JPH076379B2 - ディーゼル機関の排ガス浄化装置 - Google Patents

ディーゼル機関の排ガス浄化装置

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JPH076379B2
JPH076379B2 JP3149526A JP14952691A JPH076379B2 JP H076379 B2 JPH076379 B2 JP H076379B2 JP 3149526 A JP3149526 A JP 3149526A JP 14952691 A JP14952691 A JP 14952691A JP H076379 B2 JPH076379 B2 JP H076379B2
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conduit
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陽一 中村
憲一 園田
佳郎 徳永
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Kawasaki Motors Ltd
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Kawasaki Jukogyo KK
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジン排
ガス中のダスト、ダスト及び窒素酸化物(NOx)、ダ
スト及び硫黄酸化物(SOx)、又はダスト、窒素酸化
物及び硫黄酸化物を連続的に効率よく除去するディーゼ
ル機関の排ガス浄化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ディーゼルエンジン排ガス中のダ
スト除去方法としては、発泡セラミックなどの多孔質フ
ィルターによるろ過集じんが主流である。この方法で
は、フィルター内に捕集されたダストによって、フィル
ターの目詰まりが進行し、通気抵抗が一定値以上に高く
なると、排ガスを切り換え捕集されたダストを焼却・除
去することによって、フィルターを再生する。
【0003】また、特開平1−159034号公報に
は、ディーゼルエンジン排ガスの煙道中にアンモニアガ
スを注入し、その後、消石灰とバナジウム酸化物を担持
したγ‐アルミナ又はアナターゼ型チタニアの粉末を噴
射し、つぎに、排ガス後流にセラミックスフィルターを
設けて、排ガス中の粉末及び燃焼ばいじんを捕集すると
ともに、この捕集灰の層を排ガスが通過するようにして
脱硝する方法が記載されている。また、特開昭55−7
2623号公報には、脱硝装置、湿式電気集じん器、湿
式脱硫装置を直列に配設したディーゼル排ガス清浄装置
が記載されている。
【0004】ディーゼル機関排ガス中のNOx排出量を
低減するために、乾式脱硝装置を使用することは、従来
からよく知られている。この従来の脱硝装置は、通常、
過給機のあとに設置されるが、過給機を出た後の排ガス
温度は、300℃以下となることもあり、過給機入口温
度に比べてかなり低下している。しかし、脱硝を効率よ
く行なうためには300℃以上の温度が必要であり、こ
のため、アフターバーナ等で加熱することにより、排ガ
ス温度を所定の温度まで上昇させている。アフターバー
ナ等を必要としない方法として、特開昭58−5930
7号公報に示されるように、ディーゼル機関の排気集合
管と過給機タービンとの間に脱硝装置を設けた排気脱硝
装置が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の多孔質フィ
ルターを用いる方法は、つぎのような問題点を有してい
る。 (1) フィルターの圧力損失が、ダスト堆積に伴って
連続的に上昇する。間欠的に再生することによって、フ
ィルターの圧力損失は回復するが、エンジン背圧が一定
値とならないため、エンジンの運転に悪影響を及ぼす。 (2) 多孔質フィルターを再生するために、排ガスを
切り換える必要があり、また、複数のフィルターを並列
に設置する必要がある。 (3) 多孔質フィルターを再生するために、ダストを
焼却する際、フィルター温度が過度に上昇するとフィル
ターが破損したり、焼結の進行によってフィルター気孔
が潰れる。このため、低温で燃焼させるための触媒担持
