JP2010236366A - 黒煙除去装置を設けたエンジンの排ガス処理システムおよびその黒煙除去装置の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】開閉弁の生産コストを抑制するためにシール部が１面で済むエンジンの排気ガス処理システムを提供する。
【解決手段】排気ガス経路に黒煙除去装置を設けたエンジンの排気ガス処理システムにおいて、排気ガス経路２０の開放端２０ａに開閉弁３０を設け、該開閉弁の直前に分岐路を設け、該分岐路に黒煙除去装置を設け、該黒煙除去装置の直後を開放し、エンジン始動時の所定時間は前記開閉弁を閉じる手段３７を設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、パッケージ収納型エンジン発電機に使用される黒煙除去装置を設けたエンジンの排ガス処理システムおよびその黒煙除去装置の洗浄方法に関する。

従来から、エンジンの排気ガスの煙道に分岐路を設けて、一方の煙道に排気ガスの浄化装置を設け、他方の煙道には浄化装置を設けない構成が公知である（例えば、特許文献１参照）。具体的には、エンジンから排出される排気ガスを導く主煙道から、一方の分岐煙道と他方の分岐煙道とが設けられ、一方の分岐煙道に浄化装置が設けられている。そして、前記主煙道を一方の分岐煙道（浄化装置の設置側の煙道）または他方の分岐煙道（非設置側の煙道）のいずれか一方に切換連通させる煙道の切換弁を備えたものである。

特開２００５−４８６１５号公報

しかし、従来は、煙道の途中に分岐路を設けて切換弁により、浄化装置の設置側の煙道と、非設置側の煙道とを切換える構成である。この結果、切換弁の弁体が、浄化装置の設置側と非設置側の煙道を選択的に開閉するため、２面シール部が必要となる。例えば、浄化装置の設置側の煙道に排気ガスを導く場合、弁体は、この浄化装置の設置側の煙道を開放するとともに、一面が非設置側の煙道を閉止する。浄化装置の設置側の煙道を流れる排気ガスが、非設置側の煙道に漏れないようにするには、弁体の一面と非設置側の煙道とのシールが要求される。

また、非設置側の煙道に排気ガスを導く場合、弁体は、この非設置側の煙道を開放するとともに、他面が浄化装置の設置側の煙道を閉止する。非設置側の煙道を流れる排気ガスが、浄化装置の設置側の煙道に漏れないようにするには、弁体の他面と浄化装置の設置側の煙道とのシールが要求される。

このように、従来は、弁体の両面と浄化装置の設置側および非設置側の両方の煙道とのシールが要求され、その結果、シールが要求されるシール部が複数必要となるため、切換弁の生産コストが割高となる問題があった。

そこで、本発明は、開閉弁の生産コストを抑制するためにシール部が１面で済むエンジンの排気ガス処理システムを提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、排気ガス経路に黒煙除去装置を設けたエンジンの排気ガス処理システムにおいて、排気ガス経路の開放端に開閉弁を設け、該開閉弁の直前に分岐路を設け、該分岐路に黒煙除去装置を設け、該黒煙除去装置の直後を開放し、エンジン始動時の所定時間は前記開閉弁を閉じる手段を設けたことにある。なお、開閉弁の直前とは、排気ガスの流れ方向の開閉弁の上流側をいう。また、黒煙除去装置の直後とは、黒煙除去装置の下流側をいう。

前記本発明は、エンジン始動時の所定時間内において、開閉弁は排気ガス経路の開放端を閉塞していることから、黒煙を含む排気ガスは、排気ガス経路の開放端から放出されることはなく、分岐路を流れて黒煙除去装置で黒煙が除去された後に放出される。

エンジン始動から所定時間経過してエンジンが定格回転数に達すると、黒煙が減少しエンジンからほとんど排出されることはないため、排気ガスは黒煙除去装置を通過させる必要はない。かかるエンジン始動時の所定時間経過後に、開閉弁は排気ガス経路の開放端を開放するため、黒煙をほとんど含まない排気ガスが、排気ガス経路の開放端から放出されることとなる。

このように、開閉弁の開閉動作によって、排気ガスを黒煙除去装置の設備側開放端または非設置側開放端のいずれか一方に導くため、開閉弁のシール部が排気ガスの経路に対して１面で済むこととなる。

また、前記エンジンの排気ガス処理システムにおいて、前記黒煙除去装置を有する分岐路を、前記開閉弁を有する排気ガス経路にフランジで接続し、該分岐路における黒煙除去装置の反開放端側に、分岐路に連通する排出口部を設け、該排出口部に閉止フランジを着脱自在に設けたことにある。

