷却手段により粒状物質ＰＭ（ＳＯＦ、ＩＳＦ）を含む全排気ガスの温度を、１００℃以上、好ましくは１３０℃以上で排気ガス温度／燃料沸点温度比Ｒ＝０．８５で示す温度以下に下げた後に電気的手段によって処理することにより、粒状物質ＰＭ（ＳＯＦ、ＩＳＦ）を高効率に除去することができる方法及び装置が示されている。
【０００８】
一方、非特許文献１には、第２章「ＩＭＯの３次ＮＯｘ規制への対応技術と残された課題」における２−２「ＩＭＯの３次ＮＯｘ規制への対応するエンジン技術」の２−２−２「排気循環」のＰ１４〜１６において、ターボチャージャーのタービンへの排気管から分流したＥＧＲガスをスクラバーにて浄化した後ＥＧＲクーラーで冷却し、更に水滴捕集機を通してからターボチャージャーのコンプレッサーから圧送される吸気のインタークーラーにＥＧＲブロアーで還流させたディーゼルエンジンをコンテナ船に搭載する技術が示されている。
【０００９】
又、公知のＮＯｘ低減技術として触媒反応を利用した前記ＳＣＲ方式が一般に知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＷＯ２００６／０６４８０５Ｂ号公報
【特許文献２】特許４５２９０１３号
【特許文献３】特許願ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／０６８０８９号
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】社団法人日本マリンエンジニアリング学会編：平成２１年度船舶排出大気汚染物質削減技術検討調査報告書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記した従来のディーゼルエンジン排ガス浄化装置には、以下に記載する欠点がある。
即ち、前記特許文献１に記載されたディーゼルエンジンの排気ガス用電気式処理方法及び装置は、放電帯電部２２における電極針２４は排気ガス流の流れ方向長さが短くかつ捕集板２３は排気ガス流の流れ方向に対し直角方向に配設され、又、排気ガス流が捕集板２３に対し直接当接するので流過抵抗（圧力損失；圧損）が大きいこと、捕集板２３が薄く排気ガス流の流れ方向長さが短いのでＰＭの素通りが危惧され、ＰＭ捕集効率を十分に高めることができないおそれがあること、一旦捕集板２３を通過したＰＭは再度コロナ放電により帯電させて捕集されることがなくそのまま排出されてしまうこと、といった問題を有する。
なお、コロナ放電等を利用して電気的に排気ガス中のＰＭを処理するディーゼルエンジンの排気ガス処理技術においては、以下に記載する課題が生じている。
すなわち、発電用や船舶用エンジン等の、硫黄分の少ない軽油を使用する自動車用ディーゼルエンジンと比較して格段に大きな排気量を有しかつ重油以下の低質で硫黄分を多く含有する（重油は軽油に対し１０〜７０倍程度の硫黄分を含有：ＪＩＳ Ｋ２２０４「軽油」、Ｋ２２０５「重油」による）燃料を使用する大排気量ディーゼルエンジンに、例えば先の特許文献１に記載の排気ガス浄化装置を用いた場合には、重油以下の低質燃料中の硫黄分が排気ガスにＳＯＦとして含まれるだけでなくサルフェートとなりエンジン構成部品、特に排気関係部品を腐食するという課題を克服する必要がある。
【００１３】
又、硫黄分の含有量の少ない上質な燃料である軽油を使用する自動車用に搭載した小排気量のディーゼルエンジン用である特許文献２に開示される技術は、静電凝集作用は集塵極近傍で起きるため、ガス全体を冷却する必要がなく、集塵極近傍が冷却できれば静電凝集効果が促進されるので、集塵極近傍のみにおいて次々に冷却されて凝縮、液体化が可能となり、帯電され、捕集する技術であるが、重油以下の低質燃料を使用する舶用などの大排気量であって流速が速くかつ排気ガスの温度の高いディーゼルエンジン、あるいはＰＭの排出量の多いエンジンでは、高い温度の排気ガス中のＰＭの凝縮・液体化する温度まで冷却する部分を集塵電極近傍のみでの局部的な冷却に限定したのでは冷却能力が不足して不十分な冷却となり、ＰＭの供給が多くてＰＭの冷却が追いつかない場合には、冷却されないままで温度が高く、ＰＭを含有した排気ガスが排出されることになってしまう。更に、集塵電極近傍のみでの冷却ではその近傍を流れる排ガス中のＳＯＦ分やサルフェート成分は凝縮液化され捕集されるが、集塵電極から離れた部分を流れる排ガスはほとんど冷却されることがないから、当該排ガス中のＳＯＦ分は凝縮液化されることがない。したがって、集塵電極から離れた部分を流れる排ガス中のＳＯＦ分は、捕集されることなく排出されることになる。このように、前記重油以下の低質燃料を使用する大排気量ディーゼルエンジンに、硫黄分の含有量の少ない上質な燃料である軽油を使用する特許文献２に記載の排気ガス浄化装置を用いた場合には、前記サルフェート成分によるエンジン構成部品の腐食の問題のみならず、排気ガス中のＰＭ、特にＳＯＦ分の除去が十分に行われないという問題がある。
【００１４】
更に又、特許文献２に記載のガス処理装置は、車載用の小型のガス処理装置であって、帯電凝集部３０を上流側に、フィルタ部４０を下流側に、さらにその下流に酸化触媒５０を配設して構成すると共に、帯電凝集部３０に排気ガスを多数に分流するガス入口室３１ｃを設けると共にガス通路壁を筒状体３１ｆで形成しかつ該筒状体３１ｆを外気に露出してガス通路壁である当該筒状体３１ｆを自然対流と熱放射による自然放熱によりガスを冷却するガス冷却部として形成し、その後分流した排気ガスをガス出口室３１ｄにて再混合させてフィルタ部４０の下流の酸化触媒５０にてガス化したまま帯電凝集部３０、フィルタ部４０を通過してきたＳＯＦ等の蒸発成分を酸化して浄化する装置に関する技術であり、又、ＳＯＦの捕集率を確保するには管状の帯電凝集部３０で一旦冷却した排気ガスの温度を触媒の活性温度まで再上昇させるか、酸化触媒５０の温度を燃料や電気等の外部エネルギーを使用して昇温する必要のある技術であり、更に、排気ガス中の窒素酸化物を低減・除去する技術ではない。
【００１５】
又、特許文献３に記載の電気式排気ガス処理技術は、予めガス冷却手段により粒状物質を含む全排気ガスの温度を、１００℃以上、好ましくは１３０℃以上で排気ガス温度／燃料沸点温度比Ｒ＝０．８５で示す温度以下に下げた後に電気的手段によって処理することにより、コロナ放電により帯電する粒状物質ＰＭ（ＳＯＦ、ＩＳＦ）は高効率に除去することができるが、帯電しないＮＯｘや二酸化硫黄ガス等の酸化硫黄（以下「ＳＯｘ」と称する）のガス状物質については高効率で除去することはできないという難点がある。
【００１６】
一方、非特許文献１に記載の舶用ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスから分流したＥＧＲガスを吸気に還流することによって、排気ガスからＮＯｘの８０％低減とＥＧＲガスからの１００％近いＳＯｘ除去が可能であるが、ＥＧＲガス中のＰＭ、特にサルフェート成分を完全には除去できず残留するという欠点があり、又、スクラバーを通過する煤塵、ＰＭになお含まれる硫黄分のディーゼル機関本体やシステムへの影響については、長期の実船試験が必要であるのみならず、スクラバーから船外排出される洗浄水については環境や生態系に影響を与えないようにする必要があり、特にこのスクラバーの洗浄水においてはＰＭの浮遊や二酸化硫黄の溶解等に伴うこれら環境汚染成分もしくは生態系影響成分の除去やＰｈ調整等、廃水処理が大きな問題となることが予想される。
【００１７】
又、公知のＮＯｘ低減技術として触媒反応を利用したＳＣＲ方式が一般に知られている。このＳＣＲ方式は、エンジンの排気ガスの温度が十分に高い状態で活性化されて、かつ触媒表面が煤等に覆われず確実に露出しておれば触媒が正常に機能して高いＮＯｘ低減が達成できる。しかし、一般の舶用エンジンにあっては燃料消費率の向上を確保するため、自動車用エンジン等と比べるとロングストロークの低速エンジンが主流であり、シリンダー内で燃焼ガスのエネルギーをゆっくり時間をかけて確実に動力として取り出すことと、長時間にわたる燃焼ガスのシリンダー壁面等への接触に伴う放熱により排気ガスの温度は低温となることが多く、エンジン始動直後の暖気中のみならず定常運転中であっても触媒温度が３００度を下回るとその機能を十分に発揮せず、ＮＯｘ低減率が不十分なことが多い。又、重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンにあっては、排気ガス中に含有されるＰＭにより触媒が被覆されると共に、燃料に多量に含有される硫黄により被毒してそのＮＯｘ浄化機能が長期にわたり安定して機能しないという問題が指摘され改善が望まれている。
【００１８】
本発明は、上記した従来技術の問題に鑑み、特に重油以下の低質燃料を使用する大排気量で高速及び／又は大流量の排気ガスが排出されるディーゼルエンジンの排気ガス中のＮＯｘを低減し、更にＰＭ、特にＳＯＦ分やサルフェート成分を高効率で除去できるのみならず、環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易にかつ確実に抑制することができる、エンジン始動直後から機能する重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る第１発明の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、エンジンの排気マニホールドに連なる排気管に排気ガスクーラーを設け、該排気ガスクーラーの下流側に、該排気ガス中に含まれるＳＯＦ、ＩＳＦを主体とするＰＭを除去する電気集塵手段を連設し、該電気集塵手段の下流側配気管に前記排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流する分岐部を設け、該分岐部に連なるＥＧＲ配管及びＥＧＲバルブを介して前記ＥＧＲガスをエンジンの吸気に還流させる構成となしたことを特徴とするものである。
上記第１発明の排気ガス浄化装置においては、前記電気集塵手段と前記分岐部との間に、排気ガスを更に浄化するスクラバーを配設して構成すること、及び／又は、前記ＥＧＲ配管にＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーを配設して構成すること、を好ましい態様とするものである。
又、上記第１発明の排気ガス浄化装置は、前記排気ガスクーラーと前記電気集塵手段との間の排気管、及び前記スクラバーと前記ＥＧＲクーラーとの間の排気管又はＥＧＲ配管、及び前記ＥＧＲクーラーの後方のＥＧＲ配管の少なくとも１箇所に、凝縮水を分離除去する汽水分離器を配設して構成すること、及び／又は、前記ＥＧＲ配管に当該ＥＧＲガスを圧送して吸気に還流させるブロアーを設けて構成すること、を好ましい態様とするものである。
【００２０】
又、本発明に係る第２発明の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、エンジンの排気マニホールドに連なる排気管に、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流する分岐部を設け、該分岐部に連なるＥＧＲ配管に排気ガスクーラーを設け、該排気ガスクーラーの下流側に、該排気ガス中に含まれるＳＯＦ、ＩＳＦを主体とするＰＭを除去する電気集塵手段を連設し、該電気集塵手段の下流側ＥＧＲ配管にＥＧＲバルブを設け、該ＥＧＲバルブを介してＥＧＲガスをエンジンの吸気に還流させる構成となしたことを特徴とするものである。
上記第２発明の排気ガス浄化装置においては、前記電気集塵手段と前記分岐部との間に、排気ガスを更に浄化するスクラバーを配設して構成すること、及び／又は、前記スクラバーの後方にＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーを配設して構成すること、を好ましい態様とするものである。
又、上記第２発明の排気ガス浄化装置は、前記排気ガスクーラーと前記電気集塵手段との間のＥＧＲ配管、及び前記スクラバーと前記ＥＧＲクーラーとの間のＥＧＲ配管、及び前記ＥＧＲクーラーの後方のＥＧＲ配管の少なくとも１箇所に、凝縮水を分離除去する汽水分離器を配設して構成すること、又は、前記ＥＧＲ配管に当該ＥＧＲガスを圧送して吸気に還流させるブロアーを設けて構成すること、を好ましい態様とするものである。
更に、本発明にかかる発明の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンに、１段もしくは複数段の過給機により吸気が過給される過給システムを設ける構成とすること、を好ましい態様とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、以下に記載する効果を奏する。
１．排気ガスクーラーを経由して排気ガス浄化装置（ＤＰＦ）から排出される排気ガスの一部を分流してＥＧＲガスとして使用することにより、吸入空気に比熱の大きい排出ガスが混合されることにより燃焼温度が低下して窒素酸化物の生成が抑制され、かつ吸入空気に酸素濃度の低下した排気ガスが混合されることにより燃焼温度が低下して窒素酸化物の生成が抑制されるので排気ガス中のＮＯｘを大幅に減少させることができる。
２．舶用燃料は硫黄の含有量が多いことから排気ガスには高い濃度のサルフェートが含有されており、そのままＥＧＲガスとして燃焼室に供給すると排気ガス中の硫黄分が更に濃化されてピストン、ピストンリング、シリンダー、シリンダーヘッド、給排気バルブ・バルブステム等のエンジン構成部品、排気管、マフラー、エコノマイザー、レキュペレーター等の排気関連部品を硫黄起源生成物が腐食させたり摩耗させて、エンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されるが、本発明によれば燃料起源の硫黄分に加えてＥＧＲガスから硫黄分がさらに供給されて濃化されることがほとんど無いのでこれらの危惧を解消することができる。
３．排気管へのスクラバーの設置により、静電サイクロン排気ガス浄化装置で除去しきれない二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が効果的に除去されてより減少することにより排気ガスがよりクリーンになると共に、分流されるＥＧＲガス温度もより低下することにより、燃焼温度を低下させて窒素酸化物の減少と共にシリンダー壁面等からの放熱を減少させて燃費の向上がはかられる。更に、ＥＧＲクーラーの交換熱量を少なくでき、ＥＧＲクーラーの小型化が可能となり廉価となること、ＥＧＲクーラーの耐熱性は高くは要求されないことから熱応力が低くなると共に高温腐食の危険性も減るので構造が単純化されて耐久信頼性が得易いこと、安価な材料・安価な工法での製作が可能となり廉価なＥＧＲクーラーの使用が可能であること、エンジン構成部品、排気関連部品を硫黄起源生成物が腐食させたり磨耗を促進したりすることが少なくなり、エンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなること、ＥＧＲガスが冷却されてＥＧＲクーラーが不要となる場合も有り得る等の効果が得られる。
４．ＥＧＲ配管へのスクラバーの設置により、静電サイクロン排気ガス浄化装置で除去しきれなかったＰＭ、すす、ＳＯＦ、サルフェート等の残存成分がＥＧＲガスにおいても除去されてクリーンなＥＧＲガスが得られると共に、ＥＧＲガス温度もより低下することにより、燃焼温度を低下させて窒素酸化物の減少と共にシリンダー壁面等からの放熱を減少させて燃費の向上がはかられる。更に、ＥＧＲクーラーの交換熱量を少なくでき、ＥＧＲクーラーの小型化が可能となり廉価となること、ＥＧＲクーラーの耐熱性は高くは要求されないことから熱応力が低くなると共に高温腐食の危険性も減るので構造が単純化されて耐久信頼性が得易いこと、安価な材料・安価な工法での製作が可能となり廉価なＥＧＲクーラーの使用が可能であること、エンジン構成部品、排気関連部品を硫黄起源生成物が腐食させたり磨耗を促進したりすることが少なくなり、エンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなること、ＥＧＲガスが冷却されてＥＧＲクーラーが不要となる場合も有り得ること、装置の小型化・小スペース化がはかられること、等の効果が得られる。
５．汽水分離器を設けることにより凝縮水を予め分離除去することができる。具体的には、排気ガス冷却装置の下流側に汽水分離器を設置することにより、排気ガスから凝縮水を分離・除去することができ、凝縮水を予め除去しておくことにより、凝縮水に硫黄起源生成物や窒素起源生成物が含有されて排気ガス内から減少し、凝縮水に付着するＰＭ中のＩＳＦ（すす）に硫黄起源生成物や窒素起源生成物が吸着されて更に減少し、排気ガス中のＰＭ（ＳＯＦ、ＩＳＦ）並びに窒素起源生成物の含有量を減らしてＤＰＦの負荷を軽減させると共に、エンジン部品および排気関連部品の耐久性を損ねる危惧をさらに減らすことができるという効果が得られ、かつこのような効果は、排気ガス冷却装置から排出される排気ガス温度が１００℃程度付近の場合に特に顕著である。又、スクラバーの下流側に汽水分離器を設置することにより、スクラバーにて大量の水と接して極めて高湿度となった排気ガスから水分を分離・除去することができる。分離・除去された水分には硫黄起源生成物や窒素起源生成物が含有されているのでこれらが排気ガス中から大幅に除去され、更に、除去される水分に付着するＰＭ中のＩＳＦ（すす）に硫黄起源生成物や窒素起源生成物が吸着されて減少し、排気ガス中のＳＯｘ、ＰＭ（ＳＯＦ、ＩＳＦ）並びに窒素起源生成物の含有量が減少して排気ガスのクリーン化がはかられる。又、ＥＧＲガスも凝縮水が分離・除去されていることにより特に硫黄起源生成物等が減少してエンジン部品、排気関連部品の腐食摩耗や摺動摩耗等により耐久性を損ねる危惧を更に減らすことができる。
６．排気管から分流したＥＧＲガスのみを冷却→静電集塵→サイクロン集塵→スクラバー処理→汽水分離することにより、小型な装置で廉価にクリーンなＥＧＲガスが得られ、このＥＧＲガスを使用して吸気に還流することにより、ＥＧＲによる一般的な作用効果を享受できる。又、排気ガス中のＰＭの削減は望めないが、一連の処理済みのＥＧＲガスを還流できるのでＮＯｘやＳＯｘは確実に削減できる。更に、ＥＧＲガスのみを処理するのでシステムの構成機器（ガス冷却機、静電集塵部、サイクロン集塵部、スクラバー処理機、汽水分離機）は小型で軽く廉価であり製造も容易で設置スペースも取らず好ましい。更に又、排気ガス全量を処理する場合と比較し、排気ガスクーラーの冷却水の使用量の減少、スクラバー装置からの排水処理水量やスラッジの減少、汽水分離器からの凝縮水の減少等、システムの維持・管理が容易となって環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易且つ確実に抑制できる。
７．公知のＮＯｘ低減技術として知られている触媒反応を利用したＳＣＲ方式は、エンジンの排気ガスの温度が十分に高い状態では触媒が活性化され、又触媒表面が煤等に覆われず確実に露出しておれば触媒が正常に機能して高いＮＯｘ低減が達成できるが、一般の舶用エンジンにあっては燃料消費率の向上を確保するために自動車用エンジン等と比べるとロングストロークの低速エンジンが主流であり、シリンダー内で燃焼ガスのエネルギーをゆっくり時間をかけて確実に動力として取り出すことと、長時間にわたり燃焼ガスがシリンダー壁面等へ接触することにより放熱されて排気ガスの温度は低温となることが多く、エンジン始動直後の暖気中だけではなく定常運転中であっても触媒温度が３００度を下回って触媒機能を十分に発揮できず、ＮＯｘ低減率が不十分なことが多く、又重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンにあっては、排気ガス中に含有されるＰＭにより触媒が被覆されて排気ガスとの接触が妨げられたり、燃料中に多量に含有される硫黄により触媒が被毒してそのＮＯｘ浄化機能が発揮できなくなって長期にわたり安定してＮＯｘを低減できない問題が生じているが、本発明装置では各構成部品は温度依存性が無く、排気ガス中のＰＭにも影響されず、又低質燃料使用による硫黄起源物質による劣化もほとんど無く、エンジン始動直後から長期にわたり安定して排気ガス浄化機能を発揮することができて高いＮＯｘ低減率が達成でき、環境改善に確実に寄与できる。