や、微妙な燃焼コントロールを行なう必要がある。 (4) ダストの燃焼部分が気孔内に残存するため、フ
ィルターの圧力損失は完全には回復しない。 (5) 硫黄酸化物、窒素酸化物は、別途処理すること
が必要である。また、特開平1−159034号公報記
載の方法においても、上記と同様の問題点を有してい
る。
【0006】また、特開昭55−72623号公報記載
の装置では、脱硝装置、集じん器、脱硫装置は各々別の
装置になっており、さらに、アフターバーナによる加熱
を行なっている。このため、空間的にも大きなスペース
を占有するとともに、システムを構成する機器も多くな
る。さらに、特開昭58−59307号公報記載の方式
では、脱硝装置を別置にしているため、設置のためのス
ペースを必要とする。また、この公報には、脱硝と脱じ
んとを同時に行なうこと、及び使用済の粒子を連続的に
再生することについては何も記載されていない。本発明
は、上記の諸点に鑑みなされたもので、粒子充填層を回
転可能に収納した浄化装置を、エンジン排気出口と過給
機との間の排気集合管内に設置することにより、脱硝す
る場合には、アフターバーナ等の加熱手段を必要とする
ことなく、脱じん、脱じんと脱硝、又は脱じんと脱硝と
脱硫を有効に行なうことができ、しかも、粒子の再生を
も同時に行なうことができるディーゼル機関の排ガス浄
化装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1のディーゼル機関の排ガス浄化装置は、
図1及び図2に示すように、ディーゼル機関の排気導管
26と過給機12との間の排気集合管14内に設けられ
た、2枚の多孔支持体16、16を対設して回転可能に
形成された円盤状体18と、この円盤状体18内に粒子
を充填して形成された粒子充填層20と、この粒子充填
層20に近接して設けられた再生用ガス導管22と、を
包含することを特徴としている。また、請求項2の浄化
装置は、図3及び図4に示すように、ディーゼル機関の
排気導管26と過給機12との間の排気集合管14内に
設けられた、多孔支持体16からなる回転外筒30及び
多孔支持体16からなる回転内筒32と、 回転外筒3
0と回転内筒32との間に粒子を充填して形成された粒
子充填層34と、この粒子充填層34に近接して設けら
れた再生用ガス導管22と、を包含することを特徴とし
ている。
【0008】また、粒子の少なくとも一部を脱硝活性を
有する粒子とし、排ガス中に還元剤を添加するために、
排気導管26に還元剤導管28を接続して、ダストの除
去とともに窒素酸化物を除去するようにしたり、粒子の
少なくとも一部を脱硫活性を有する粒子として、ダスト
の除去とともに硫黄酸化物を除去するようにしたり、粒
子の少なくとも一部を脱硫活性を有する粒子及び脱硝活
性を有する粒子とし、排ガス中に還元剤を添加するため
に、排気導管26に還元剤導管28を接続して、ダスト
の除去とともに硫黄酸化物及び窒素酸化物を除去するよ
うにしたり、粒子の少なくとも一部を同時脱硫・脱硝活
性を有する粒子とし、排ガス中に還元剤を添加するため
に、排気導管26に還元剤導管28を接続して、ダスト
の除去とともに硫黄酸化物及び窒素酸化物を除去するよ
うにすることができる。なお、還元剤としては、アンモ
ニア、炭化水素などが用いられる。
【0009】
【作用】粒子充填層20は連続的又は間欠的に回転し、
回転している粒子充填層にエンジン排ガスが導入され、
排ガス中のダストが捕集される。ダストを捕集した粒子
充填層は、さらに回転して、空気、酸素、処理済み排ガ
ス等の酸素含有気体である再生ガスが導入されて、捕集
されていたダストが燃焼し、再生される。なお、酸素含
有気体の導入のみでは、ダストが燃焼しない場合は、酸
素含有気体と燃料とを同時に導入する。ここで、粒子の
一部又は全部を脱硝活性を有する粒子とすることによ
り、ダストと同時にNOxも除去される。また、粒子の
一部又は全部を脱硫活性を有する粒子とすることによ
り、ダストと同時にSOxも除去される。また、粒子の
一部又は全部を脱硫活性を有する粒子及び脱硝活性を有
する粒子とするか、又は同時脱硫・脱硝活性を有する粒
子とすることにより、ダストと同時にSOx、NOxも除
去される。なお、脱硝を行なう場合は、排ガスに還元剤
を添加する。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
