JP2004308548A

JP2004308548A - 動力機関の煤煙除去方法及び動力機関の煤煙除去装置

Info

Publication number: JP2004308548A
Application number: JP2003102884A
Authority: JP
Inventors: Moritsugu Kagawa; 盛次鹿川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】内燃機関１の始動時から定常運転に達するまでの間には燃料の不完全燃焼によって煤煙が発生し、この煤煙が煙道２を経由して煙突４から排出されるため、煤煙によって環境汚染を惹き起こす。
【解決手段】本発明の煤煙除去方法は、内燃機関２０の排ガスを、煙道３０を介して煙突５０から排出するに先立って内燃機関２０の始動時に発生する煤煙を排気ガスから除去する際に、煙道３０を遮断して煤煙除去装置１０に煤煙を含む排ガスを導入した後、煤煙除去装置１０の筐体１１内において排ガスの流れと逆方向に水Ｗを供給して煤煙を除去し、この排ガスを蛇行させる間に水Ｗを供給して煤煙を更に除去した後、残余の煤煙をフィルタ１７によって濾過するようにしたため、始動時の内燃機関２０から発生する煤煙を確実に除去する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力機関の煤煙除去装置に関し、更に詳しくは、例えば動力機関の始動時に多く発生する煤煙を煙突に達する前に除去する動力機関の煤煙除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から種々の建物や設備に自家発電用等の動力機関として例えばディーゼルエンジン等の内燃機関が設置されている。内燃機関では排ガスを発生するため、排ガスを煙突から排気している。例えば図３は内燃機関と煙突との関係を示す模式図である。同図に示すように、内燃機関１の稼動中に発生する排ガスは煙道２を通り、煙道２に配置した消音器３によって消音された後、煙突４から外部へ排気される。排ガス中に可燃物が含まれていると煙突２を通る排ガスは例えば５００℃以上の高温に達して燃焼するため、煙突４の頂部には炎発生防止用の金網５が設けられている。そして、内燃機関１が始動した後定常運転に達すると、燃料は略完全燃焼するため、煤煙を殆ど発生することがなく、煙突４から煤煙を排出することがない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、内燃機関１の始動時から定常運転に達するまでの間には燃料の不完全燃焼等によって煤煙が発生し、この煤煙が煙道２を経由して煙突４から排出されるため、煤煙によって環境汚染を惹き起こすという課題があった。内燃機関１の始動時から定常運転までの時間は短時間ではあるが、内燃機関１が始動する度毎に煤煙が発生するため、内燃機関１が例えば住宅区域等に設置されている場合には、このような煤煙による環境汚染が特に問題になることが多い。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、動力機関から発生する煤煙を確実に除去し、常に清浄な排ガスのみを煙突から排出する動力機関の煤煙除去方法及び動力機関の煤煙除去装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の動力機関の煤煙除去方法は、動力機関の排ガスを、煙道を介して煙突から排出するに先立って上記動力機関の始動時に発生する煤煙を上記排気ガスから除去する方法であって、上記煙道を遮断して煤煙除去装置に上記煤煙を含む排ガスを導入する工程と、上記煤煙除去装置内において上記排ガスの流れに向けて水を供給して上記煤煙を除去する工程と、上記煤煙除去装置内で上記排ガスを蛇行させる工程と、残余の煤煙を濾過する工程とを備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の請求項２に記載の動力機関の煤煙除去装置は、動力機関の排ガスを、煙道を介して煙突から排出するに先立って上記動力機関の始動時に発生する煤煙を上記排気ガスから除去する装置であって、上記煙道に配設された弁機構と、上記煙道から分岐する分岐路に流入口を介して接続された筐体と、この筐体内を複数の部屋に分割し且つ上記排ガスを上記流入口から流出口まで上記各部屋を通して蛇行させる複数の仕切板と、これらの仕切板のうち、少なくとも上記流入口側に位置する仕切板の近傍において上記排気ガスに対して水を吹き付けて上記