８．ディーゼルエンジンがターボチャージャー、リショルムコンプレッサー、ルーツブロアー等の過給機により１段もしくは複数段、好ましくは２段に過給されていることによりシリンダーへの過給圧力が上昇して空気過剰率が向上し、燃費を低減できるとともに、ＥＧＲ率を広い運転域に亘って上昇させることができ、排気マニホールドに排出される段階でのＰＭも低減されて所望の排気ガスの浄化能力を確保・維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第５実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第６実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第７実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第８実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第９実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第１０実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第１１実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第１２実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第１３実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第１４実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第１５実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第１６実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第１７実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の実施例において比較例として基本特性を示す装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の実施例における従来例１の排気ガス浄化装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の実施例における従来例２の排気ガス浄化装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２１】従来のディーゼルエンジン排ガス処理装置の一例を示す概略図である。
【図２２】従来のディーゼルエンジン排ガス処理装置の他の例を示す斜視図である。
【図２３】図２２に示すディーゼルエンジン排ガス処理装置の部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に本発明の第１の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、重油以下の低質燃料を燃料として使用するディーゼルエンジン（Ｅ）１の排気マニホールド（Ｅ／Ｍ）２下流の排気管に排気ガスクーラー（Ｇ／Ｃ）３を配設し、更に該排気ガスクーラー（Ｇ／Ｃ）３の下流に静電サイクロン排気ガス浄化装置（ＥＳ／Ｃ／ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ））４を配設し、その下流側配管に排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流する分岐部５を設けて該分岐部５にＥＧＲ配管を接続し、ＥＧＲバルブ（Ｅ／Ｖ）６を介して前記ＥＧＲガスをエンジンの吸気マニホールド（Ｉ／Ｍ）７、もしくはエアーフィルター（Ａ／Ｆ）９からの吸気管に還流させる構成となしたもので、更に必要に応じて、排気ガスクーラー３と静電サイクロン排気ガス浄化装置４との間に汽水分離器（Ｍ／Ｓ）８を設けてもよい。
【００２４】
上記図１に示す構成の排気ガス浄化装置の場合、排気ガスクーラー３により冷却された排気ガスは静電サイクロン排気ガス浄化装置４で当該排気ガス中のＰＭ（ＳＯＦ、ＩＳＦ）の含有量が減らされてその一部がＥＧＲガスとして吸気マニホールド７に還流される。この排気ガス浄化装置において、排気ガスクーラー３により冷却された排気ガスを汽水分離器８に通すと、凝縮水に硫黄起源生成物や窒素起源生成物が捕捉されて排気ガス中から減少し、凝縮水に付着するＰＭ中のＩＳＦ（すす）に硫黄起源生成物や窒素起源生成物が吸着されて減少し、排気ガス中のＰＭ（ＳＯＦ、ＩＳＦ）並びに窒素起源生成物の含有量を減らしてクリーンな排気ガスとし、静電サイクロン排気ガス浄化装置４の負荷を軽減させると共に、ＥＧＲガスをもクリーンにしてエンジン構成部品および排気関連部品の耐久性を損ねる危惧をさらに減らすことができる。
このような効果は、排気ガスクーラー３から排出される排気ガス温度が、１００℃以上、好ましくは１３０℃以上で排気ガス温度／燃料沸点温度比Ｒ（排気ガスの温度÷重油燃料の沸点）＝０．８５で示される温度以下の場合に特に顕著である。その理由は、排気ガスクーラー３から排出される排気ガス温度が１００℃未満では、排気ガス中の水分等が捕集面に大量に凝縮し、捕集面に堆積したＰＭ微粒子が凝縮した水分により粘着されて捕集面から剥離し難くなり、排気ガス中のガス流中に砂嵐状あるいは吹雪状に分散・舞い上がった状態での流下がされ難くなってその後の処理が難しくなるためと思われる。なお、現実にはガス冷却部から排出される電気集塵手段の放電帯電部に流入する全排気ガスの温度は１３０℃程度であれば前記不具合はほとんど発生せずＰＭ微粒子の後処理上好ましい。
又、ガス冷却部の下流側で静電集塵部の上流側に汽水分離器を設けることにより、ガス冷却部を通過した排気ガス中から燃焼により生じた水蒸気、ＳＯＦ分、サルフェート分、カーボン等が懸濁・溶解した凝縮水を予め分離除去することができるので、全排気ガスの温度を１００℃程度まで冷却しても汽水分離器８が十分に機能し、汽水分離器以降の構成部品の腐食性が緩和され使用材料の耐蝕性が低く抑えられるのでよい。
なお、ガス冷却部から排出される電気集塵手段の放電帯電部に流入する全排気ガスの温度が１３０℃以上であれば、予め凝縮水を分離除去する必要がないので汽水分離器を設置しなくてもよく、システム全体が省スペースで廉価となると共に汽水分離器からの凝縮水の後処理の必要もなくなり管理が容易なって好ましい。
更に、排気ガス温度／燃料沸点温度比Ｒ（排気ガスの温度÷重油燃料の沸点）が０．８５で示される温度以下としたのは、排気ガス温度／燃料沸点温度比Ｒが０．８５を超えると、ほとんどのＳＯＦ分、サルフェート分を液状化させられないためである。即ち、ガス冷却部を通過した排気ガスにおいて、ＳＯＦ分及びサルフェート分は、排気ガス温度／燃料沸点温度比Ｒが０．８５以下の過冷却気体状態で放電帯電部に送り込まれることが望ましく、０．８５を超える状態では気体状態のＳＯＦ分とサルフェート分が多く残存して十分な量のＳＯＦ分を次の帯電放電部において凝縮液化、帯電する過冷却気体状態を形成できず、十分な浄化効果が得られないためである。
【００２５】
又、汽水分離器８では凝縮水を完全に除去する必要はなく、大きな粒子をバッフル（分離板）に衝突させるなどして分離し、微細な液状粒子と固体粒子を後段のコロナ放電により帯電させてクーロン力により捕集板に吸着させて捕集・集塵させることにより除去すればよい。更に、この排気ガス浄化装置の場合は、ＥＧＲバルブ６によりＥＧＲガス流量を必要なＥＧＲ率（シリンダーに充填される吸気におけるＥＧＲガスの割合）が得られるよう制御して吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管（ターボチャージャー装着の場合は、図示していないがコンプレッサーの上流）に還流する。このＥＧＲガスの還流により燃焼室での燃焼温度が下げられ窒素酸化物の発生が抑制される。
【００２６】
図２に本発明の第２の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、同じく重油以下の低質燃料を燃料として使用するディーゼルエンジン１の排気マニホールド２下流の排気管に排気ガスクーラー３を配設し、更に該排気ガスクーラー３の下流に静電サイクロン排気ガス浄化装置４を配設し、その下流側配管に排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流する分岐部５を設けて該分岐部５にＥＧＲ配管を接続し、該ＥＧＲ配管に設けたＥＧＲクーラー（Ｅ／Ｃ）１０により冷却されたＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながら吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管に還流させる構成となしたもので、更に必要に応じて、排気ガスクーラー３と静電サイクロン排気ガス浄化装置４との間、及び／又はＥＧＲクーラー１０とＥＧＲバルブ６との間に、汽水分離器８を設けてもよい。
【００２７】
上記図２に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、排気ガス及びＥＧＲガスがクリーンになると共に、ＥＧＲクーラー（Ｅ／Ｃ）１０の設置によりＥＧＲガスの温度がさらに低下して高いＥＧＲ率が確保し易くなり、更に燃焼室での燃焼温度がより低下することにより窒素酸化物の発生がより抑制されると共にシリンダー壁面等からの放熱が減少して燃料消費率が向上する。なお、ＥＧＲクーラー１０下流の汽水分離器８は、排気ガスクーラー３の下流側に設置した場合とほぼ同様の機能を有する。又、静電サイクロン排気ガス浄化装置４の下流の分岐部５から分流したＥＧＲガスが十分低温であれば、ＥＧＲ配管のＥＧＲクーラー１０の上流にバイパスバルブ（図示せず）とこのバイパスバルブからＥＧＲクーラー１０の下流に連通するバイパス配管（図示せず）を設置し、ＥＧＲガスをバイパスさせて還流させることによりＥＧＲクーラー１０による圧力損失に伴うＥＧＲガス流量の低下・減少を防止することができる。
【００２８】
図３に本発明の第３の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、同じく重油以下の低質燃料を燃料として使用するディーゼルエンジン１の排気マニホールド２下流の排気管に排気ガスクーラー３を設け、該排気ガスクーラー３の下流に静電サイクロン排気ガス浄化装置４を設け、その下流にスクラバー（Ｓｃ）１１と好ましくは汽水分離器８を設け、さらにその下流にマフラー（図示せず）への排気管に分岐部５を設けてＥＧＲガスを分流するＥＧＲ配管を接続し、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながら吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管に還流させる構成となしたものである。又、本実施例装置においても排気ガスクーラー３と静電サイクロン排気ガス浄化装置４との間に汽水分離器８を設けても良い。
【００２９】
上記図３に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、図１に示す第の実施例装置と同様に、排気ガスがクリーンになると共に、排気管にスクラバー（Ｓｃ）１１と好ましくは汽水分離器８を設置することにより、静電サイクロン排気ガス浄化装置４で除去しきれない二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が効果的に除去され、その含有量がより減少し排気ガスがよりクリーンになると共に、分流されるＥＧＲガスもクリーンになりかつＥＧＲガス温度もより低下する。又、燃焼室での燃焼温度がより低下することにより窒素酸化物の発生がより抑制されると共にシリンダー壁面等からの放熱が減少して燃料消費率も向上する。更に、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなる。
【００３０】
図４に本発明の第４の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、同じく重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１の排気マニホールド２下流の排気管に排気ガスクーラー３、静電サイクロン排気ガス浄化装置４、スクラバー１１及び好ましくは汽水分離器８をこの順に配設し、更にその下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、ＥＧＲ配管に設けたＥＧＲクーラー１０により冷却されたＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながら吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管に還流させる構成となしたものである。なお、本実施例装置においても、排気ガスクーラー３と静電サイクロン排気ガス浄化装置４との間、及びＥＧＲクーラー１０とＥＧＲバルブ６との間に汽水分離器８を設けてもよい。
【００３１】
上記図４に示す構成の排気ガス浄化装置の場合も排気ガスがクリーンになると共に、前記図３に示す第３の実施例装置と同様に、排気管にスクラバー１１と好ましくは汽水分離器８を設置することにより、静電サイクロン排気ガス浄化装置４で除去しきれない二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が効果的に除去され、その含有量がより減少し排気ガスがよりクリーンになると共に、分流されるＥＧＲガスもクリーンになりかつＥＧＲガス温度もより低下する。更に、ＥＧＲ配管へのＥＧＲクーラー１０の設置によりＥＧＲガスの温度がより低下して高ＥＧＲ率の確保が容易となり、又、燃焼室での燃焼温度がより低下することにより窒素酸化物の発生がより抑制されると共にシリンダー壁面等からの放熱が減少して燃料消費率が向上する。
なお、本実施例においても、静電サイクロン排気ガス浄化装置４の下流の分岐部５から分流したＥＧＲガスが十分低温であれば、ＥＧＲ配管のＥＧＲクーラー１０の上流にバイパスバルブ（図示せず）とこのバイパスバルブからＥＧＲクーラー１０の下流に連通するバイパス配管（図示せず）を設置し、ＥＧＲガスをバイパスさせて還流させることによりＥＧＲクーラー１０による圧力損失に伴うＥＧＲガス流量の低下・減少を防止することができる。
【００３２】
図５に本発明の第５の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、同じく重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１の排気マニホールド２下流の排気管に排気ガスクーラー３及び静電サイクロン排気ガス浄化装置４を配設し、前記静電サイクロン排気ガス浄化装置４の下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管にスクラバー１１及び好ましくは汽水分離器８を配設し、更にＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながら吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管に還流させる構成となしたものである。なお、本実施例装置においては、排気ガスクーラー３と静電サイクロン排気ガス浄化装置４との間に汽水分離器８を設けてもよい。
【００３３】
上記図５に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は排気ガスがクリーンになると共に、前記図４に示す第４の実施例装置と異なり、ＥＧＲ配管にスクラバー１１と好ましくは汽水分離器８を設置することにより、静電サイクロン排気ガス浄化装置４で除去しきれなかった二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が効果的に除去され、その含有量がより減少しＥＧＲガスがよりクリーンになると共に、分流されるＥＧＲガス温度がより低下する。更に、ＥＧＲガスの温度がより低下することにより高ＥＧＲ率の確保が容易となり、又、燃焼室での燃焼温度がより低下して窒素酸化物の発生がより抑制されると共にシリンダー壁面等からの放熱が減少して燃料消費率が向上する。更に又、ＥＧＲガスに含有される二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が除去され減少することにより、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなる。又更に、排気管及びＥＧＲ配管に設置するスクラバー１１と汽水分離器８はいずれも、排気管に設置して排気ガスの全量を処理するものと比較して小型で廉価なものでよい。
【００３４】
図６に本発明の第６の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、同じく重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１の排気マニホールド２下流の排気管に排気ガスクーラー３及び静電サイクロン排気ガス浄化装置４を配設し、前記静電サイクロン排気ガス浄化装置４の下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管にスクラバー１１と好ましくは汽水分離器８を配設し、更に前記汽水分離器８の下流側にＥＧＲクーラー１０を配設し、該ＥＧＲクーラー１０により冷却されたＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながら吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管に還流させる構成となしたものである。なお、本実施例装置においては、排気ガスクーラー３と静電サイクロン排気ガス浄化装置４との間、及び／又は、ＥＧＲクーラー１０とＥＧＲバルブ６との間に、それぞれ汽水分離器８を設けてもよい。
【００３５】
上記図６に示す構成の排気ガス浄化装置の場合も、前記の各実施例装置と同様に、ＥＧＲ配管へのＥＧＲクーラー１０の設置によりクリーンな排気ガス及びＥＧＲガスが得られると共にＥＧＲガスの温度もより低下して高ＥＧＲ率の確保が容易となり、又、燃焼室での燃焼温度がより低下することにより窒素酸化物の発生がより抑制されると共にシリンダー壁面等からの放熱が減少して燃料消費率の向上がはかられる。なお、ＥＧＲクーラー１０下流の汽水分離器８は、排気ガスクーラー３やスクラバー１１の下流側に設置した場合とほぼ同様の機能を有する。又、ＥＧＲ配管に設置するスクラバー１１と汽水分離器８はいずれも小型で廉価なものでよい。更に、本実施例においても、静電サイクロン排気ガス浄化装置４の下流の分岐部５から分流したＥＧＲガスが十分低温であれば、ＥＧＲ配管のＥＧＲクーラー１０の上流にバイパスバルブ（図示せず）とこのバイパスバルブからＥＧＲクーラー１０の下流に連通するバイパス配管（図示せず）を設置し、ＥＧＲガスをバイパスさせて還流させることによりＥＧＲクーラー１０による圧力損失に伴うＥＧＲガス流量の低下・減少を防止することができる。
【００３６】
図７に本発明の第７の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１にターボチャージャー（Ｔ／Ｃ）１２が装着され、該ターボチャージャー１２下流の排気管に排気ガスクーラー３と静電サイクロン排気ガス浄化装置４を配設し、前記静電サイクロン排気ガス浄化装置４の下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管にスクラバー１１及び汽水分離器８を配設し、さらにその下流にＥＧＲガスを昇圧し供給・圧送するブロアー（ＢＷ）１３を設け、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながら吸気マニホールド７に還流させる構成となしたものである。