前記排気ガス経路と分岐路とのフランジ接続部分における分岐路への分岐口を、閉止手段で閉じることができ、このように、閉止手段で分岐路への分岐口を閉じた場合には、前記分岐路の煙道と開閉弁を有する排気ガス経路の煙道とが遮断可能となる。また、分岐路の黒煙除去装置の反開放端側に設けられた閉止フランジから黒煙捕集手段に交換することにより、該分岐路の開放端側から黒煙除去装置の洗浄が可能となる。

前記エンジンの排気ガス処理システムにおける黒煙除去装置の洗浄方法であって、分岐路における黒煙除去装置の反開放端側の排出口部を閉止する閉止フランジから黒煙捕集手段に交換し、前記開閉弁を有する排気ガス経路に連通する前記分岐路の分岐口を閉止部材で閉じ、該分岐路の開放端側から圧縮空気を送風することにある。

このように、分岐路の開放端側から圧縮空気を送風することで、黒煙捕集手段に付着した黒煙を黒煙捕集手段に捕集することができ、エンジンの設置現地で黒煙除去装置の洗浄が可能となる。

本発明は、開閉弁を閉じることにより、排気ガスを黒煙除去装置の設備側の分岐路の開放端に導き、または開閉弁を開くことにより、排気ガスを非設置側の排気ガス経路の開放端に導くことが可能となる。この結果、開閉弁の開閉動作によって排気ガスを黒煙除去装置の設備側開放端または非設置側開放端のいずれか一方に導くことができるため、開閉弁のシール部が排気ガスの経路の１面で済むこととなり、開閉弁の生産コストの削減を図ることができる。

本発明の一実施の形態のパッケージ収納型エンジン発電機屋上の排気構造を示し、（ａ）は開閉弁が閉塞位置にある状態を示す図２のＡ―Ａ線矢視図、（ｂ）は開閉弁が開放位置にある状態を示す図２のＡ―Ａ線矢視図である。 同排気構造を示し、黒煙捕集手段を取外した状態の一部断面を含む平面図である。 同排気構造を示し、黒煙捕集手段を取付けた状態の一部断面を含む平面図である。 同排気構造を示す側面図である。 （ａ）はシャッター材の正面図、（ｂ）は分岐管の開放端側を示す背面図である。 本発明の一実施の形態のパッケージ収納型エンジン発電機の外観を示す正面図である。 同パッケージ収納型エンジン発電機の外観を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１〜図７は本発明の一実施の形態を示し、図６は、本実施形態のパッケージ収納型エンジン発電機外観の正面図、図７（ａ）は同平面図、同図（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。

本実施形態のパッケージ収納型エンジン発電機は、図６および図７に示すように設置されるパッケージ１内下部に、ディーゼルエンジン２、発電機３、ラジエータ４、前記ディーゼルエンジン２及び発電機３を制御する制御装置８等を備える制御盤５が内蔵されたものである。

パッケージ１の上部中央部内には、排ガス系関連機器として排気消音器６が内蔵されている。排気消音器６は、排気管７を介してディーゼルエンジン２のエンジン排気口に接続されている。

パッケージ１は、前後左右側壁１０ａ〜１０ｄおよびパッケージ屋上１１とから構成されている。前後左右側壁１０ａ〜１０ｄには、パッケージ１に内蔵されたディーゼルエンジン２および発電機３等の構成部品のメンテナンスを行うための開閉扉（図示省略）が適宜設けられている。

パッケージ屋上１１からは排気消音器６側に接続された排気ガス経路としての排気管２０が外部に突設されている。排気管２０はパッケージ１の側方を向くように湾曲形成され、排気管２０の開放端２０ａには、その開放端２０ａの排気口を開閉する開閉弁３０が設けられている。

図１〜図４に、かかる開閉弁３０を備えたパッケージ収納型エンジン発電機屋上の排気構造をそれぞれ示す。開閉弁３０は、排気口を閉塞する閉塞位置Ｘ（図１（ａ）参照）と、排気口を開放する開放位置Ｙ（図１（ｂ）参照）とに位置変更自在となっている。すなわち、回動部材３１の中途部が、排気管２０の開放端２０ａ側で且つ上面に設けられたステー３３に水平方向の枢支軸３４を介して回動自在に支持されている。また、回動部材３１の下部は、開閉弁３０にステー３５を介して枢支連結されているとともに、回動部材３１の上部は、作動手段としてのシリンダ３７のロッド３７ａに枢支連結されている。