煤煙を除去する水供給手段と、この水供給手段によって上記煤煙が除去された排ガスから残余の煤煙を除去するフィルタと、このフィルタの下流側において上記排ガスを上記筐体の外側へ排出する排気手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の請求項３に記載の動力機関の煤煙除去装置は、請求項２に記載の発明において、上記複数の部屋をそれぞれ複数に分割する整流板を複数設け、これらの整流板によって上記排ガスの流れを整えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項４に記載の動力機関の煤煙除去装置は、請求項２または請求項３に記載の発明において、上記水供給手段の下流側で上記フィルタの上流側に第２の水供給手段を設け、この水供給手段によって上記煤煙を除去することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、各図中、図１は本発明の煤煙除去装置の一実施形態を適用した内燃機関及び排気システムを示す模式図、図２は図１に示す煤煙除去装置を示す模式図で、（ａ）は煤煙の流れ方向に沿う断面図、（ｂ）は煤煙除去装置の背面図である。
【００１０】
本実施形態の動力機関の煤煙除去装置（以下、単に「煤煙除去装置」と称す。）１０は、例えば図１に示すように、ディーゼル機関等の内燃機関２０の排ガスを、煙道３０及び消音器４０を介して煙突５０から排出するに先立って内燃機関２０の始動時に発生する煤煙を除去する装置として構成されている。
【００１１】
即ち、本実施形態の煤煙除去装置１０は、図１に示すように、消音器４０の下流側に位置させて煙道３０に配設された弁機構１０Ａと、煙道３０から分岐する分岐路３１に流入口１１Ａを介して接続された筐体（ハウジング）１１とを備え、煤煙を除去する場合には、第１の弁機構１０Ａを閉じて分岐路３１Ａに排ガスを導くようにしてある。排ガスの流入口１１Ａはハウジング１１の前面（同図では左側面）の下端部に設けられ、排ガスの流出口１１Ｂはハウジングの背面（同図では右側面）の上端部に設けられている。この分岐路３１には第２、第３の弁機構１０Ｂ、１０Ｃが前後して配設され、これらの弁機構１０Ａ、１０Ｂを開いて分岐路３１Ａに導入された排ガスをハウジング１１内へ供給するようにしてある。
【００１２】
また、ハウジング１１内には、図２の（ａ）に示すように、上下に複数（本実施形態では、７室）の部屋に分割する６枚の仕切板１２が配設され、これらの仕切板１２によって排ガスを流入口１１Ａから流出口１１Ｂまで蛇行させている。つまり、筐体１１内の下側から奇数番の仕切板１２Ａはそれぞれハウジング１１の前面（図２の（ａ）の左側面）から背面（図２の（ａ）の右側面）に向けて水平に配置されている。これらの仕切板１２Ａの基端は前面にそれぞれ接続され、それぞれの先端は背面との間に隙間が形成されている。この隙間が排ガスの流路になっている。また、筐体１１内の下側から偶数番の仕切板１２Ｂはそれぞれハウジング１１の背面から前面に向けて水平に配置されている。これらの仕切板１２Ｂの基端は背面にそれぞれ接続され、それぞれの先端は前面との間に隙間が形成されている。この隙間が排ガスの流路になっている。
【００１３】
従って、流入口１１Ａから流入した排ガスは、図２の（ａ）に矢印で示すように、ハウジング１１の流入口１１Ａから流出口１１Ｂまで仕切板１２Ａと仕切板１２Ｂの間の各部屋を通って蛇行した後、流出口１１Ｂから筐体１１の外側へ流出する。尚、図示してないが、これらの仕切板１２は支持柱によって水平を保持するように支持されている。
【００１４】
また、上下の仕切板１２の間に形成された各部屋には、図２の（ｂ）に示すように、これらの部屋を複数（本実施形態では、４室）の小部屋に分割する整流板１３が３枚等間隔を空けて配設され、これらの整流板１３によって碁盤の目状に形成された各小部屋に排ガスが極力均等に流入するように整流している。
【００１５】
図２の（ｂ）に示すように最下段の部屋の整流板１３前方には例えば金網１４が配設され、この金網１４を介して流入口１１Ａから流入した排ガスを各小部屋に分散して流入させるようにしてある。また、この金網１４は、排ガス中に含まれる煤煙を部分的に除去すると共に筐体１１内での煤煙の燃焼を防止するようにしてある。
【００１６】