なお、本実施例装置ではＥＧＲガスが還流される位置が吸気マニホールド７の場合を示したが、吸気配管のいずれの位置（インタークーラー１４の前後）でもよい。
【００３７】
上記図７に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、前記の各実施例装置と同様に、クリーンな排気ガス及びＥＧＲガスが得られると共にＥＧＲガスの温度がより低下して高ＥＧＲ率の確保が容易となり、又、燃焼室での燃焼温度がより低下することにより窒素酸化物の発生がより抑制されると共にシリンダー壁面等からの放熱が減少して燃料消費率の向上がはかられるのみならず、吸気管内の圧力がコンプレッサーにより高圧となっていてもブロアー１３で昇圧させて圧送・供給することにより正確な量のＥＧＲガスを供給して高いＥＧＲ率の確保が可能となり所望の排気ガスの浄化能力と燃費を確保・維持できる。
【００３８】
図８に本発明の第８の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１の排気マニホールド２下流の排気管に排気ガスクーラー３と、前記静電サイクロン排気ガス浄化装置４に替えて、静電集塵排気ガス浄化装置（ＥＳ／ＤＣ／ＤＰＦ：ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｄｕｓｔ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ＤＰＦ）４−１を配設し、更にその下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながら吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管に還流させる構成となしたものである。なお、本実施例装置においては、静電集塵排気ガス浄化装置４−１に替えて、前記静電サイクロン排気ガス浄化装置４を採用してもよいことはいうまでもない（静電サイクロン排気ガス浄化装置４を採用した場合は前記第１の実施例装置と同様の構成となる）。又、排気ガスクーラー３と静電サイクロン排気ガス浄化装置４との間に汽水分離器８を設けてもよい。
【００３９】
上記図８に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、前記図１に示す第１の実施例装置と同様に、排気ガスクーラー３により冷却された排気ガスを汽水分離器８に通すと、凝縮水に硫黄起源生成物や窒素起源生成物が捕捉されて排気ガス中から減少し、凝縮水に付着するＰＭ中のＩＳＦ（すす）に硫黄起源生成物や窒素起源生成物が吸着されて減少し、排気ガス中のＰＭ（ＳＯＦ、ＩＳＦ）並びに窒素起源生成物の含有量を減らし、静電集塵排気ガス浄化装置４−１の負荷を軽減させると共に、エンジン構成部品および排気関連部品の耐久性を損ねる危惧をさらに減らすことができる。
【００４０】
図９に本発明の第９の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１の排気マニホールド２下流の排気管に排気ガスクーラー３、静電サイクロン排気ガス浄化装置４及びスクラバー１１を配設し、前記スクラバー１１の下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管に汽水分離器８を設け、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながら吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管に還流させる構成となしたものである。
【００４１】
上記図９に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、静電サイクロン排気ガス浄化装置４で除去しきれなかった二酸化硫黄ガス、ＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が除去されてより減少してクリーンな排気ガス及びＥＧＲガスが得られると共に、ＥＧＲガスは冷却されて低温となって高いＥＧＲ率が確保し易くなり、燃焼室での燃焼温度を低下させて窒素酸化物の発生がより抑制されると共にシリンダー壁面等からの放熱を減少させて燃費の向上がはかられる。又、ＥＧＲ配管に設置する汽水分離器８は、ＥＧＲガスのみの処理となるので小型・軽量化された廉価なものでよい。
【００４２】
図１０に本発明の第１０の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１の排気マニホールド２下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管に排気ガスクーラー３及び静電サイクロン排気ガス浄化装置４を配設し、前記静電サイクロン排気ガス浄化装置４の下流に設けたＥＧＲバルブ６によりＥＧＲガスの流量を制御しながら吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管に還流させる構成となしたものである。なお、排気ガスクーラー３と静電サイクロン排気ガス浄化装置４との間には汽水分離器８を設けてもよい。
【００４３】
上記図１０に示す構成の排気ガス浄化装置の場合も、前記のものと同様にＥＧＲガスが清浄化され含有される二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が除去されてより減少することにより、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなる。又、ＥＧＲガスを還流できるのでＮＯｘを確実に削減することができる。更に、ＥＧＲガスのみを処理するのでシステムの構成機器（ガス冷却機、静電集塵部、サイクロン集塵部、スクラバー処理機、汽水分離機等）はいずれも小型・軽量で廉価な装置でよい。特に本実施例装置は、排気ガス全量を処理する場合と比較し、排気ガスクーラー３の冷却水の使用量の減少、スクラバー装置からの排水処理水量やスラッジの減少、汽水分離器８からの凝縮水の減少等、システムの維持・管理が容易となって環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易かつ確実に抑制できる。
【００４４】
図１１に本発明の第１１の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１の排気マニホールド２下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管に排気ガスクーラー３及び静電サイクロン排気ガス浄化装置４を配設し、前記静電サイクロン排気ガス浄化装置４の下流にスクラバー１１を設置し、更に前記スクラバー１１の下流にＥＧＲクーラー１０を配設し、ＥＧＲバルブ６によりＥＧＲガスの流量を制御しながら吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管に還流させる構成となしたものである。なお、本実施例装置においては、ＥＧＲクーラー１０とＥＧＲバルブ６との間に汽水分離器８を設けるとよい。
【００４５】
上記図１１に示す構成の排気ガス浄化装置の場合も、前記のものと同様にＥＧＲガスが清浄化され含有される二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が除去されてより減少することにより、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなる。又、ＥＧＲガスを還流できるのでＮＯｘを確実に削減することができる。更に、ＥＧＲガスのみを処理するのでシステムの構成機器（ガス冷却機、静電集塵部、サイクロン集塵部、スクラバー処理機、汽水分離機等）はいずれも小型・軽量で廉価な装置でよい。又更に、本実施例装置においても、排気ガス全量を処理する場合と比較し、排気ガスクーラー３の冷却水の使用量の減少、スクラバー装置からの排水処理水量やスラッジの減少、汽水分離器８からの凝縮水の減少等、システムの維持・管理が容易となって環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易かつ確実に抑制できる。
【００４６】
図１２に本発明の第１２の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１にターボチャージャー１２が装着され、該ターボチャージャー１２下流の排気管に排気ガスクーラー３及び静電サイクロン排気ガス浄化装置４を配設し、前記静電サイクロン排気ガス浄化装置４の下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管にスクラバー１１、汽水分離器８、ＥＧＲガスを昇圧し供給・圧送するブロアー（ＢＷ）１３、ＥＧＲバルブ６をこの順に配設し、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながらインタークーラー１４前の吸気管に還流させる構成となしたものである。即ち、本実施例装置は、ターボチャージャー１２後の排気ガスを予冷し、静電サイクロン処理後の排気ガスから分流したＥＧＲガスのみをスクラバー１１で処理し、その後汽水分離器８を経由させてブロアー（ＢＷ）１３で圧送してインタークーラー１４前の吸気管に還流させる構成となしたものである。なお、図中のイ、ロ、ハは後出の実施例（特性評価試験）における測定箇所を示す。
【００４７】
上記図１２に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、ＥＧＲガスが清浄化され含有される二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が除去されてより減少することにより、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなること、ＥＧＲガスを還流できるのでＮＯｘを確実に削減することができること、ＥＧＲガスのみを処理するのでシステムの構成機器（ガス冷却機、静電集塵部、サイクロン集塵部、スクラバー処理機、汽水分離機等）はいずれも小型・軽量で廉価な装置でよいこと、排気ガス全量を処理する場合と比較し、排気ガスクーラー３の冷却水の使用量の減少、スクラバー装置からの排水処理水量やスラッジの減少、汽水分離器８からの凝縮水の減少等、システムの維持・管理が容易となって環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易かつ確実に抑制できること、等の効果に加え、吸気管内の圧力がコンプレッサーにより高圧となっていてもブロアー１３で昇圧し圧送・供給することにより正確な量のＥＧＲガスを供給して高いＥＧＲ率の確保が可能となり所望の排気ガスの浄化能力と燃費を確保・維持できるという効果が得られる。
【００４８】
図１３に本発明の第１３の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１にターボチャージャー１２が装着され、該ターボチャージャー１２下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管に排気ガスクーラー３、静電サイクロン排気ガス浄化装置４、スクラバー１１、汽水分離器８、ブロアー１３、ＥＧＲバルブ６をこの順に配設し、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながらインタークーラー１４前の吸気管に還流させる構成となしたものである。即ち、本実施例装置は、ＥＧＲガス配管において当該ＥＧＲガスを予冷し、静電サイクロン処理後にスクラバー１１で処理し、その後汽水分離器８を経由させてブロアー１３で圧送してインタークーラー１４前の吸気管に還流させる構成となしたものである。なお、図中のニ、ホ、ヘは後出の実施例（特性評価試験）における測定箇所を示す。
【００４９】
上記図１３に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、前記のものと同様にＥＧＲガスが清浄化され含有される二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が除去されてより減少することにより、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなること、ＥＧＲガスを還流できるのでＮＯｘを確実に削減することができること、ＥＧＲガスのみを処理するのでシステムの構成機器（ガス冷却機、静電集塵部、サイクロン集塵部、スクラバー処理機、汽水分離機等）はいずれも小型・軽量で廉価な装置でよいこと、排気ガス全量を処理する場合と比較し、排気ガスクーラー３の冷却水の使用量の減少、スクラバー装置からの排水処理水量やスラッジの減少、汽水分離器８からの凝縮水の減少等、システムの維持・管理が容易となって環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易かつ確実に抑制できること、等の効果に加え、吸気管内の圧力がコンプレッサーにより高圧となっていてもブロアー１３で昇圧し圧送・供給することにより正確な量のＥＧＲガスを供給して高いＥＧＲ率の確保が可能となり所望の排気ガスの浄化能力を確保・維持できるという効果が得られる。
【００５０】
図１４に本発明の第１４の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、同じく重油以下の低質燃料を燃料として使用するディーゼルエンジン１に、２段過給システムとして排気ガスの流れ方向前段に高圧ターボチャージャー１２−１が、後段に低圧ターボチャージャー１２−２が装着され、低圧ターボチャージャー１２−２下流の排気管に排気ガスクーラー３を設け、好ましくは排気ガスクーラー３の下流に汽水分離器８を設け、さらにその下流に静電サイクロン排気ガス浄化装置４とスクラバー１１と好ましくは汽水分離器８を設け、汽水分離器８の下流にマフラー（図示せず）への排気管に設けた分岐部５にＥＧＲガスを分流するＥＧＲ配管を接続し、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながらエアーフィルター９からの吸気と共に低圧ターボチャージャー１２−２のコンプレッサー（図示せず）上流の低圧位置の吸気管に、あるいは高圧ターボチャージャー１２−１と低圧ターボチャージャー１２−２の間の中圧力位置の吸気管にブロアー１３にてより圧送して、あるいは又、高圧ターボチャージャー１２−１のコンプレッサー（図示せず）の後流の高圧力位置の吸気管にブロアー１３にてより圧送して、還流させる構成となしたものである。
【００５１】
上記図１４に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、図１に示す第１の実施例装置と同様に、排気ガスがクリーンになると共に、排気管にスクラバー１１と好ましくは汽水分離器８を設置することにより、静電サイクロン排気ガス浄化装置４で除去しきれない二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が効果的に除去され、その含有量がより減少し排気ガスがよりクリーンになると共に、分流されるＥＧＲガスもクリーンになりかつＥＧＲガス温度もより低下する。又、燃焼室での燃焼温度がより低下することにより窒素酸化物の発生がより抑制されると共にシリンダー壁面等からの放熱が減少して燃料消費率も向上する。更に、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなる。更に又、エンジンが２段過給されていることにより過給圧力が上昇して空気過剰率が向上し、燃費は低減し、ＥＧＲ率を広い運転域に亘って上昇させることができ、排気マニホールドに排出される段階でのＰＭも低減されて所望の排気ガスの浄化能力を確保・維持できるという効果が得られる。
【００５２】
図１５に本発明の第１５の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、同じく重油以下の低質燃料を燃料として使用するディーゼルエンジン１に、２段過給システムとして排気ガスの流れ方向前段に高圧ターボチャージャー１２−１が、後段に低圧ターボチャージャー１２−２が装着され、低圧ターボチャージャー１２−２下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管に排気ガスクーラー３、静電サイクロン排気ガス浄化装置４、スクラバー１１、汽水分離器８、ＥＧＲバルブ６をこの順に配設し、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながらエアーフィルター９からの吸気と共に低圧ターボチャージャー１２−２のコンプレッサー（図示せず）上流の吸気管に還流させ供給する構成となしたものである。
【００５３】
上記図１５に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、前記のものと同様にＥＧＲガスが清浄化され含有される二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が除去されてより減少することにより、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなること、ＥＧＲガスを還流できるのでＮＯｘを確実に削減することができること、ＥＧＲガスのみを処理するのでシステムの構成機器（ガス冷却機、静電集塵部、サイクロン集塵部、スクラバー処理機、汽水分離器等）はいずれも小型・軽量で廉価な装置でよいこと、排気ガス全量を処理する場合と比較し、排気ガスクーラー３の冷却水の使用量の減少等、システムの維持・管理が容易となって環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易かつ確実に抑制できること、等の効果に加え、エンジンが２段過給されていることにより過給圧力が上昇して空気過剰率が向上し、燃費は低減し、ＥＧＲ率を広い運転域に亘って上昇させることができ、排気マニホールドに排出される段階でのＰＭも低減されて所望の排気ガスの浄化能力を確保・維持できるという効果が得られる。
【００５４】
図１６に本発明の第１６の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、同じく重油以下の低質燃料を燃料として使用するディーゼルエンジン１に、２段過給システムとして排気ガスの流れ方向前段に高圧ターボチャージャー１２−１が、後段に低圧ターボチャージャー１２−２が装着され、低圧ターボチャージャー１２−２下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管に排気ガスクーラー３、静電サイクロン排気ガス浄化装置４、スクラバー１１、汽水分離器８、ブロアー１３、ＥＧＲバルブ６をこの順に配設し、ブロアーで圧送されたＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながら高圧ターボチャージャー１２−１と低圧ターボチャージャー１２−２の間の中圧力位置、もしくは高圧ターボチャージャー１２−１のコンプレッサー（図示せず）の後流の吸気管に還流させる構成となしたものである。
【００５５】