を詳細に説明する。ただし、この実施例に記載されてい
る構成機器の形状、その相対配置などは、とくに特定的
な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定
する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。 実施例1 図1及び図2において、10はディーゼルエンジン、1
2は過給機、14は排気集合管である。16は多孔支持
体で、金網、パンチングメタル、多孔板等から構成され
る。2枚の多孔支持体16、16を対設して円盤状体1
8を形成し、この円盤状体18を排気集合管14内に回
転可能に収納する。円盤状体18内には、粒子が充填さ
れて粒子充填層20が形成される。そして、粒子充填層
20に近接して再生用ガス導管22が設けられる。24
は回転軸で、駆動源(図示せず)に連結されている。2
6は排気導管、28は還元剤導管である。この還元剤導
管28は、脱硝を行なう場合のみ使用する。粒子充填層
20は、通常、過給機12入口の手前の中央部の2層の
みが設けられる。この場合は、各エンジン背圧に対する
圧力損失が同じになるので、エンジン背圧のバラツキが
生じない。しかし、図1において2点鎖線で示すよう
に、さらに排ガスの浄化を行なう場合には、3層以上の
粒子充填層を設ける場合もある。
【0011】集じんのみを目的とする場合、一般に粒子
としては、熱的に安定なアルミナ、ムライト、シリカな
どのセラミック造粒物が適している。粒子直径は1〜5
mm程度が望ましい。また、集じんと脱硝とを同時に行な
う場合には、V2O5‐TiO2、V2O5‐WO3‐TiO
2、CuO‐Al2O3などの粒子を用いることが望まし
い。この場合は、排ガスに還元剤を必要反応当量分添加
する。また、集じんと脱硫とを同時に行なう場合は、C
u‐Al又はCu‐Al‐Ti系の粒子を用いることが
望ましい。その場合、以下の反応が進行する。 (脱硫反応) CuO+SO2+1/2O2→CuSO4 (再生反応) CuSO4→CuO+SO2+1/2O2 下段の脱硫剤再生反応は熱分解反応であり、脱硫剤粒子
の再生と粒子充填層に捕集されたダストの燃焼とを同時
に行なうことにより、ダスト燃焼熱を熱分解に利用する
とともに、カーボンによる還元効果で再生反応を促進す
ることができる。さらに、集じんを行なう上に、脱硫と
脱硝とを同時に行なう場合は、上記の脱硫剤に加え、V
2O5、WO3、CuOなどを表面に担持した粒子や、あ
るいはV2O5‐TiO2、V2O5‐WO3‐TiO2、C
uO‐Al2O3などの脱硝触媒粒子を混合し、排ガスに
還元剤を必要反応当量分添加して、粒子充填層に供給す
る。また、V2O5系、Cr2O3系など同時脱硫・脱硝活
性を有する粒子を用い、排ガスに還元剤を必要反応当量
分添加して、粒子充填層に供給することにより、上記と
同じく、集じんの上に脱硫と同時に脱硝を行なうことが
できる。上記の粒子は、いずれも緻密焼結体とするのが
望ましく、この場合は、従来の多孔質フィルターのよう
に、ダスト燃焼熱による破損・焼結が発生し難いという
利点がある。
【0012】実施例2 本実施例は、多孔支持体16からなる回転外筒30及び
多孔支持体16からなる回転内筒32を排気集合管14
内に同心状に設け、回転外筒30と回転内筒32との間
の空間に粒子を充填して粒子充填層34を形成し、この
粒子充填層34に近接して再生用ガス導管22を設けた
ものである。36は再生ガス噴出管、38は軸受であ
る。他の構成、作用は実施例1の場合と同様である。
【0013】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 (1) 1つの回転する粒子充填層により、エンジン排
ガス浄化と粒子再生との両方を連続的に行なうことがで
きる。また、粒子充填層は回転しているので、目詰まり
を防止することができる。 (2) 排気集合管内に浄化装置を収納・設置するの
で、装置全体を小型化することができ、また、脱じんと
同時に脱硝を行なう場合は、排ガスを加熱する必要がな
い。 (3) 過給機の上流側に浄化装置を設けているので、
ダストによる過給機の汚れを防止することができる。 (4) 粒子の一部又は全部として脱硝剤粒子を用いる
場合は、排ガス中に少量の還元剤を添加することによ
り、排ガス中のダストとNOxとを同時に除去すること