最下段の仕切板１２のやや後方には給水管１５が金網１４と対向して配設されている。この給水管１５には複数のノズル（図示せず）が長手方向に等間隔を空けて配設され、これらのノズルから排ガスの流れとは逆向きに水Ｗを噴霧して排ガス中の煤煙を除去するようにしてある。隣り合うノズルからの噴霧水は互いに重なり、排ガスの流路と重なるようにしてある。つまり、排ガスが噴霧水と漏れなく接触し、排ガス中の煤煙をより確実に除去できるようにしてある。
【００１７】
噴霧水を通過した排ガスは、図２の（ａ）に示すように、給水管１５の後方の背面で折り返して最下段の部屋から一つ上段の部屋へ流入する。この際、整流板１４の働きで排ガスが整流され、一つ上段の小部屋に均等に分散して流入するようになっている。排ガスは仕切板１２で仕切られた最下段の部屋から最上段の部屋までそれぞれの小部屋を通って蛇行する。
【００１８】
排ガスが蛇行して筐体１１内の部屋を蛇行する間に、第２の給水管１６を通過する。第２の給水管１６は、図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、水をカーテン状に供給し、この水カーテンによって排ガス中の煤煙を除去するようにしてある。第２の給水管１６の給水口（図示せず）は例えばスリット状に形成され、排ガスの流れに直交する方向に水カーテンを形成する。
【００１９】
更に、図２の（ａ）に示すように最上段の部屋、つまり最上段の仕切板１２の後部（筐体１１の背面近傍）にはフィルタ１７が配設され、このフィルタ１７によって排ガス中の煤煙を確実に除去するようにしてある。このフィルタ１７の下流側の流出口１１Ｂには複数の排気ファン１８が設けられ、排気ファン１８によって排ガスを排出する。排気ファン１８は同図の（ｂ）に示すように最上段の各小部屋に個別に設けられている。筐体１１背面にはその上端から隙間を空けて垂下する案内板１９が取り付けられ、同図の（ａ）に矢印で示すようにこの案内板１９によって排ガスを下方に向けて流出するようにしてある。また、筐体１１前面の上部には掃気ファン１８Ａが配設され、掃気ファン１８Ａを用いて煤煙除去装置１０を停止する直前に筐体１１内に残存するガスを外部の空気と置換するようにしてある。
【００２０】
尚、図２の（ａ）において、１１Ｃは排水管で、この排水管１１Ｃから煤煙除去後の水を排出し、この排水を所定の場所で回収する。この回収水は煤煙を濾過した後、給水管１５及び第２の給水管１６において繰り返し使用できるようにしてある。
【００２１】
次に、上記煤煙除去装置１０の動作について、本発明の煤煙除去方法と共に説明する。まず内燃機関２０が始動すると、第１、第２、第３の弁機構１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃがそれぞれ作動し、第１の弁機構１０Ａによって煙道３０を遮断すると共に第２、第３の弁機構１０Ｂ、１０Ｃによって分岐路３１を開放し、内燃機関２０と煤煙除去装置１０とを連通させる。従って、内燃機関２０の始動時に燃料の不完全燃焼によって煤煙が発生し、内燃機関２０から煤煙が含まれた排ガスを排出すると、この排ガスは図１に矢印で示すように煙道３０、消火器４０及び分岐路３１を経由して煤煙除去装置１０に達する。
【００２２】
排ガスが煤煙除去装置１０の流入口１１Ａから筐体１１内に流入すると、排ガスは金網１４及び整流板１３を介して最下段の部屋の各小部屋に分散して流入し、筐体１１の背面側へ流れる。背面側では給水管１５から水Ｗが噴霧しているため、排ガスは噴霧水を通過する間にその煤煙の多くが除去される。この排ガスは各小部屋を流出して背面側で一旦合流した後、背面で折り返して仕切板１２で仕切られた一つ上段の部屋の各小部屋に均等に分散して流入し、筐体１１の前面へ流れる。筐体１１の前面では再び排ガスが合流した後、折り返して仕切板１２で仕切られた更に一つ上段の各小部屋に均等に分散して流入し筐体１１の背面へ流れる。
【００２３】
このように排ガスは仕切板１２で仕切られた筐体１１内の上下の各部屋を蛇行しながら上方の部屋の整流板１３で仕切られた各小部屋を順次通過し、第２の給水管１６に達し水カーテンを通過する間に排ガス中の煤煙を更に除去する。そして、排ガスは最上段の部屋に達し各小部屋のフィルタ１７を通過する間に排ガス中の残余の煤煙が除去された後、流出口１１Ｂの排気ファン１８によって筐体１１の外側へ排気される。筐体１１から流出した排気ガスは煤煙を殆ど含まない清浄なガスである。この排ガスは案内板１９を介してダウンフローで筐体１１から流出する。また、煤煙を含む水は排水管１１Ｃから排出され、回収され、繰り返し使用される。そして、煤煙除去装置１０を止める直前に掃気ファン１８Ａが作動して筐体１１内の残存ガスを外部の空気で置換する。
【００２４】