上記図１６に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、前記のものと同様にＥＧＲガスが清浄化され含有される二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が除去されてより減少することにより、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなること、ＥＧＲガスを還流できるのでＮＯｘを確実に削減することができること、ＥＧＲガスのみを処理するのでシステムの構成機器（ガス冷却機、静電集塵部、サイクロン集塵部、スクラバー処理機、汽水分離器等）はいずれも小型・軽量で廉価な装置でよいこと、排気ガス全量を処理する場合と比較し、排気ガスクーラー３の冷却水の使用量の減少、スクラバー装置からの排水処理水量やスラッジの減少、汽水分離器８からの凝縮水の減少等、システムの維持・管理が容易となって環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易かつ確実に抑制できること、等の効果に加え、吸気管内の圧力がコンプレッサーにより高圧となってもブロアー１３で昇圧し圧送・供給することにより正確な量のＥＧＲガスを供給して高いＥＧＲ率の確保が可能となり、又、エンジンが２段過給されていることにより過給圧力が上昇して空気過剰率が向上し、燃費の低減がはかられると共に、ＥＧＲ率を広い運転域に亘って上昇させることができ、排気マニホールドに排出される段階でのＰＭも低減されて所望の排気ガスの浄化能力を確保・維持できるという効果が得られる。
【００５６】
図１７に本発明の第１７の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、同じく重油以下の低質燃料を燃料として使用するディーゼルエンジン１に、２段過給システムとして排気ガスの流れ方向前段に高圧ターボチャージャー１２−１が、後段に低圧ターボチャージャー１２−２が装着され、高圧ターボチャージャー１２−１上流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管に排気ガスクーラー３、静電サイクロン排気ガス浄化装置４、スクラバー１１、汽水分離器８、ＥＧＲバルブ６をこの順に配設し、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながらエアーフィルター９からの吸気と共に低圧ターボチャージャー１２−２のコンプレッサー（図示せず）上流の吸気管の低圧力位置に還流させ供給するか、あるいは高圧ターボチャージャー１２−１と低圧ターボチャージャー１２−２の間の中圧力位置に還流させ供給するか、もしくは高圧ターボチャージャー１２−１のコンプレッサー（図示せず）後流の吸気管の高圧力位置に好ましくはブロアー１３により圧送させて還流させる構成となしたものである。即ち、本実施例装置は、マニホールド直下の高圧ターボチャージャー１２−１のタービン（図示せず）上流位置から分岐したＥＧＲガス配管において当該ＥＧＲガスを予冷し、静電サイクロン処理後にスクラバー１１で処理し、その後汽水分離器８を経由させた後ＥＧＲバルブ６により流量制御しながら還流させる構成となしたものである。
【００５７】
上記図１７に示す構成の排気ガス浄化装置の場合も、前記図１６に示す構成の排気ガス浄化装置と同様にＥＧＲガスが清浄化され含有される二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が除去されてより減少することにより、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなること、ＥＧＲガスを還流できるのでＮＯｘを確実に削減することができること、ＥＧＲガスのみを処理するのでシステムの構成機器（ガス冷却機、静電集塵部、サイクロン集塵部、スクラバー処理機、汽水分離器等）はいずれも小型・軽量で廉価な装置でよいこと、排気ガス全量を処理する場合と比較し、排気ガスクーラー３の冷却水の使用量の減少、スクラバー装置からの排水処理水量やスラッジの減少、汽水分離器８からの凝縮水の減少等、システムの維持・管理が容易となって環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易かつ確実に抑制できること、等の効果に加え、吸気管内の圧力がコンプレッサーにより高圧となってもブロアー１３で昇圧し圧送・供給することにより正確な量のＥＧＲガスを供給して高いＥＧＲ率の確保が可能となり、又、エンジンが２段過給されていることにより過給圧力が上昇して空気過剰率が向上し、燃費の低減がはかられると共に、ＥＧＲ率を広い運転域に亘って上昇させることができ、排気マニホールドに排出される段階でのＰＭも低減されて所望の排気ガスの浄化能力を確保・維持できるという効果が得られる。
【００５８】
上記図１４〜図１７に示す実施例装置は、ＥＧＲガスを排気管から分岐後静電サイクロン排気ガス浄化装置により処理する対応として、高圧ターボチャージャー１２−１のタービン上流の高圧位置及び低圧ターボチャージャー１２−２のタービン下流の低圧位置から分岐した例を示したが、高圧ターボチャージャー１２−１と低圧ターボチャージャー１２−２の間の中圧力位置から分岐してもよいことはいうまでもない。
【００５９】
なお、本発明の重油以下の低質燃料を燃料として使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の構成は、前記第１実施例装置〜第１７実施例装置のものに限定するものではなく、排気ガスクーラー３、静電サイクロン排気ガス浄化装置４、ＥＧＲクーラー１０、スクラバー１１、汽水分離器８、過給機等の各種装置や設備の配置、組合せを種々変更して構成するもの全てを含むことはいうまでもない。
【実施例】
【００６０】
次に、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
本発明の効果を確認するため、表１に示す条件で以下の試験を実施し、各実施例の排気ガス諸特性を表２に示す。表２中、基本特性は排気ガス浄化装置を有しない図１４に示す構成の装置を、従来例１は特許文献３に基づいて構成した図１５に示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置を、従来例２は非特許文献１に基づいて構成した図１６に示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置を、それぞれ用いた場合の結果である。又、本発明１、２は図１２に示す第１２実施例装置を、同じく本発明３、４は図１３に示す第１３実施例装置を、それぞれ用いた場合の結果である。
なお、表２中、ＰＭ、ＳＯｘ、ＮＯｘの各濃度は、基本特性に対する割合を百分率で示した値である。
【００６１】
実施例１、２
本発明１、２に相当する本実施例は、前記図１２に示す第１２実施例装置、即ち、ターボチャージャー１２後の排気ガスを予め排気ガスクーラー３により冷却し、その後静電サイクロン排気ガス浄化装置４による浄化処理後に分流したＥＧＲガスをスクラバー１１で処理し、更にその後汽水分離器８を経由させブロアー１３で圧送してＥＧＲバルブ６で流量制御してインタークーラー１４前の吸気管に還流させる構成となした排気ガス浄化装置において、測定箇所イ、ロ、ハで排気ガスとＥＧＲガスの温度と、ＰＭ、ＳＯｘ、ＮＯｘの各濃度値を測定した。
【００６２】
実施例３、４
本発明３、４に相当する本実施例は、前記図１３に示す第１３実施例装置、即ち、ターボチャージャー１２後の排気ガスを未処理のまま排気管から分流してＥＧＲガスとし、このＥＧＲガスだけを排気ガスクーラー３、静電サイクロン排気ガス浄化装置４、スクラバー１１、汽水分離器８を経由させて処理し、その後ブロアー１３で圧送してＥＧＲバルブ６で流量制御してインタークーラー１４前の吸気管に還流させる構成となした排気ガス浄化装置において、測定箇所ニ、ホ、ヘで排気ガスとＥＧＲガスの温度と、ＰＭ、ＳＯｘ、ＮＯｘの各濃度値を測定した。
【００６３】
基本特性
排気ガス浄化装置を有しない図１８に示す構成の装置において、ディーゼルエンジン１のターボチャージャー１２の下流の測定箇所トで排気ガスの温度と、ＰＭ、ＳＯｘ、ＮＯｘの各濃度値を測定した。
【００６４】
従来例１
本実施例は、特許文献３に基づいて構成した図１９に示すディーゼルエンジン１の排気ガス浄化装置、即ち、ターボチャージャー１２の下流に排気ガスクーラー３を設置し、該クーラーにて冷却された排気ガスを静電サイクロン排気ガス浄化装置４により処理する構成となした排気ガス浄化装置において、測定箇所チ、リで排気ガスの温度と、ＰＭ、ＳＯｘ、ＮＯｘの各濃度値を測定した。
【００６５】
従来例２
本実施例は、非特許文献１に基づいて構成した図２０に示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置、即ち、ターボチャージャー１２の下流の排気管からＥＧＲガスを分流後、該ＥＧＲガスをスクラバー１１で浄化し、次いでＥＧＲクーラー１０で冷却し、汽水分離器を経由させて処理し、その後ブロアー１３で圧送してＥＧＲバルブ６で流量制御してインタークーラー１４前の吸気管に還流させる構成となした排気ガス浄化装置において、測定箇所ヌ、ルで排気ガスとＥＧＲガスの温度と、ＰＭ、ＳＯｘ、ＮＯｘの各濃度値を測定した。
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
【００６８】
前記表２から明らかのように、以下に記載する事項が判明した。
(1).基本特性による技術では、排気ガス浄化装置を全く装備していないので、ＰＭ、ＳＯｘ、ＮＯｘは当然ながら低減されていない。なおここでは、前記ＰＭ、ＳＯｘ、ＮＯｘそれぞれの濃度を基準（１００％）とする。
(2).従来例１は、排気管に排気ガスクーラーと静電サイクロン排気ガス浄化装置を装備しているのでＰＭは除去されているが、ＥＧＲを実施していないのでＳＯｘ、ＮＯｘは極僅かしか低減しておらず、エンジンの信頼性を脅かす成分や環境あるいは生態系に悪影響を及ぼす成分の完全な除去は期待できない。
(3).従来例２は、ＥＧＲを実施しているので排気ガス中のＮＯｘは減少するが、ＰＭやＳＯｘの減少ははかられない。しかし、ＥＧＲガスはスクラバーと汽水分離器を経由させているので、ＥＧＲガス中にはエンジンの信頼性を脅かすＳＯｘ等の成分は減少した。なお、ＥＧＲガスはスクラバーと汽水分離器を経由させているので、ＰＭは若干減少するも低減の程度としては不十分である。
(4).本発明１、２は、排気管に排気ガスクーラーと静電サイクロン排気ガス浄化装置を設置し、更にＥＧＲを実施しているので、排気ガス中のＮＯｘ、ＰＭ共に低減できるのみならず、ＥＧＲガスはスクラバーと汽水分離器を経由させているので、エンジンの信頼性を脅かすＳＯｘ等の成分が減少し、更にＥＧＲガス中のＰＭが予め低減されているのでスクラバーの排水処理の問題も解決できる。
(5).本発明３、４は、ＥＧＲ配管に排気ガスクーラーと静電サイクロン排気ガス浄化装置、及び、スクラバーと汽水分離器を備えているので、排気ガス中のＮＯｘと、ＥＧＲガス中のＰＭ及びエンジンの信頼性を脅かすＳＯｘを低減できる。その結果、排気ガス中のＰＭ低減は期待できないが、エンジンの信頼性を脅かさずに排気ガス中のＮＯｘを低減でき、かつスクラバーの廃水処理の問題も解決できる。
以上のように、本発明によれば、ＥＧＲガスを吸気に還流させることにより排気ガス中のＮＯｘを、排気ガス配管に排気ガスクーラーと静電サイクロン排気ガス浄化装置を設けることにより排気ガス中のＰＭを、それぞれ大幅に低減できると共に、ＥＧＲガス中のＳＯｘ等の有害成分も減少できるので、環境破壊や生態系への悪影響あるいはエンジン構成部品等への腐食や摩耗による悪影響等の問題を解決できる。又、公知のＮＯｘ低減技術として知られている触媒反応を利用したＳＣＲ方式は、前記したようにエンジンの排気ガスの温度が十分に高い状態では触媒が活性化され、又触媒表面が煤等に覆われず確実に露出しておれば触媒が正常に機能して高いＮＯｘ低減が達成できるが、一般の舶用エンジンにあっては燃料消費率の向上を確保するために自動車用エンジン等と比べるとロングストロークの低速エンジンが主流であり排気ガスの温度は低温となることが多く、エンジン始動直後の暖気中だけではなく定常運転中であっても触媒温度が３００度を下回って触媒機能を十分に発揮できず、又重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンにあっては、排気ガス中に含有されるＰＭにより触媒が被覆されて排気ガスとの接触が妨げられたり、燃料中に多量に含有される硫黄により触媒が被毒してそのＮＯｘ浄化機能が発揮できなくなって長期にわたり安定してＮＯｘを低減できない問題が生じているが、本発明装置では各構成部品は温度依存性が無く、排気ガス中のＰＭにも影響されず、又低質燃料使用による硫黄起源物質による劣化も極めて少なく、エンジン始動直後から長期にわたり安定して排気ガス浄化機能を発揮することができて高いＮＯｘ低減率が達成でき、環境改善に確実に寄与できる。
【符号の説明】
【００６９】
１ ディーゼルエンジン
２ 排気マニホールド
３ 排気ガスクーラー
４ 静電サイクロン排気ガス浄化装置
４−１ 静電集塵排気ガス浄化装置
５ 分岐部
６ ＥＧＲバルブ
７ 吸気マニホールド
８ 汽水分離器
９ エア−フィルター
１０ ＥＧＲクーラー
１１ スクラバー
１２ ターボチャージャー
１２−１ 高圧ターボチャージャー
１２−２ 低圧ターボチャージャー
１３ ブロアー
１４ インタークーラー
イ、ロ、ハ、ニ、ホ、ヘ、ト、チ、リ、ヌ、ル 測定箇所
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれるカーボンを主体とする粒状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：以下「ＰＭ」と称する）や窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」と称する）等の有害ガスを除去し、浄化する船舶用、発電用、産業用等の特に重油以下の低質燃料を使用する大排気量ディーゼルエンジンの排気ガス処理技術に係り、より詳しくは高い温度の排気ガスを排出する大排気量ディーゼルエンジンにおけるコロナ放電を利用した排気ガスの浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種船舶や発電機並びに大型建機、さらには各種自動車等の動力源としてディーゼルエンジンが広範囲に採用されているが、このディーゼルエンジンから排出される排気ガスに含まれるＰＭやＮＯｘは、周知の通り大気汚染をきたすのみならず、人体に極めて有害な物質であるため、その排気ガスの浄化は極めて重要である。このため、ディーゼルエンジンの燃焼方式の改善や各種排気ガスフィルタの採用、排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：以下「ＥＧＲ」と称する）法、選択式還元触媒脱硝法（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｕｄｕｃｔｉｏｎ：以下「ＳＣＲ」と称する）、そしてコロナ放電を利用して電気的に処理する方法等、既に数多くの提案がなされ、その一部は実用に供されている。
【０００３】
ここで、ディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭ（粒状物質）の成分は、有機溶剤可溶分（ＳＯＦ：Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎｓ、以下「ＳＯＦ」と称す）と有機溶剤不溶分（ＩＳＦ：Ｉｎｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎｓ、以下「ＩＳＦ」と称す）の２つに分けられるが、そのうちＳＯＦ分は、燃料や潤滑油の未燃分が主な成分で、発ガン作用のある多環芳香族等の有害物質が含まれる。一方、ＩＳＦ分は、電気抵抗率の低いカーボン（すす）とサルフェート（Ｓｕｌｆａｔｅ：硫酸塩）成分を主成分とするもので、このＳＯＦ分およびＩＳＦ分は、その人体、環境に与える影響から、極力少ない排気ガスが望まれている。特に、生体におけるＰＭの悪影響の度合いは、その粒子径がｎｍサイズになる場合に特に問題であるとも言われている。
【０００４】
コロナ放電を利用して電気的に処理する方法としては、例えば以下に記載する方法及び装置（特許文献１〜３）が提案されている。
【０００５】
即ち、特許文献１には、図２１にその概略を示すように、排気ガス通路２１にコロナ放電部２２−１と帯電部２２−２とからなる放電帯電部２２を設けて、コロナ放電された電子２９を排気ガスＧ１中のカーボンを主体とするＰＭ２８に帯電させ、同排気ガス通路２１に配置した捕集板２３で前記帯電したＰＭ２８を捕集する方式であって、放電帯電部２２における電極針２４は排気ガス流の流れ方向長さが短く、かつ捕集板２３は排気ガス流の流れ方向に対し直角方向に配設された構成となしたディーゼルエンジンの排気ガス用電気式処理方法及び装置が提案されている。図中、２５はシールガス管、２６は高圧電源装置、２７は排気ガス誘導管である。
【０００６】
特許文献２には、自動車に搭載したディーゼルエンジンの排気ガス中の捕集対象成分をコロナ放電により帯電させて凝集する帯電凝集部と、凝集させた成分を捕集するフィルタ部とを備えたガス処理装置として、図２２、図２３に示すように帯電凝集部３０を上流側に、フィルタ部４０を下流側に、さらにその下流に酸化触媒５０を配設して構成すると共に、帯電凝集部３０のガス通路壁を筒状体３１、３１ａ等で形成し、又、ガス通路壁の表面近傍に配置された導電性の筒状体３１ｆで低電圧電極の集塵電極を形成し、これらの筒状体の内部に配置した線状体の高電圧電極でコロナ電極を形成すると共に、前記ガス通路壁の筒状体を自然対流と熱放射による自然放熱によりガスを冷却するガス冷却部として形成し、更に、前記ガス通路壁の筒状体、又は前記導電性の筒状体の内側表面近傍を流れるガス流に対して、乱流を促進する乱流促進手段３１ｅを、前記筒状体の表面又は表面近傍に設けて構成するガス処理装置が示されている。図中、３１ｃはガス入口室、３１ｂはコロナ電極、３１ｄはガス出口室である。
【０００７】
特許文献３には、電気式排気ガス処理装置を用いて、予めガス冷却手段により粒状物質ＰＭ（ＳＯＦ、ＩＳＦ）を含む全排気ガスの温度を、１００℃以上、好ましくは１３０℃以上で排気ガス温度／燃料沸点温度比Ｒ＝０．８５で示す温度以下に下げた後に電気的手段によって処理することにより、粒状物質ＰＭ（ＳＯＦ、ＩＳＦ）を高効率に除去することができる方法及び装置が示されている。
【０００８】
一方、非特許文献１には、第２章「ＩＭＯの３次ＮＯｘ規制への対応技術と残された課題」における２−２「ＩＭＯの３次ＮＯｘ規制への対応するエンジン技術」の２−２−２「排気循環」のＰ１４〜１６において、ターボチャージャーのタービンへの排気管から分流したＥＧＲガスをスクラバーにて浄化した後ＥＧＲクーラーで冷却し、更に水滴捕集機を通してからターボチャージャーのコンプレッサーから圧送される吸気のインタークーラーにＥＧＲブロアーで還流させたディーゼルエンジンをコンテナ船に搭載する技術が示されている。
【０００９】
又、公知のＮＯｘ低減技術として触媒反応を利用した前記ＳＣＲ方式が一般に知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＷＯ２００６／０６４８０５Ｂ号公報
【特許文献２】特許４５２９０１３号
【特許文献３】特許願ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／０６８０８９号
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】社団法人日本マリンエンジニアリング学会編：平成２１年度船舶排出大気汚染物質削減技術検討調査報告書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記した従来のディーゼルエンジン排ガス浄化装置には、以下に記載する欠点がある。
即ち、前記特許文献１に記載されたディーゼルエンジンの排気ガス用電気式処理方法及び装置は、放電帯電部２２における電極針２４は排気ガス流の流れ方向長さが短くかつ捕集板２３は排気ガス流の流れ方向に対し直角方向に配設され、又、排気ガス流が捕集板２３に対し直接当接するので流過抵抗（圧力損失；圧損）が大きいこと、捕集板２３が薄く排気ガス流の流れ方向長さが短いのでＰＭの素通りが危惧され、ＰＭ捕集効率を十分に高めることができないおそれがあること、一旦捕集板２３を通過したＰＭは再度コロナ放電により帯電させて捕集されることがなくそのまま排出されてしまうこと、といった問題を有する。
なお、コロナ放電等を利用して電気的に排気ガス中のＰＭを処理するディーゼルエンジンの排気ガス処理技術においては、以下に記載する課題が生じている。