ができる。 (5) 粒子の一部又は全部として脱硫剤粒子を用いる
場合は、排ガス中のダストとSOxとを同時に除去する
ことができる。 (6) 粒子の一部又は全部として脱硫剤粒子及び脱硝
活性を有する粒子を用いる場合は、排ガス中に少量の還
元剤を添加することにより、排ガス中のダスト、SOx
及びNOxを同時に除去することができる。 (7) 粒子の一部又は全部として同時脱硫・脱硝活性
を有する粒子を用いる場合は、排ガス中に少量の還元剤
を添加することにより、排ガス中のダスト、SOx及び
NOxを同時に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のディーゼル機関の排ガス浄化装置の一
実施例を示す平面説明図である。なお、過給機は図2に
示すように、通常排気集合管の上側に位置することが多
いが、説明を容易にするために、排気集合管の側方に位
置するように描いている。
【図2】図1に示す装置の側断面説明図である。
【図3】本発明の装置の他の実施例を示す平面説明図で
ある。
【図4】図3に示す装置の側断面説明図である。
【符号の説明】
10 ディーゼルエンジン 12 過給機 14 排気集合管 16 多孔支持体 18 円盤状体 20 粒子充填層 22 再生用ガス導管 24 回転軸 26 排気導管 28 還元剤導管 30 回転外筒 32 回転内筒 34 粒子充填層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭63−170510(JP,U) 実開 平3−38126(JP,U) 実開 平3−52321(JP,U) 実開 昭56−11316(JP,U) 実開 昭51−122209(JP,U)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディーゼル機関の排気導管(26)と過
    給機(12)との間の排気集合管(14)内に設けられ
    た、2枚の多孔支持体(16)、(16)を対設して回
    転可能に形成された円盤状体(18)と、この円盤状体
    (18)内に粒子を充填して形成された粒子充填層(2
    0)と、この粒子充填層(20)に近接して設けられた
    再生用ガス導管(22)と、を包含することを特徴とす
    るディーゼル機関の排ガス浄化装置。
  2. 【請求項2】 ディーゼル機関の排気導管(26)と過
    給機(12)との間の排気集合管(14)内に設けられ
    た、多孔支持体(16)からなる回転外筒(30)及び
    多孔支持体(16)からなる回転内筒(32)と、回転
    外筒(30)と回転内筒(32)との間に粒子を充填し
    て形成された粒子充填層(34)と、この粒子充填層
    (34)に近接して設けられた再生用ガス導管(22)
    と、を包含することを特徴とするディーゼル機関の排ガ
    ス浄化装置。
  3. 【請求項3】 粒子の少なくとも一部を脱硝活性を有す
    る粒子とし、排気導管(26)に還元剤導管(28)を
    接続して、ダストの除去とともに窒素酸化物を除去する
    ようにしたことを特徴とする請求項1又は2記載のディ
    ーゼル機関の排ガス浄化装置。
  4. 【請求項4】 粒子の少なくとも一部を脱硫活性を有す
    る粒子として、ダストの除去とともに硫黄酸化物を除去
    するようにしたことを特徴とする請求項1又は2記載の
    ディーゼル機関の排ガス浄化装置。
  5. 【請求項5】 粒子の少なくとも一部を脱硫活性を有す
    る粒子及び脱硝活性を有する粒子とし、排気導管(2
    6)に還元剤導管(28)を接続して、ダストの除去と
    ともに硫黄酸化物及び窒素酸化物を除去するようにした
    ことを特徴とする請求項1又は2記載のディーゼル機関
    の排ガス浄化装置。
  6. 【請求項6】 粒子の少なくとも一部を同時脱硫・脱硝
    活性を有する粒子とし、排気導管(26)に還元剤導管
    (28)を接続して、ダストの除去とともに硫黄酸化物
    及び窒素酸化物を除去するようにしたことを特徴とする
    請求項1又は2記載のディーゼル機関の排ガス浄化装
    置。
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