内燃機関２０はその始動時から１０秒前後の間に煤煙を大量に発生するが、その後定常運転に達すると、排ガスは煤煙を殆ど含まなくなる。そこで、内燃機関２０の始動後、定常運転に達すると、第１、第２、第３の弁機構１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが作動し、第１の弁機構１０Ａを開くと共に第２、第３の弁機構１０Ｂ、１０Ｃを閉じて煙突５０を開放し、内燃機関２０の排ガスを煙突から放出する。この排ガス中には煤煙が含まれていないため、排ガスによって環境を汚染することはない。その後、内燃機関２０が停止し、再稼動する時には煤煙除去装置１０が上述のように作動して煤煙を除去した後、清浄な排ガスを煙突から放出する。
【００２５】
以上説明したように本実施形態によれば、内燃機関２０の排ガスを、煙道３０を介して煙突５０から排出するに先立って内燃機関２０の始動時に発生する煤煙を排気ガスから除去する際に、煙道３０を遮断して煤煙除去装置１０に煤煙を含む排ガスを導入した後、煤煙除去装置１０の筐体１１内において排ガスの流れと逆方向に水Ｗを供給して煤煙を除去し、この排ガスを蛇行させる間に水Ｗを供給して煤煙を更に除去した後、残余の煤煙をフィルタ１７によって濾過するようにしたため、始動時の内燃機関２０から発生する煤煙を確実に除去し、常に清浄な排ガスを煙突５０から放出させることができる。従って、本実施形態の煤煙除去装置１０を用いて煤煙除去方法を適用することにより、内燃機関２０をいかなる環境下で使用しても常に環境を汚染することなく、近隣に煤煙による迷惑をかけることがない。
【００２６】
尚、本発明の煤煙除去装置は上記実施形態に何等制限されるものではなく、必要に応じて各構成要素を適宜設計変更することができる。また、上記実施形態では内燃機関を例に挙げて説明したが、始動時に煤煙を発生する動力機関であれば本発明を適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、動力機関から発生する煤煙を確実に除去し、常に清浄な排ガスのみを煙突から排出する動力機関の煤煙除去方法及び動力機関の煤煙除去装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の煤煙除去装置の一実施形態を適用した内燃機関及び排気システムを模式的に示す構成図である。
【図２】図１に示す煤煙除去装置を示す模式図で、（ａ）は煤煙の流れ方向に沿う断面図、（ｂ）は煤煙除去装置の背面図である。
【図３】従来の内燃機関の排ガスを排出するガス排気系統を模式的に示す構成図である。
【符号の説明】
１０分離機構を有するタンク
１１タンク本体
１２分離機構
１５回転容器
１５Ａノズル（噴出部）
１６回転軸
１７整流機構
１８濾過機構
１９隔壁
２０冷却コイル（冷却機構）

Claims

動力機関の排ガスを、煙道を介して煙突から排出するに先立って上記動力機関の始動時に発生する煤煙を上記排気ガスから除去する方法であって、上記煙道を遮断して煤煙除去装置に上記煤煙を含む排ガスを導入する工程と、上記煤煙除去装置内において上記排ガスの流れに向けて水を供給して上記煤煙を除去する工程と、上記煤煙除去装置内で上記排ガスを蛇行させる工程と、残余の煤煙を濾過する工程とを備えたことを特徴とする動力機関の煤煙除去方法。
動力機関の排ガスを、煙道を介して煙突から排出するに先立って上記動力機関の始動時に発生する煤煙を上記排気ガスから除去する装置であって、上記煙道に配設された弁機構と、上記煙道から分岐する分岐路に流入口を介して接続された筐体と、この筐体内を複数の部屋に分割し且つ上記排ガスを上記流入口から流出口まで上記各部屋を通して蛇行させる複数の仕切板と、これらの仕切板のうち、少なくとも上記流入口側に位置する仕切板の近傍において上記排気ガスに対して水を吹き付けて上記煤煙を除去する水供給手段と、この水供給手段によって上記煤煙が除去された排ガスから残余の煤煙を除去するフィルタと、このフィルタの下流側において上記排ガスを上記筐体の外側へ排出する排気手段とを備えたことを特徴とする動力機関の煤煙除去装置。
上記複数の部屋をそれぞれ複数に分割する整流板を複数設け、これらの整流板によって上記排ガスの流れを整えることを特徴とする請求項２に記載の動力機関の煤煙除去装置。
上記水供給手段の下流側で上記フィルタの上流側に第２の水供給手段を設け、この水供給手段によって上記煤煙を除去することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の動力機関の煤煙除去装置。