すなわち、発電用や船舶用エンジン等の、硫黄分の少ない軽油を使用する自動車用ディーゼルエンジンと比較して格段に大きな排気量を有しかつ重油以下の低質で硫黄分を多く含有する（重油は軽油に対し１０〜７０倍程度の硫黄分を含有：ＪＩＳ Ｋ２２０４「軽油」、Ｋ２２０５「重油」による）燃料を使用する大排気量ディーゼルエンジンに、例えば先の特許文献１に記載の排気ガス浄化装置を用いた場合には、重油以下の低質燃料中の硫黄分が排気ガスにＳＯＦとして含まれるだけでなくサルフェートとなりエンジン構成部品、特に排気関係部品を腐食するという課題を克服する必要がある。
【００１３】
又、硫黄分の含有量の少ない上質な燃料である軽油を使用する自動車用に搭載した小排気量のディーゼルエンジン用である特許文献２に開示される技術は、静電凝集作用は集塵極近傍で起きるため、ガス全体を冷却する必要がなく、集塵極近傍が冷却できれば静電凝集効果が促進されるので、集塵極近傍のみにおいて次々に冷却されて凝縮、液体化が可能となり、帯電され、捕集する技術であるが、重油以下の低質燃料を使用する舶用などの大排気量であって流速が速くかつ排気ガスの温度の高いディーゼルエンジン、あるいはＰＭの排出量の多いエンジンでは、高い温度の排気ガス中のＰＭの凝縮・液体化する温度まで冷却する部分を集塵電極近傍のみでの局部的な冷却に限定したのでは冷却能力が不足して不十分な冷却となり、ＰＭの供給が多くてＰＭの冷却が追いつかない場合には、冷却されないままで温度が高く、ＰＭを含有した排気ガスが排出されることになってしまう。更に、集塵電極近傍のみでの冷却ではその近傍を流れる排ガス中のＳＯＦ分やサルフェート成分は凝縮液化され捕集されるが、集塵電極から離れた部分を流れる排ガスはほとんど冷却されることがないから、当該排ガス中のＳＯＦ分は凝縮液化されることがない。したがって、集塵電極から離れた部分を流れる排ガス中のＳＯＦ分は、捕集されることなく排出されることになる。このように、前記重油以下の低質燃料を使用する大排気量ディーゼルエンジンに、硫黄分の含有量の少ない上質な燃料である軽油を使用する特許文献２に記載の排気ガス浄化装置を用いた場合には、前記サルフェート成分によるエンジン構成部品の腐食の問題のみならず、排気ガス中のＰＭ、特にＳＯＦ分の除去が十分に行われないという問題がある。
【００１４】
更に又、特許文献２に記載のガス処理装置は、車載用の小型のガス処理装置であって、帯電凝集部３０を上流側に、フィルタ部４０を下流側に、さらにその下流に酸化触媒５０を配設して構成すると共に、帯電凝集部３０に排気ガスを多数に分流するガス入口室３１ｃを設けると共にガス通路壁を筒状体３１ｆで形成しかつ該筒状体３１ｆを外気に露出してガス通路壁である当該筒状体３１ｆを自然対流と熱放射による自然放熱によりガスを冷却するガス冷却部として形成し、その後分流した排気ガスをガス出口室３１ｄにて再混合させてフィルタ部４０の下流の酸化触媒５０にてガス化したまま帯電凝集部３０、フィルタ部４０を通過してきたＳＯＦ等の蒸発成分を酸化して浄化する装置に関する技術であり、又、ＳＯＦの捕集率を確保するには管状の帯電凝集部３０で一旦冷却した排気ガスの温度を触媒の活性温度まで再上昇させるか、酸化触媒５０の温度を燃料や電気等の外部エネルギーを使用して昇温する必要のある技術であり、更に、排気ガス中の窒素酸化物を低減・除去する技術ではない。
【００１５】
又、特許文献３に記載の電気式排気ガス処理技術は、予めガス冷却手段により粒状物質を含む全排気ガスの温度を、１００℃以上、好ましくは１３０℃以上で排気ガス温度／燃料沸点温度比Ｒ＝０．８５で示す温度以下に下げた後に電気的手段によって処理することにより、コロナ放電により帯電する粒状物質ＰＭ（ＳＯＦ、ＩＳＦ）は高効率に除去することができるが、帯電しないＮＯｘや二酸化硫黄ガス等の酸化硫黄（以下「ＳＯｘ」と称する）のガス状物質については高効率で除去することはできないという難点がある。
【００１６】
一方、非特許文献１に記載の舶用ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスから分流したＥＧＲガスを吸気に還流することによって、排気ガスからＮＯｘの８０％低減とＥＧＲガスからの１００％近いＳＯｘ除去が可能であるが、ＥＧＲガス中のＰＭ、特にサルフェート成分を完全には除去できず残留するという欠点があり、又、スクラバーを通過する煤塵、ＰＭになお含まれる硫黄分のディーゼル機関本体やシステムへの影響については、長期の実船試験が必要であるのみならず、スクラバーから船外排出される洗浄水については環境や生態系に影響を与えないようにする必要があり、特にこのスクラバーの洗浄水においてはＰＭの浮遊や二酸化硫黄の溶解等に伴うこれら環境汚染成分もしくは生態系影響成分の除去やＰｈ調整等、廃水処理が大きな問題となることが予想される。
【００１７】
又、公知のＮＯｘ低減技術として触媒反応を利用したＳＣＲ方式が一般に知られている。このＳＣＲ方式は、エンジンの排気ガスの温度が十分に高い状態で活性化されて、かつ触媒表面が煤等に覆われず確実に露出しておれば触媒が正常に機能して高いＮＯｘ低減が達成できる。しかし、一般の舶用エンジンにあっては燃料消費率の向上を確保するため、自動車用エンジン等と比べるとロングストロークの低速エンジンが主流であり、シリンダー内で燃焼ガスのエネルギーをゆっくり時間をかけて確実に動力として取り出すことと、長時間にわたる燃焼ガスのシリンダー壁面等への接触に伴う放熱により排気ガスの温度は低温となることが多く、エンジン始動直後の暖気中のみならず定常運転中であっても触媒温度が３００度を下回るとその機能を十分に発揮せず、ＮＯｘ低減率が不十分なことが多い。又、重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンにあっては、排気ガス中に含有されるＰＭにより触媒が被覆されると共に、燃料に多量に含有される硫黄により被毒してそのＮＯｘ浄化機能が長期にわたり安定して機能しないという問題が指摘され改善が望まれている。
【００１８】
本発明は、上記した従来技術の問題に鑑み、特に重油以下の低質燃料を使用する大排気量で高速及び／又は大流量の排気ガスが排出されるディーゼルエンジンの排気ガス中のＮＯｘを低減し、更にＰＭ、特にＳＯＦ分やサルフェート成分を高効率で除去できるのみならず、環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易にかつ確実に抑制することができる、エンジン始動直後から機能する重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る第１発明の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、エンジンの排気マニホールドに連なる排気管に排気ガスクーラーを設け、該排気ガスクーラーの下流側に、該排気ガス中に含まれるＳＯＦ、ＩＳＦを主体とするＰＭを除去する電気集塵手段を連設し、該電気集塵手段の下流側配気管に前記排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流する分岐部を設け、該分岐部に連なるＥＧＲ配管及びＥＧＲバルブを介して前記ＥＧＲガスをエンジンの吸気に還流させる構成となしたことを特徴とするものである。
上記第１発明の排気ガス浄化装置においては、前記電気集塵手段と前記分岐部との間に、排気ガスを更に浄化するスクラバーを配設して構成すること、及び／又は、前記ＥＧＲ配管にＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーを配設して構成すること、を好ましい態様とするものである。
又、上記第１発明の排気ガス浄化装置は、前記排気ガスクーラーと前記電気集塵手段との間の排気管、及び前記スクラバーと前記ＥＧＲクーラーとの間の排気管又はＥＧＲ配管、及び前記ＥＧＲクーラーの後方のＥＧＲ配管の少なくとも１箇所に、凝縮水を分離除去する汽水分離器を配設して構成すること、及び／又は、前記ＥＧＲ配管に当該ＥＧＲガスを圧送して吸気に還流させるブロアーを設けて構成すること、を好ましい態様とするものである。
【００２０】
又、本発明に係る第２発明の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、エンジンの排気マニホールドに連なる排気管に、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流する分岐部を設け、該分岐部に連なるＥＧＲ配管に排気ガスクーラーを設け、該排気ガスクーラーの下流側に、該排気ガス中に含まれるＳＯＦ、ＩＳＦを主体とするＰＭを除去する電気集塵手段を連設し、該電気集塵手段の下流側ＥＧＲ配管にＥＧＲバルブを設け、該ＥＧＲバルブを介してＥＧＲガスをエンジンの吸気に還流させる構成となしたことを特徴とするものである。
上記第２発明の排気ガス浄化装置においては、前記電気集塵手段と前記分岐部との間に、排気ガスを更に浄化するスクラバーを配設して構成すること、及び／又は、前記スクラバーの後方にＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーを配設して構成すること、を好ましい態様とするものである。
又、上記第２発明の排気ガス浄化装置は、前記排気ガスクーラーと前記電気集塵手段との間のＥＧＲ配管、及び前記スクラバーと前記ＥＧＲクーラーとの間のＥＧＲ配管、及び前記ＥＧＲクーラーの後方のＥＧＲ配管の少なくとも１箇所に、凝縮水を分離除去する汽水分離器を配設して構成すること、又は、前記ＥＧＲ配管に当該ＥＧＲガスを圧送して吸気に還流させるブロアーを設けて構成すること、を好ましい態様とするものである。
更に、本発明にかかる発明の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンに、１段もしくは複数段の過給機により吸気が過給される過給システムを設ける構成とすること、を好ましい態様とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、以下に記載する効果を奏する。
１．排気ガスクーラーを経由して排気ガス浄化装置（ＤＰＦ）から排出される排気ガスの一部を分流してＥＧＲガスとして使用することにより、吸入空気に比熱の大きい排出ガスが混合されることにより燃焼温度が低下して窒素酸化物の生成が抑制され、かつ吸入空気に酸素濃度の低下した排気ガスが混合されることにより燃焼温度が低下して窒素酸化物の生成が抑制されるので排気ガス中のＮＯｘを大幅に減少させることができる。
２．舶用燃料は硫黄の含有量が多いことから排気ガスには高い濃度のサルフェートが含有されており、そのままＥＧＲガスとして燃焼室に供給すると排気ガス中の硫黄分が更に濃化されてピストン、ピストンリング、シリンダー、シリンダーヘッド、給排気バルブ・バルブステム等のエンジン構成部品、排気管、マフラー、エコノマイザー、レキュペレーター等の排気関連部品を硫黄起源生成物が腐食させたり摩耗させて、エンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されるが、本発明によれば燃料起源の硫黄分に加えてＥＧＲガスから硫黄分がさらに供給されて濃化されることがほとんど無いのでこれらの危惧を解消することができる。
３．排気管へのスクラバーの設置により、静電サイクロン排気ガス浄化装置で除去しきれない二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が効果的に除去されてより減少することにより排気ガスがよりクリーンになると共に、分流されるＥＧＲガス温度もより低下することにより、燃焼温度を低下させて窒素酸化物の減少と共にシリンダー壁面等からの放熱を減少させて燃費の向上がはかられる。更に、ＥＧＲクーラーの交換熱量を少なくでき、ＥＧＲクーラーの小型化が可能となり廉価となること、ＥＧＲクーラーの耐熱性は高くは要求されないことから熱応力が低くなると共に高温腐食の危険性も減るので構造が単純化されて耐久信頼性が得易いこと、安価な材料・安価な工法での製作が可能となり廉価なＥＧＲクーラーの使用が可能であること、エンジン構成部品、排気関連部品を硫黄起源生成物が腐食させたり磨耗を促進したりすることが少なくなり、エンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなること、ＥＧＲガスが冷却されてＥＧＲクーラーが不要となる場合も有り得る等の効果が得られる。
４．ＥＧＲ配管へのスクラバーの設置により、静電サイクロン排気ガス浄化装置で除去しきれなかったＰＭ、すす、ＳＯＦ、サルフェート等の残存成分がＥＧＲガスにおいても除去されてクリーンなＥＧＲガスが得られると共に、ＥＧＲガス温度もより低下することにより、燃焼温度を低下させて窒素酸化物の減少と共にシリンダー壁面等からの放熱を減少させて燃費の向上がはかられる。更に、ＥＧＲクーラーの交換熱量を少なくでき、ＥＧＲクーラーの小型化が可能となり廉価となること、ＥＧＲクーラーの耐熱性は高くは要求されないことから熱応力が低くなると共に高温腐食の危険性も減るので構造が単純化されて耐久信頼性が得易いこと、安価な材料・安価な工法での製作が可能となり廉価なＥＧＲクーラーの使用が可能であること、エンジン構成部品、排気関連部品を硫黄起源生成物が腐食させたり磨耗を促進したりすることが少なくなり、エンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなること、ＥＧＲガスが冷却されてＥＧＲクーラーが不要となる場合も有り得ること、装置の小型化・小スペース化がはかられること、等の効果が得られる。
５．汽水分離器を設けることにより凝縮水を予め分離除去することができる。具体的には、排気ガス冷却装置の下流側に汽水分離器を設置することにより、排気ガスから凝縮水を分離・除去することができ、凝縮水を予め除去しておくことにより、凝縮水に硫黄起源生成物や窒素起源生成物が含有されて排気ガス内から減少し、凝縮水に付着するＰＭ中のＩＳＦ（すす）に硫黄起源生成物や窒素起源生成物が吸着されて更に減少し、排気ガス中のＰＭ（ＳＯＦ、ＩＳＦ）並びに窒素起源生成物の含有量を減らしてＤＰＦの負荷を軽減させると共に、エンジン部品および排気関連部品の耐久性を損ねる危惧をさらに減らすことができるという効果が得られ、かつこのような効果は、排気ガス冷却装置から排出される排気ガス温度が１００℃程度付近の場合に特に顕著である。又、スクラバーの下流側に汽水分離器を設置することにより、スクラバーにて大量の水と接して極めて高湿度となった排気ガスから水分を分離・除去することができる。分離・除去された水分には硫黄起源生成物や窒素起源生成物が含有されているのでこれらが排気ガス中から大幅に除去され、更に、除去される水分に付着するＰＭ中のＩＳＦ（すす）に硫黄起源生成物や窒素起源生成物が吸着されて減少し、排気ガス中のＳＯｘ、ＰＭ（ＳＯＦ、ＩＳＦ）並びに窒素起源生成物の含有量が減少して排気ガスのクリーン化がはかられる。又、ＥＧＲガスも凝縮水が分離・除去されていることにより特に硫黄起源生成物等が減少してエンジン部品、排気関連部品の腐食摩耗や摺動摩耗等により耐久性を損ねる危惧を更に減らすことができる。
６．排気管から分流したＥＧＲガスのみを冷却→静電集塵→サイクロン集塵→スクラバー処理→汽水分離することにより、小型な装置で廉価にクリーンなＥＧＲガスが得られ、このＥＧＲガスを使用して吸気に還流することにより、ＥＧＲによる一般的な作用効果を享受できる。又、排気ガス中のＰＭの削減は望めないが、一連の処理済みのＥＧＲガスを還流できるのでＮＯｘやＳＯｘは確実に削減できる。更に、ＥＧＲガスのみを処理するのでシステムの構成機器（ガス冷却機、静電集塵部、サイクロン集塵部、スクラバー処理機、汽水分離機）は小型で軽く廉価であり製造も容易で設置スペースも取らず好ましい。更に又、排気ガス全量を処理する場合と比較し、排気ガスクーラーの冷却水の使用量の減少、スクラバー装置からの排水処理水量やスラッジの減少、汽水分離器からの凝縮水の減少等、システムの維持・管理が容易となって環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易且つ確実に抑制できる。
７．公知のＮＯｘ低減技術として知られている触媒反応を利用したＳＣＲ方式は、エンジンの排気ガスの温度が十分に高い状態では触媒が活性化され、又触媒表面が煤等に覆われず確実に露出しておれば触媒が正常に機能して高いＮＯｘ低減が達成できるが、一般の舶用エンジンにあっては燃料消費率の向上を確保するために自動車用エンジン等と比べるとロングストロークの低速エンジンが主流であり、シリンダー内で燃焼ガスのエネルギーをゆっくり時間をかけて確実に動力として取り出すことと、長時間にわたり燃焼ガスがシリンダー壁面等へ接触することにより放熱されて排気ガスの温度は低温となることが多く、エンジン始動直後の暖気中だけではなく定常運転中であっても触媒温度が３００度を下回って触媒機能を十分に発揮できず、ＮＯｘ低減率が不十分なことが多く、又重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンにあっては、排気ガス中に含有されるＰＭにより触媒が被覆されて排気ガスとの接触が妨げられたり、燃料中に多量に含有される硫黄により触媒が被毒してそのＮＯｘ浄化機能が発揮できなくなって長期にわたり安定してＮＯｘを低減できない問題が生じているが、本発明装置では各構成部品は温度依存性が無く、排気ガス中のＰＭにも影響されず、又低質燃料使用による硫黄起源物質による劣化もほとんど無く、エンジン始動直後から長期にわたり安定して排気ガス浄化機能を発揮することができて高いＮＯｘ低減率が達成でき、環境改善に確実に寄与できる。
８．ディーゼルエンジンがターボチャージャー、リショルムコンプレッサー、ルーツブロアー等の過給機により１段もしくは複数段、好ましくは２段に過給されていることによりシリンダーへの過給圧力が上昇して空気過剰率が向上し、燃費を低減できるとともに、ＥＧＲ率を広い運転域に亘って上昇させることができ、排気マニホールドに排出される段階でのＰＭも低減されて所望の排気ガスの浄化能力を確保・維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第５実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第６実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第７実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第８実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第９実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第１０実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第１１実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第１２実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第１３実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第１４実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第１５実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第１６実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第１７実施例装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の実施例において比較例として基本特性を示す装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の実施例における従来例１の排気ガス浄化装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の実施例における従来例２の排気ガス浄化装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２１】従来のディーゼルエンジン排ガス処理装置の一例を示す概略図である。
【図２２】従来のディーゼルエンジン排ガス処理装置の他の例を示す斜視図である。
【図２３】図２２に示すディーゼルエンジン排ガス処理装置の部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に本発明の第１の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、重油以下の低質燃料を燃料として使用するディーゼルエンジン（Ｅ）１の排気マニホールド（Ｅ／Ｍ）２下流の排気管に排気ガスクーラー（Ｇ／Ｃ）３を配設し、更に該排気ガスクーラー（Ｇ／Ｃ）３の下流に静電サイクロン排気ガス浄化装置（ＥＳ／Ｃ／ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ））４を配設し、その下流側配管に排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流する分岐部５を設けて該分岐部５にＥＧＲ配管を接続し、ＥＧＲバルブ（Ｅ／Ｖ）６を介して前記ＥＧＲガスをエンジンの吸気マニホールド（Ｉ／Ｍ）７、もしくはエアーフィルター（Ａ／Ｆ）９からの吸気管に還流させる構成となしたもので、更に必要に応じて、排気ガスクーラー３と静電サイクロン排気ガス浄化装置４との間に汽水分離器（Ｍ／Ｓ）８を設けてもよい。
【００２４】
上記図１に示す構成の排気ガス浄化装置の場合、排気ガスクーラー３により冷却された排気ガスは静電サイクロン排気ガス浄化装置４で当該排気ガス中のＰＭ（ＳＯＦ、ＩＳＦ）の含有量が減らされてその一部がＥＧＲガスとして吸気マニホールド７に還流される。この排気ガス浄化装置において、排気ガスクーラー３により冷却された排気ガスを汽水分離器８に通すと、凝縮水に硫黄起源生成物や窒素起源生成物が捕捉されて排気ガス中から減少し、凝縮水に付着するＰＭ中のＩＳＦ（すす）に硫黄起源生成物や窒素起源生成物が吸着されて減少し、排気ガス中のＰＭ（ＳＯＦ、ＩＳＦ）並びに窒素起源生成物の含有量を減らしてクリーンな排気ガスとし、静電サイクロン排気ガス浄化装置４の負荷を軽減させると共に、ＥＧＲガスをもクリーンにしてエンジン構成部品および排気関連部品の耐久性を損ねる危惧をさらに減らすことができる。
このような効果は、排気ガスクーラー３から排出される排気ガス温度が、１００℃以上、好ましくは１３０℃以上で排気ガス温度／燃料沸点温度比Ｒ（排気ガスの温度÷重油燃料の沸点）＝０．８５で示される温度以下の場合に特に顕著である。その理由は、排気ガスクーラー３から排出される排気ガス温度が１００℃未満では、排気ガス中の水分等が捕集面に大量に凝縮し、捕集面に堆積したＰＭ微粒子が凝縮した水分により粘着されて捕集面から剥離し難くなり、排気ガス中のガス流中に砂嵐状あるいは吹雪状に分散・舞い上がった状態での流下がされ難くなってその後の処理が難しくなるためと思われる。なお、現実にはガス冷却部から排出される電気集塵手段の放電帯電部に流入する全排気ガスの温度は１３０℃程度であれば前記不具合はほとんど発生せずＰＭ微粒子の後処理上好ましい。
又、ガス冷却部の下流側で静電集塵部の上流側に汽水分離器を設けることにより、ガス冷却部を通過した排気ガス中から燃焼により生じた水蒸気、ＳＯＦ分、サルフェート分、カーボン等が懸濁・溶解した凝縮水を予め分離除去することができるので、全排気ガスの温度を１００℃程度まで冷却しても汽水分離器８が十分に機能し、汽水分離器以降の構成部品の腐食性が緩和され使用材料の耐蝕性が低く抑えられるのでよい。
なお、ガス冷却部から排出される電気集塵手段の放電帯電部に流入する全排気ガスの温度が１３０℃以上であれば、予め凝縮水を分離除去する必要がないので汽水分離器を設置しなくてもよく、システム全体が省スペースで廉価となると共に汽水分離器からの凝縮水の後処理の必要もなくなり管理が容易なって好ましい。
更に、排気ガス温度／燃料沸点温度比Ｒ（排気ガスの温度÷重油燃料の沸点）が０．８５で示される温度以下としたのは、排気ガス温度／燃料沸点温度比Ｒが０．８５を超えると、ほとんどのＳＯＦ分、サルフェート分を液状化させられないためである。即ち、ガス冷却部を通過した排気ガスにおいて、ＳＯＦ分及びサルフェート分は、排気ガス温度／燃料沸点温度比Ｒが０．８５以下の過冷却気体状態で放電帯電部に送り込まれることが望ましく、０．８５を超える状態では気体状態のＳＯＦ分とサルフェート分が多く残存して十分な量のＳＯＦ分を次の帯電放電部において凝縮液化、帯電する過冷却気体状態を形成できず、十分な浄化効果が得られないためである。
【００２５】
又、汽水分離器８では凝縮水を完全に除去する必要はなく、大きな粒子をバッフル（分離板）に衝突させるなどして分離し、微細な液状粒子と固体粒子を後段のコロナ放電により帯電させてクーロン力により捕集板に吸着させて捕集・集塵させることにより除去すればよい。更に、この排気ガス浄化装置の場合は、ＥＧＲバルブ６によりＥＧＲガス流量を必要なＥＧＲ率（シリンダーに充填される吸気におけるＥＧＲガスの割合）が得られるよう制御して吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管（ターボチャージャー装着の場合は、図示していないがコンプレッサーの上流）に還流する。このＥＧＲガスの還流により燃焼室での燃焼温度が下げられ窒素酸化物の発生が抑制される。
【００２６】
図２に本発明の第２の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、同じく重油以下の低質燃料を燃料として使用するディーゼルエンジン１の排気マニホールド２下流の排気管に排気ガスクーラー３を配設し、更に該排気ガスクーラー３の下流に静電サイクロン排気ガス浄化装置４を配設し、その下流側配管に排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流する分岐部５を設けて該分岐部５にＥＧＲ配管を接続し、該ＥＧＲ配管に設けたＥＧＲクーラー（Ｅ／Ｃ）１０により冷却されたＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながら吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管に還流させる構成となしたもので、更に必要に応じて、排気ガスクーラー３と静電サイクロン排気ガス浄化装置４との間、及び／又はＥＧＲクーラー１０とＥＧＲバルブ６との間に、汽水分離器８を設けてもよい。
【００２７】
上記図２に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、排気ガス及びＥＧＲガスがクリーンになると共に、ＥＧＲクーラー（Ｅ／Ｃ）１０の設置によりＥＧＲガスの温度がさらに低下して高いＥＧＲ率が確保し易くなり、更に燃焼室での燃焼温度がより低下することにより窒素酸化物の発生がより抑制されると共にシリンダー壁面等からの放熱が減少して燃料消費率が向上する。なお、ＥＧＲクーラー１０下流の汽水分離器８は、排気ガスクーラー３の下流側に設置した場合とほぼ同様の機能を有する。又、静電サイクロン排気ガス浄化装置４の下流の分岐部５から分流したＥＧＲガスが十分低温であれば、ＥＧＲ配管のＥＧＲクーラー１０の上流にバイパスバルブ（図示せず）とこのバイパスバルブからＥＧＲクーラー１０の下流に連通するバイパス配管（図示せず）を設置し、ＥＧＲガスをバイパスさせて還流させることによりＥＧＲクーラー１０による圧力損失に伴うＥＧＲガス流量の低下・減少を防止することができる。
【００２８】
図３に本発明の第３の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、同じく重油以下の低質燃料を燃料として使用するディーゼルエンジン１の排気マニホールド２下流の排気管に排気ガスクーラー３を設け、該排気ガスクーラー３の下流に静電サイクロン排気ガス浄化装置４を設け、その下流にスクラバー（Ｓｃ）１１と好ましくは汽水分離器８を設け、さらにその下流にマフラー（図示せず）への排気管に分岐部５を設けてＥＧＲガスを分流するＥＧＲ配管を接続し、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながら吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管に還流させる構成となしたものである。又、本実施例装置においても排気ガスクーラー３と静電サイクロン排気ガス浄化装置４との間に汽水分離器８を設けても良い。
【００２９】
上記図３に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、図１に示す第の実施例装置と同様に、排気ガスがクリーンになると共に、排気管にスクラバー（Ｓｃ）１１と好ましくは汽水分離器８を設置することにより、静電サイクロン排気ガス浄化装置４で除去しきれない二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が効果的に除去され、その含有量がより減少し排気ガスがよりクリーンになると共に、分流されるＥＧＲガスもクリーンになりかつＥＧＲガス温度もより低下する。又、燃焼室での燃焼温度がより低下することにより窒素酸化物の発生がより抑制されると共にシリンダー壁面等からの放熱が減少して燃料消費率も向上する。更に、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなる。
【００３０】
図４に本発明の第４の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、同じく重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１の排気マニホールド２下流の排気管に排気ガスクーラー３、静電サイクロン排気ガス浄化装置４、スクラバー１１及び好ましくは汽水分離器８をこの順に配設し、更にその下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、ＥＧＲ配管に設けたＥＧＲクーラー１０により冷却されたＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながら吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管に還流させる構成となしたものである。なお、本実施例装置においても、排気ガスクーラー３と静電サイクロン排気ガス浄化装置４との間、及びＥＧＲクーラー１０とＥＧＲバルブ６との間に汽水分離器８を設けてもよい。
【００３１】
上記図４に示す構成の排気ガス浄化装置の場合も排気ガスがクリーンになると共に、前記図３に示す第３の実施例装置と同様に、排気管にスクラバー１１と好ましくは汽水分離器８を設置することにより、静電サイクロン排気ガス浄化装置４で除去しきれない二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が効果的に除去され、その含有量がより減少し排気ガスがよりクリーンになると共に、分流されるＥＧＲガスもクリーンになりかつＥＧＲガス温度もより低下する。更に、ＥＧＲ配管へのＥＧＲクーラー１０の設置によりＥＧＲガスの温度がより低下して高ＥＧＲ率の確保が容易となり、又、燃焼室での燃焼温度がより低下することにより窒素酸化物の発生がより抑制されると共にシリンダー壁面等からの放熱が減少して燃料消費率が向上する。
なお、本実施例においても、静電サイクロン排気ガス浄化装置４の下流の分岐部５から分流したＥＧＲガスが十分低温であれば、ＥＧＲ配管のＥＧＲクーラー１０の上流にバイパスバルブ（図示せず）とこのバイパスバルブからＥＧＲクーラー１０の下流に連通するバイパス配管（図示せず）を設置し、ＥＧＲガスをバイパスさせて還流させることによりＥＧＲクーラー１０による圧力損失に伴うＥＧＲガス流量の低下・減少を防止することができる。
【００３２】
図５に本発明の第５の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、同じく重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１の排気マニホールド２下流の排気管に排気ガスクーラー３及び静電サイクロン排気ガス浄化装置４を配設し、前記静電サイクロン排気ガス浄化装置４の下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管にスクラバー１１及び好ましくは汽水分離器８を配設し、更にＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながら吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管に還流させる構成となしたものである。なお、本実施例装置においては、排気ガスクーラー３と静電サイクロン排気ガス浄化装置４との間に汽水分離器８を設けてもよい。
【００３３】
上記図５に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は排気ガスがクリーンになると共に、前記図４に示す第４の実施例装置と異なり、ＥＧＲ配管にスクラバー１１と好ましくは汽水分離器８を設置することにより、静電サイクロン排気ガス浄化装置４で除去しきれなかった二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が効果的に除去され、その含有量がより減少しＥＧＲガスがよりクリーンになると共に、分流されるＥＧＲガス温度がより低下する。更に、ＥＧＲガスの温度がより低下することにより高ＥＧＲ率の確保が容易となり、又、燃焼室での燃焼温度がより低下して窒素酸化物の発生がより抑制されると共にシリンダー壁面等からの放熱が減少して燃料消費率が向上する。更に又、ＥＧＲガスに含有される二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が除去され減少することにより、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなる。又更に、排気管及びＥＧＲ配管に設置するスクラバー１１と汽水分離器８はいずれも、排気管に設置して排気ガスの全量を処理するものと比較して小型で廉価なものでよい。
【００３４】
図６に本発明の第６の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、同じく重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１の排気マニホールド２下流の排気管に排気ガスクーラー３及び静電サイクロン排気ガス浄化装置４を配設し、前記静電サイクロン排気ガス浄化装置４の下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管にスクラバー１１と好ましくは汽水分離器８を配設し、更に前記汽水分離器８の下流側にＥＧＲクーラー１０を配設し、該ＥＧＲクーラー１０により冷却されたＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながら吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管に還流させる構成となしたものである。なお、本実施例装置においては、排気ガスクーラー３と静電サイクロン排気ガス浄化装置４との間、及び／又は、ＥＧＲクーラー１０とＥＧＲバルブ６との間に、それぞれ汽水分離器８を設けてもよい。
【００３５】
上記図６に示す構成の排気ガス浄化装置の場合も、前記の各実施例装置と同様に、ＥＧＲ配管へのＥＧＲクーラー１０の設置によりクリーンな排気ガス及びＥＧＲガスが得られると共にＥＧＲガスの温度もより低下して高ＥＧＲ率の確保が容易となり、又、燃焼室での燃焼温度がより低下することにより窒素酸化物の発生がより抑制されると共にシリンダー壁面等からの放熱が減少して燃料消費率の向上がはかられる。なお、ＥＧＲクーラー１０下流の汽水分離器８は、排気ガスクーラー３やスクラバー１１の下流側に設置した場合とほぼ同様の機能を有する。又、ＥＧＲ配管に設置するスクラバー１１と汽水分離器８はいずれも小型で廉価なものでよい。更に、本実施例においても、静電サイクロン排気ガス浄化装置４の下流の分岐部５から分流したＥＧＲガスが十分低温であれば、ＥＧＲ配管のＥＧＲクーラー１０の上流にバイパスバルブ（図示せず）とこのバイパスバルブからＥＧＲクーラー１０の下流に連通するバイパス配管（図示せず）を設置し、ＥＧＲガスをバイパスさせて還流させることによりＥＧＲクーラー１０による圧力損失に伴うＥＧＲガス流量の低下・減少を防止することができる。
【００３６】
図７に本発明の第７の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１にターボチャージャー（Ｔ／Ｃ）１２が装着され、該ターボチャージャー１２下流の排気管に排気ガスクーラー３と静電サイクロン排気ガス浄化装置４を配設し、前記静電サイクロン排気ガス浄化装置４の下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管にスクラバー１１及び汽水分離器８を配設し、さらにその下流にＥＧＲガスを昇圧し供給・圧送するブロアー（ＢＷ）１３を設け、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながら吸気マニホールド７に還流させる構成となしたものである。
なお、本実施例装置ではＥＧＲガスが還流される位置が吸気マニホールド７の場合を示したが、吸気配管のいずれの位置（インタークーラー１４の前後）でもよい。
【００３７】
上記図７に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、前記の各実施例装置と同様に、クリーンな排気ガス及びＥＧＲガスが得られると共にＥＧＲガスの温度がより低下して高ＥＧＲ率の確保が容易となり、又、燃焼室での燃焼温度がより低下することにより窒素酸化物の発生がより抑制されると共にシリンダー壁面等からの放熱が減少して燃料消費率の向上がはかられるのみならず、吸気管内の圧力がコンプレッサーにより高圧となっていてもブロアー１３で昇圧させて圧送・供給することにより正確な量のＥＧＲガスを供給して高いＥＧＲ率の確保が可能となり所望の排気ガスの浄化能力と燃費を確保・維持できる。
【００３８】
図８に本発明の第８の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１の排気マニホールド２下流の排気管に排気ガスクーラー３と、前記静電サイクロン排気ガス浄化装置４に替えて、静電集塵排気ガス浄化装置（ＥＳ／ＤＣ／ＤＰＦ：ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｄｕｓｔ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ＤＰＦ）４−１を配設し、更にその下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながら吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管に還流させる構成となしたものである。なお、本実施例装置においては、静電集塵排気ガス浄化装置４−１に替えて、前記静電サイクロン排気ガス浄化装置４を採用してもよいことはいうまでもない（静電サイクロン排気ガス浄化装置４を採用した場合は前記第１の実施例装置と同様の構成となる）。又、排気ガスクーラー３と静電サイクロン排気ガス浄化装置４との間に汽水分離器８を設けてもよい。
【００３９】
上記図８に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、前記図１に示す第１の実施例装置と同様に、排気ガスクーラー３により冷却された排気ガスを汽水分離器８に通すと、凝縮水に硫黄起源生成物や窒素起源生成物が捕捉されて排気ガス中から減少し、凝縮水に付着するＰＭ中のＩＳＦ（すす）に硫黄起源生成物や窒素起源生成物が吸着されて減少し、排気ガス中のＰＭ（ＳＯＦ、ＩＳＦ）並びに窒素起源生成物の含有量を減らし、静電集塵排気ガス浄化装置４−１の負荷を軽減させると共に、エンジン構成部品および排気関連部品の耐久性を損ねる危惧をさらに減らすことができる。
【００４０】
図９に本発明の第９の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１の排気マニホールド２下流の排気管に排気ガスクーラー３、静電サイクロン排気ガス浄化装置４及びスクラバー１１を配設し、前記スクラバー１１の下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管に汽水分離器８を設け、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながら吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管に還流させる構成となしたものである。
【００４１】
上記図９に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、静電サイクロン排気ガス浄化装置４で除去しきれなかった二酸化硫黄ガス、ＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が除去されてより減少してクリーンな排気ガス及びＥＧＲガスが得られると共に、ＥＧＲガスは冷却されて低温となって高いＥＧＲ率が確保し易くなり、燃焼室での燃焼温度を低下させて窒素酸化物の発生がより抑制されると共にシリンダー壁面等からの放熱を減少させて燃費の向上がはかられる。又、ＥＧＲ配管に設置する汽水分離器８は、ＥＧＲガスのみの処理となるので小型・軽量化された廉価なものでよい。
【００４２】
図１０に本発明の第１０の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１の排気マニホールド２下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管に排気ガスクーラー３及び静電サイクロン排気ガス浄化装置４を配設し、前記静電サイクロン排気ガス浄化装置４の下流に設けたＥＧＲバルブ６によりＥＧＲガスの流量を制御しながら吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管に還流させる構成となしたものである。なお、排気ガスクーラー３と静電サイクロン排気ガス浄化装置４との間には汽水分離器８を設けてもよい。
【００４３】
上記図１０に示す構成の排気ガス浄化装置の場合も、前記のものと同様にＥＧＲガスが清浄化され含有される二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が除去されてより減少することにより、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなる。又、ＥＧＲガスを還流できるのでＮＯｘを確実に削減することができる。更に、ＥＧＲガスのみを処理するのでシステムの構成機器（ガス冷却機、静電集塵部、サイクロン集塵部、スクラバー処理機、汽水分離機等）はいずれも小型・軽量で廉価な装置でよい。特に本実施例装置は、排気ガス全量を処理する場合と比較し、排気ガスクーラー３の冷却水の使用量の減少、スクラバー装置からの排水処理水量やスラッジの減少、汽水分離器８からの凝縮水の減少等、システムの維持・管理が容易となって環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易かつ確実に抑制できる。
【００４４】
図１１に本発明の第１１の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１の排気マニホールド２下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管に排気ガスクーラー３及び静電サイクロン排気ガス浄化装置４を配設し、前記静電サイクロン排気ガス浄化装置４の下流にスクラバー１１を設置し、更に前記スクラバー１１の下流にＥＧＲクーラー１０を配設し、ＥＧＲバルブ６によりＥＧＲガスの流量を制御しながら吸気マニホールド７もしくはエアーフィルター９からの吸気管に還流させる構成となしたものである。なお、本実施例装置においては、ＥＧＲクーラー１０とＥＧＲバルブ６との間に汽水分離器８を設けるとよい。
【００４５】
上記図１１に示す構成の排気ガス浄化装置の場合も、前記のものと同様にＥＧＲガスが清浄化され含有される二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が除去されてより減少することにより、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなる。又、ＥＧＲガスを還流できるのでＮＯｘを確実に削減することができる。更に、ＥＧＲガスのみを処理するのでシステムの構成機器（ガス冷却機、静電集塵部、サイクロン集塵部、スクラバー処理機、汽水分離機等）はいずれも小型・軽量で廉価な装置でよい。又更に、本実施例装置においても、排気ガス全量を処理する場合と比較し、排気ガスクーラー３の冷却水の使用量の減少、スクラバー装置からの排水処理水量やスラッジの減少、汽水分離器８からの凝縮水の減少等、システムの維持・管理が容易となって環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易かつ確実に抑制できる。
【００４６】
図１２に本発明の第１２の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１にターボチャージャー１２が装着され、該ターボチャージャー１２下流の排気管に排気ガスクーラー３及び静電サイクロン排気ガス浄化装置４を配設し、前記静電サイクロン排気ガス浄化装置４の下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管にスクラバー１１、汽水分離器８、ＥＧＲガスを昇圧し供給・圧送するブロアー（ＢＷ）１３、ＥＧＲバルブ６をこの順に配設し、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながらインタークーラー１４前の吸気管に還流させる構成となしたものである。即ち、本実施例装置は、ターボチャージャー１２後の排気ガスを予冷し、静電サイクロン処理後の排気ガスから分流したＥＧＲガスのみをスクラバー１１で処理し、その後汽水分離器８を経由させてブロアー（ＢＷ）１３で圧送してインタークーラー１４前の吸気管に還流させる構成となしたものである。なお、図中のイ、ロ、ハは後出の実施例（特性評価試験）における測定箇所を示す。
【００４７】
上記図１２に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、ＥＧＲガスが清浄化され含有される二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が除去されてより減少することにより、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなること、ＥＧＲガスを還流できるのでＮＯｘを確実に削減することができること、ＥＧＲガスのみを処理するのでシステムの構成機器（ガス冷却機、静電集塵部、サイクロン集塵部、スクラバー処理機、汽水分離機等）はいずれも小型・軽量で廉価な装置でよいこと、排気ガス全量を処理する場合と比較し、排気ガスクーラー３の冷却水の使用量の減少、スクラバー装置からの排水処理水量やスラッジの減少、汽水分離器８からの凝縮水の減少等、システムの維持・管理が容易となって環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易かつ確実に抑制できること、等の効果に加え、吸気管内の圧力がコンプレッサーにより高圧となっていてもブロアー１３で昇圧し圧送・供給することにより正確な量のＥＧＲガスを供給して高いＥＧＲ率の確保が可能となり所望の排気ガスの浄化能力と燃費を確保・維持できるという効果が得られる。
【００４８】
図１３に本発明の第１３の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、重油以下の低質燃料を燃料として用いるディーゼルエンジン１にターボチャージャー１２が装着され、該ターボチャージャー１２下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管に排気ガスクーラー３、静電サイクロン排気ガス浄化装置４、スクラバー１１、汽水分離器８、ブロアー１３、ＥＧＲバルブ６をこの順に配設し、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながらインタークーラー１４前の吸気管に還流させる構成となしたものである。即ち、本実施例装置は、ＥＧＲガス配管において当該ＥＧＲガスを予冷し、静電サイクロン処理後にスクラバー１１で処理し、その後汽水分離器８を経由させてブロアー１３で圧送してインタークーラー１４前の吸気管に還流させる構成となしたものである。なお、図中のニ、ホ、ヘは後出の実施例（特性評価試験）における測定箇所を示す。
【００４９】
上記図１３に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、前記のものと同様にＥＧＲガスが清浄化され含有される二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が除去されてより減少することにより、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなること、ＥＧＲガスを還流できるのでＮＯｘを確実に削減することができること、ＥＧＲガスのみを処理するのでシステムの構成機器（ガス冷却機、静電集塵部、サイクロン集塵部、スクラバー処理機、汽水分離機等）はいずれも小型・軽量で廉価な装置でよいこと、排気ガス全量を処理する場合と比較し、排気ガスクーラー３の冷却水の使用量の減少、スクラバー装置からの排水処理水量やスラッジの減少、汽水分離器８からの凝縮水の減少等、システムの維持・管理が容易となって環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易かつ確実に抑制できること、等の効果に加え、吸気管内の圧力がコンプレッサーにより高圧となっていてもブロアー１３で昇圧し圧送・供給することにより正確な量のＥＧＲガスを供給して高いＥＧＲ率の確保が可能となり所望の排気ガスの浄化能力を確保・維持できるという効果が得られる。
【００５０】
図１４に本発明の第１４の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、同じく重油以下の低質燃料を燃料として使用するディーゼルエンジン１に、２段過給システムとして排気ガスの流れ方向前段に高圧ターボチャージャー１２−１が、後段に低圧ターボチャージャー１２−２が装着され、低圧ターボチャージャー１２−２下流の排気管に排気ガスクーラー３を設け、好ましくは排気ガスクーラー３の下流に汽水分離器８を設け、さらにその下流に静電サイクロン排気ガス浄化装置４とスクラバー１１と好ましくは汽水分離器８を設け、汽水分離器８の下流にマフラー（図示せず）への排気管に設けた分岐部５にＥＧＲガスを分流するＥＧＲ配管を接続し、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながらエアーフィルター９からの吸気と共に低圧ターボチャージャー１２−２のコンプレッサー（図示せず）上流の低圧位置の吸気管に、あるいは高圧ターボチャージャー１２−１と低圧ターボチャージャー１２−２の間の中圧力位置の吸気管にブロアー１３にてより圧送して、あるいは又、高圧ターボチャージャー１２−１のコンプレッサー（図示せず）の後流の高圧力位置の吸気管にブロアー１３にてより圧送して、還流させる構成となしたものである。
【００５１】
上記図１４に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、図１に示す第１の実施例装置と同様に、排気ガスがクリーンになると共に、排気管にスクラバー１１と好ましくは汽水分離器８を設置することにより、静電サイクロン排気ガス浄化装置４で除去しきれない二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が効果的に除去され、その含有量がより減少し排気ガスがよりクリーンになると共に、分流されるＥＧＲガスもクリーンになりかつＥＧＲガス温度もより低下する。又、燃焼室での燃焼温度がより低下することにより窒素酸化物の発生がより抑制されると共にシリンダー壁面等からの放熱が減少して燃料消費率も向上する。更に、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなる。更に又、エンジンが２段過給されていることにより過給圧力が上昇して空気過剰率が向上し、燃費は低減し、ＥＧＲ率を広い運転域に亘って上昇させることができ、排気マニホールドに排出される段階でのＰＭも低減されて所望の排気ガスの浄化能力を確保・維持できるという効果が得られる。
【００５２】
図１５に本発明の第１５の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、同じく重油以下の低質燃料を燃料として使用するディーゼルエンジン１に、２段過給システムとして排気ガスの流れ方向前段に高圧ターボチャージャー１２−１が、後段に低圧ターボチャージャー１２−２が装着され、低圧ターボチャージャー１２−２下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管に排気ガスクーラー３、静電サイクロン排気ガス浄化装置４、スクラバー１１、汽水分離器８、ＥＧＲバルブ６をこの順に配設し、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながらエアーフィルター９からの吸気と共に低圧ターボチャージャー１２−２のコンプレッサー（図示せず）上流の吸気管に還流させ供給する構成となしたものである。
【００５３】
上記図１５に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、前記のものと同様にＥＧＲガスが清浄化され含有される二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が除去されてより減少することにより、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなること、ＥＧＲガスを還流できるのでＮＯｘを確実に削減することができること、ＥＧＲガスのみを処理するのでシステムの構成機器（ガス冷却機、静電集塵部、サイクロン集塵部、スクラバー処理機、汽水分離器等）はいずれも小型・軽量で廉価な装置でよいこと、排気ガス全量を処理する場合と比較し、排気ガスクーラー３の冷却水の使用量の減少等、システムの維持・管理が容易となって環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易かつ確実に抑制できること、等の効果に加え、エンジンが２段過給されていることにより過給圧力が上昇して空気過剰率が向上し、燃費は低減し、ＥＧＲ率を広い運転域に亘って上昇させることができ、排気マニホールドに排出される段階でのＰＭも低減されて所望の排気ガスの浄化能力を確保・維持できるという効果が得られる。
【００５４】
図１６に本発明の第１６の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、同じく重油以下の低質燃料を燃料として使用するディーゼルエンジン１に、２段過給システムとして排気ガスの流れ方向前段に高圧ターボチャージャー１２−１が、後段に低圧ターボチャージャー１２−２が装着され、低圧ターボチャージャー１２−２下流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管に排気ガスクーラー３、静電サイクロン排気ガス浄化装置４、スクラバー１１、汽水分離器８、ブロアー１３、ＥＧＲバルブ６をこの順に配設し、ブロアーで圧送されたＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながら高圧ターボチャージャー１２−１と低圧ターボチャージャー１２−２の間の中圧力位置、もしくは高圧ターボチャージャー１２−１のコンプレッサー（図示せず）の後流の吸気管に還流させる構成となしたものである。
【００５５】
上記図１６に示す構成の排気ガス浄化装置の場合は、前記のものと同様にＥＧＲガスが清浄化され含有される二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が除去されてより減少することにより、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなること、ＥＧＲガスを還流できるのでＮＯｘを確実に削減することができること、ＥＧＲガスのみを処理するのでシステムの構成機器（ガス冷却機、静電集塵部、サイクロン集塵部、スクラバー処理機、汽水分離器等）はいずれも小型・軽量で廉価な装置でよいこと、排気ガス全量を処理する場合と比較し、排気ガスクーラー３の冷却水の使用量の減少、スクラバー装置からの排水処理水量やスラッジの減少、汽水分離器８からの凝縮水の減少等、システムの維持・管理が容易となって環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易かつ確実に抑制できること、等の効果に加え、吸気管内の圧力がコンプレッサーにより高圧となってもブロアー１３で昇圧し圧送・供給することにより正確な量のＥＧＲガスを供給して高いＥＧＲ率の確保が可能となり、又、エンジンが２段過給されていることにより過給圧力が上昇して空気過剰率が向上し、燃費の低減がはかられると共に、ＥＧＲ率を広い運転域に亘って上昇させることができ、排気マニホールドに排出される段階でのＰＭも低減されて所望の排気ガスの浄化能力を確保・維持できるという効果が得られる。
【００５６】
図１７に本発明の第１７の実施例装置として示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、同じく重油以下の低質燃料を燃料として使用するディーゼルエンジン１に、２段過給システムとして排気ガスの流れ方向前段に高圧ターボチャージャー１２−１が、後段に低圧ターボチャージャー１２−２が装着され、高圧ターボチャージャー１２−１上流の排気管に分岐部５を設けて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流するＥＧＲ配管を前記分岐部５に接続し、該ＥＧＲ配管に排気ガスクーラー３、静電サイクロン排気ガス浄化装置４、スクラバー１１、汽水分離器８、ＥＧＲバルブ６をこの順に配設し、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ６により流量制御しながらエアーフィルター９からの吸気と共に低圧ターボチャージャー１２−２のコンプレッサー（図示せず）上流の吸気管の低圧力位置に還流させ供給するか、あるいは高圧ターボチャージャー１２−１と低圧ターボチャージャー１２−２の間の中圧力位置に還流させ供給するか、もしくは高圧ターボチャージャー１２−１のコンプレッサー（図示せず）後流の吸気管の高圧力位置に好ましくはブロアー１３により圧送させて還流させる構成となしたものである。即ち、本実施例装置は、マニホールド直下の高圧ターボチャージャー１２−１のタービン（図示せず）上流位置から分岐したＥＧＲガス配管において当該ＥＧＲガスを予冷し、静電サイクロン処理後にスクラバー１１で処理し、その後汽水分離器８を経由させた後ＥＧＲバルブ６により流量制御しながら還流させる構成となしたものである。
【００５７】
上記図１７に示す構成の排気ガス浄化装置の場合も、前記図１６に示す構成の排気ガス浄化装置と同様にＥＧＲガスが清浄化され含有される二酸化硫黄ガスやＰＭ（すす、ＳＯＦ、サルフェート）等の残存成分が除去されてより減少することにより、エンジン構成部品、排気関連部品が硫黄起源生成物により摩耗を促進されたり腐食されたりしてエンジン及び関連部品の耐久性を損ねることが危惧されなくなること、ＥＧＲガスを還流できるのでＮＯｘを確実に削減することができること、ＥＧＲガスのみを処理するのでシステムの構成機器（ガス冷却機、静電集塵部、サイクロン集塵部、スクラバー処理機、汽水分離器等）はいずれも小型・軽量で廉価な装置でよいこと、排気ガス全量を処理する場合と比較し、排気ガスクーラー３の冷却水の使用量の減少、スクラバー装置からの排水処理水量やスラッジの減少、汽水分離器８からの凝縮水の減少等、システムの維持・管理が容易となって環境汚染物質や生態系に悪影響を与える物質の流出を容易かつ確実に抑制できること、等の効果に加え、吸気管内の圧力がコンプレッサーにより高圧となってもブロアー１３で昇圧し圧送・供給することにより正確な量のＥＧＲガスを供給して高いＥＧＲ率の確保が可能となり、又、エンジンが２段過給されていることにより過給圧力が上昇して空気過剰率が向上し、燃費の低減がはかられると共に、ＥＧＲ率を広い運転域に亘って上昇させることができ、排気マニホールドに排出される段階でのＰＭも低減されて所望の排気ガスの浄化能力を確保・維持できるという効果が得られる。
【００５８】
上記図１４〜図１７に示す実施例装置は、ＥＧＲガスを排気管から分岐後静電サイクロン排気ガス浄化装置により処理する対応として、高圧ターボチャージャー１２−１のタービン上流の高圧位置及び低圧ターボチャージャー１２−２のタービン下流の低圧位置から分岐した例を示したが、高圧ターボチャージャー１２−１と低圧ターボチャージャー１２−２の間の中圧力位置から分岐してもよいことはいうまでもない。
【００５９】
なお、本発明の重油以下の低質燃料を燃料として使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の構成は、前記第１実施例装置〜第１７実施例装置のものに限定するものではなく、排気ガスクーラー３、静電サイクロン排気ガス浄化装置４、ＥＧＲクーラー１０、スクラバー１１、汽水分離器８、過給機等の各種装置や設備の配置、組合せを種々変更して構成するもの全てを含むことはいうまでもない。
【実施例】
【００６０】
次に、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
本発明の効果を確認するため、表１に示す条件で以下の試験を実施し、各実施例の排気ガス諸特性を表２に示す。表２中、基本特性は排気ガス浄化装置を有しない図１４に示す構成の装置を、従来例１は特許文献３に基づいて構成した図１５に示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置を、従来例２は非特許文献１に基づいて構成した図１６に示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置を、それぞれ用いた場合の結果である。又、本発明１、２は図１２に示す第１２実施例装置を、同じく本発明３、４は図１３に示す第１３実施例装置を、それぞれ用いた場合の結果である。
なお、表２中、ＰＭ、ＳＯｘ、ＮＯｘの各濃度は、基本特性に対する割合を百分率で示した値である。
【００６１】
実施例１、２
本発明１、２に相当する本実施例は、前記図１２に示す第１２実施例装置、即ち、ターボチャージャー１２後の排気ガスを予め排気ガスクーラー３により冷却し、その後静電サイクロン排気ガス浄化装置４による浄化処理後に分流したＥＧＲガスをスクラバー１１で処理し、更にその後汽水分離器８を経由させブロアー１３で圧送してＥＧＲバルブ６で流量制御してインタークーラー１４前の吸気管に還流させる構成となした排気ガス浄化装置において、測定箇所イ、ロ、ハで排気ガスとＥＧＲガスの温度と、ＰＭ、ＳＯｘ、ＮＯｘの各濃度値を測定した。
【００６２】
実施例３、４
本発明３、４に相当する本実施例は、前記図１３に示す第１３実施例装置、即ち、ターボチャージャー１２後の排気ガスを未処理のまま排気管から分流してＥＧＲガスとし、このＥＧＲガスだけを排気ガスクーラー３、静電サイクロン排気ガス浄化装置４、スクラバー１１、汽水分離器８を経由させて処理し、その後ブロアー１３で圧送してＥＧＲバルブ６で流量制御してインタークーラー１４前の吸気管に還流させる構成となした排気ガス浄化装置において、測定箇所ニ、ホ、ヘで排気ガスとＥＧＲガスの温度と、ＰＭ、ＳＯｘ、ＮＯｘの各濃度値を測定した。
【００６３】
基本特性
排気ガス浄化装置を有しない図１８に示す構成の装置において、ディーゼルエンジン１のターボチャージャー１２の下流の測定箇所トで排気ガスの温度と、ＰＭ、ＳＯｘ、ＮＯｘの各濃度値を測定した。
【００６４】
従来例１
本実施例は、特許文献３に基づいて構成した図１９に示すディーゼルエンジン１の排気ガス浄化装置、即ち、ターボチャージャー１２の下流に排気ガスクーラー３を設置し、該クーラーにて冷却された排気ガスを静電サイクロン排気ガス浄化装置４により処理する構成となした排気ガス浄化装置において、測定箇所チ、リで排気ガスの温度と、ＰＭ、ＳＯｘ、ＮＯｘの各濃度値を測定した。
【００６５】
従来例２
本実施例は、非特許文献１に基づいて構成した図２０に示すディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置、即ち、ターボチャージャー１２の下流の排気管からＥＧＲガスを分流後、該ＥＧＲガスをスクラバー１１で浄化し、次いでＥＧＲクーラー１０で冷却し、汽水分離器を経由させて処理し、その後ブロアー１３で圧送してＥＧＲバルブ６で流量制御してインタークーラー１４前の吸気管に還流させる構成となした排気ガス浄化装置において、測定箇所ヌ、ルで排気ガスとＥＧＲガスの温度と、ＰＭ、ＳＯｘ、ＮＯｘの各濃度値を測定した。
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
【００６８】
前記表２から明らかのように、以下に記載する事項が判明した。
(1).基本特性による技術では、排気ガス浄化装置を全く装備していないので、ＰＭ、ＳＯｘ、ＮＯｘは当然ながら低減されていない。なおここでは、前記ＰＭ、ＳＯｘ、ＮＯｘそれぞれの濃度を基準（１００％）とする。
(2).従来例１は、排気管に排気ガスクーラーと静電サイクロン排気ガス浄化装置を装備しているのでＰＭは除去されているが、ＥＧＲを実施していないのでＳＯｘ、ＮＯｘは極僅かしか低減しておらず、エンジンの信頼性を脅かす成分や環境あるいは生態系に悪影響を及ぼす成分の完全な除去は期待できない。
(3).従来例２は、ＥＧＲを実施しているので排気ガス中のＮＯｘは減少するが、ＰＭやＳＯｘの減少ははかられない。しかし、ＥＧＲガスはスクラバーと汽水分離器を経由させているので、ＥＧＲガス中にはエンジンの信頼性を脅かすＳＯｘ等の成分は減少した。なお、ＥＧＲガスはスクラバーと汽水分離器を経由させているので、ＰＭは若干減少するも低減の程度としては不十分である。
(4).本発明１、２は、排気管に排気ガスクーラーと静電サイクロン排気ガス浄化装置を設置し、更にＥＧＲを実施しているので、排気ガス中のＮＯｘ、ＰＭ共に低減できるのみならず、ＥＧＲガスはスクラバーと汽水分離器を経由させているので、エンジンの信頼性を脅かすＳＯｘ等の成分が減少し、更にＥＧＲガス中のＰＭが予め低減されているのでスクラバーの排水処理の問題も解決できる。
(5).本発明３、４は、ＥＧＲ配管に排気ガスクーラーと静電サイクロン排気ガス浄化装置、及び、スクラバーと汽水分離器を備えているので、排気ガス中のＮＯｘと、ＥＧＲガス中のＰＭ及びエンジンの信頼性を脅かすＳＯｘを低減できる。その結果、排気ガス中のＰＭ低減は期待できないが、エンジンの信頼性を脅かさずに排気ガス中のＮＯｘを低減でき、かつスクラバーの廃水処理の問題も解決できる。
以上のように、本発明によれば、ＥＧＲガスを吸気に還流させることにより排気ガス中のＮＯｘを、排気ガス配管に排気ガスクーラーと静電サイクロン排気ガス浄化装置を設けることにより排気ガス中のＰＭを、それぞれ大幅に低減できると共に、ＥＧＲガス中のＳＯｘ等の有害成分も減少できるので、環境破壊や生態系への悪影響あるいはエンジン構成部品等への腐食や摩耗による悪影響等の問題を解決できる。又、公知のＮＯｘ低減技術として知られている触媒反応を利用したＳＣＲ方式は、前記したようにエンジンの排気ガスの温度が十分に高い状態では触媒が活性化され、又触媒表面が煤等に覆われず確実に露出しておれば触媒が正常に機能して高いＮＯｘ低減が達成できるが、一般の舶用エンジンにあっては燃料消費率の向上を確保するために自動車用エンジン等と比べるとロングストロークの低速エンジンが主流であり排気ガスの温度は低温となることが多く、エンジン始動直後の暖気中だけではなく定常運転中であっても触媒温度が３００度を下回って触媒機能を十分に発揮できず、又重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンにあっては、排気ガス中に含有されるＰＭにより触媒が被覆されて排気ガスとの接触が妨げられたり、燃料中に多量に含有される硫黄により触媒が被毒してそのＮＯｘ浄化機能が発揮できなくなって長期にわたり安定してＮＯｘを低減できない問題が生じているが、本発明装置では各構成部品は温度依存性が無く、排気ガス中のＰＭにも影響されず、又低質燃料使用による硫黄起源物質による劣化も極めて少なく、エンジン始動直後から長期にわたり安定して排気ガス浄化機能を発揮することができて高いＮＯｘ低減率が達成でき、環境改善に確実に寄与できる。
【符号の説明】
【００６９】
１ ディーゼルエンジン
２ 排気マニホールド
３ 排気ガスクーラー
４ 静電サイクロン排気ガス浄化装置
４−１ 静電集塵排気ガス浄化装置
５ 分岐部
６ ＥＧＲバルブ
７ 吸気マニホールド
８ 汽水分離器
９ エア−フィルター
１０ ＥＧＲクーラー
１１ スクラバー
１２ ターボチャージャー
１２−１ 高圧ターボチャージャー
１２−２ 低圧ターボチャージャー
１３ ブロアー
１４ インタークーラー
イ、ロ、ハ、ニ、ホ、ヘ、ト、チ、リ、ヌ、ル 測定箇所
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置において、エンジンの排気マニホールドに連なる排気管に排気ガスクーラーを設け、該排気ガスクーラーの下流側に、該排気ガス中に含まれる有機溶剤可溶分（ＳＯＦ）、有機溶剤不溶分（ＩＳＦ）を主体とするＰＭ（粒状物質）を除去する電気集塵手段を設置し、該電気集塵手段の下流側配気管に前記排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流する分岐部を設け、該分岐部に連なるＥＧＲ配管及びＥＧＲバルブを介して前記ＥＧＲガスをエンジンの吸気に還流させる構成となしたことを特徴とする、重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記電気集塵手段の下流に、排気ガスを更に浄化するスクラバーを配設し、該スクラバーの下流に分岐部を設けることを特徴とする請求項１に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲ配管にＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーを設けることを特徴とする請求項１又は２に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記排気ガスクーラーと前記電気集塵手段との間の排気管、前記スクラバーと前記ＥＧＲクーラーとの間の排気管又はＥＧＲ配管、及び前記ＥＧＲクーラーの後方のＥＧＲ配管の少なくとも１箇所に、凝縮水を分離除去する汽水分離器を配設することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記ＥＧＲ配管にＥＧＲガスを圧送して吸気に還流させるブロアーを設けることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項６】
前記ディーゼルエンジンに、１段もしくは複数段の過給機により吸気が過給される過給システムを設けることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項７】
重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置において、エンジンの排気マニホールドに連なる排気管に、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流する分岐部を設け、該分岐部に連なるＥＧＲ配管に排気ガスクーラーを設け、該排気ガスクーラーの下流側に、該排気ガス中に含まれる有機溶剤可溶分（ＳＯＦ）、有機溶剤不溶分（ＩＳＦ）を主体とするＰＭ（粒状物質）を除去する電気集塵手段を設置し、該電気集塵手段の下流側ＥＧＲ配管に設けたＥＧＲバルブを介してＥＧＲガスをエンジンの吸気に還流させる構成となしたことを特徴とする重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項８】
前記電気集塵手段の下流に、ＥＧＲガスを更に浄化するスクラバーを設けることを特徴とする請求項７に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項９】
前記スクラバーの後方にＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーを設けることを特徴とする請求項７又は８に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項１０】
前記排気ガスクーラーと前記電気集塵手段との間のＥＧＲ配管、及び前記スクラバーと前記ＥＧＲクーラーとの間のＥＧＲ配管、及び前記ＥＧＲクーラーの後方のＥＧＲ配管の少なくとも１箇所に、凝縮水を分離除去する汽水分離器を設けることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項１１】
前記ＥＧＲ配管にＥＧＲガスを圧送して吸気に還流させるブロアーを設けることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項１２】
前記ディーゼルエンジンに、１段もしくは複数段の過給機により吸気が過給される過給システムを設けることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項１】
重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置において、エンジンの排気マニホールドに連なる排気管に排気ガスクーラーを設け、該排気ガスクーラーの下流側に、該排気ガス中に含まれる有機溶剤可溶分（ＳＯＦ）、有機溶剤不溶分（ＩＳＦ）を主体とするＰＭ（粒状物質）を除去する電気集塵手段を設置し、該電気集塵手段の下流側配気管に前記排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流する分岐部を設け、該分岐部に連なるＥＧＲ配管及びＥＧＲバルブを介して前記ＥＧＲガスをエンジンの吸気に還流させる構成となしたことを特徴とする、重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記電気集塵手段の下流に、排気ガスを更に浄化するスクラバーを配設し、該スクラバーの下流に分岐部を設けることを特徴とする請求項１に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲ配管にＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーを設けることを特徴とする請求項１又は２に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記排気ガスクーラーと前記電気集塵手段との間の排気管、前記スクラバーと前記ＥＧＲクーラーとの間の排気管又はＥＧＲ配管、及び前記ＥＧＲクーラーの後方のＥＧＲ配管の少なくとも１箇所に、凝縮水を分離除去する汽水分離器を配設することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記ＥＧＲ配管にＥＧＲガスを圧送して吸気に還流させるブロアーを設けることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項６】
前記ディーゼルエンジンに、１段もしくは複数段の過給機により吸気が過給される過給システムを設けることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項７】
重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置において、エンジンの排気マニホールドに連なる排気管に、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして分流する分岐部を設け、該分岐部に連なるＥＧＲ配管に排気ガスクーラーを設け、該排気ガスクーラーの下流側に、該排気ガス中に含まれる有機溶剤可溶分（ＳＯＦ）、有機溶剤不溶分（ＩＳＦ）を主体とするＰＭ（粒状物質）を除去する電気集塵手段を設置し、該電気集塵手段の下流側ＥＧＲ配管に設けたＥＧＲバルブを介してＥＧＲガスをエンジンの吸気に還流させる構成となしたことを特徴とする重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項８】
前記電気集塵手段の下流に、ＥＧＲガスを更に浄化するスクラバーを設けることを特徴とする請求項７に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項９】
前記スクラバーの後方にＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーを設けることを特徴とする請求項７又は８に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項１０】
前記排気ガスクーラーと前記電気集塵手段との間のＥＧＲ配管、及び前記スクラバーと前記ＥＧＲクーラーとの間のＥＧＲ配管、及び前記ＥＧＲクーラーの後方のＥＧＲ配管の少なくとも１箇所に、凝縮水を分離除去する汽水分離器を設けることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項１１】
前記ＥＧＲ配管にＥＧＲガスを圧送して吸気に還流させるブロアーを設けることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項１２】
前記ディーゼルエンジンに、１段もしくは複数段の過給機により吸気が過給される過給システムを設けることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【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】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１２−１４０９２８（Ｐ２０１２−１４０９２８Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１３７３７（Ｐ２０１１−１１３７３７）
【出願日】平成２３年５月２０日（２０１１．５．２０）
【出願人】（０００１２０２４９）臼井国際産業株式会社 (168)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２０日（２０１１．５．２０）
【出願人】（０００１２０２４９）臼井国際産業株式会社 (168)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]