シリンダ３７は、そのシリダ本体３７ｂの基部が、排気管２０の上面に設けられた支持部材３８に水平方向の軸３９を介して支持されている。そして、シリンダ３７のロッド３７ａを進出させることにより、開閉弁３０を閉塞位置Ｘに維持させることができる。反対にロッド３７ａを後退させることにより、回動部材３１を回動させて開閉弁３０を略水平となる開放位置Ｙに維持させることができる。

また、前記制御装置８は、シリンダ３７を制御しエンジン始動時の所定時間は開閉弁３０を閉じるように、開閉弁３０を開閉動作させる。具体的には、ディーゼルエンジン２が始動してから所定時間経過するまでは、開閉弁３０を閉塞位置Ｘに維持させ、所定時間経過後に、閉塞位置Ｘにある開閉弁３０を開放位置Ｙに位置変更させるようになっている。

なお、ディーゼルエンジン２の始動時には、燃焼温度が低く、大量の黒煙を含む排気ガスがディーゼルエンジン２から排出されるが、エンジンの始動から所定時間経過して定格回転数に達すると、燃焼温度が上昇して黒煙が減少する。従って、ディーゼルエンジン２が始動してから開閉弁３０を作動させる時間は、ディーゼルエンジン２始動から黒煙が発生してから減少して略無くなる状態になる時間であり任意に設定可能である。

また、図２および図３に示すように、排気管２０における開閉弁３０の直前から排ガス経路の一部を構成する分岐管４０が分岐されている。すなわち、排気管２０の側面で且つ開閉弁３０よりも上流位置には、先端にフランジ３９ａを有する筒状の連結部３９が、排気管２０に連通するように突設され、このフランジ３９ａと、分岐管４０の基部に設けられたフランジ４０ａとがボルト４１で着脱自在に締結固定されている。

分岐管４０は排気管２０と略平行となるように湾曲形成されており、分岐管２０には、排気ガス浄化手段としての黒煙除去装置４５が接続されている。黒煙除去装置４５は、多孔質構造や繊維を組合せてなるフィルタレメント等を備えており、その開放端には、黒煙除去装置４５の直後を開放し且つ雨水等から保護する庇部材４６が設けられている。

また、分岐管４０と連結部３９との両方のフランジ３９ａ、４０ａ間には、閉止部材としてのシャッター材５０が介在されている。このシャッター材５０は、図５（ａ）に示すように、板状体からなり、一方に排気管２０側と分岐管４０側との連通を許容する開口部５１が形成されているとともに、他方に排気管２０側と分岐管４０側とを遮断する閉塞部５２が設けられている。さらに、開口部５１および閉塞部５２の周囲には、前記フランジ３９ａ、４０ａを締結するボルト４１が挿通される複数のボルト孔５３、５４がそれぞれ形成されており、開口部５１または閉塞部５２のどちらか一方のボルト孔５３、５４を選択することができるようになっている。

また、分岐管４０の湾曲部４０ｂにおける反黒煙除去装置４５の反開放端側には、フランジ４３ａを有する排出口部４３が、分岐管４０に連通するように突設されている。このフランジ４３ａには、排出口部４３の開口を閉塞する閉止フランジ４４が、ボルト４７により着脱自在に取付けられている。

また、図３に示すように、排出口部４３には、閉止フランジ４４に換えて黒煙捕集手段６０が着脱自在に取付け可能である。黒煙捕集手段６０は、前記フランジ４３ａに連結されるフランジ６１ａを有する筒状の取付部６１と、この取付部６１に連結され且つ袋状のフィルターからなる収納部６２と、この収納部６２の口部６２ａを取付部６１に固定するバンド等の固定具６３とからなる。

次に、前記構成からなる本実施の形態のパッケージ収納型エンジン発電機を使用する場合について説明する。

先ず、ディーゼルエンジン２の始動前において、開閉弁３０は閉塞位置Ｘにあり、排気管２０の排気口を閉塞している。また、シャッター材５０は、開口部５１が対応するように、ボルト孔５３を選択し、フランジ３９ａ、４０ａ間に固定されているとともに、排出口部４３のフランジ４３ａは閉止フランジ４４で閉塞されている（図１（ａ）および図２参照）。従って、排気管２０および分岐管４０により煙道が形成されている。

ディーゼルエンジン２を始動させると、その始動直後の立ち上がり時には、燃焼温度が低く、不完全燃焼による大量の黒煙を含む排気ガスが、ディーゼルエンジン２から排出される。かかる黒煙を含む排気ガスは、排気消音器６および排気管２０を流れて排気管２０の開放端に達するが、この開放端の排気口は開閉弁３０により閉塞されているため、排気管２０から放出されることはない。かかる黒煙を含む排気ガスは、分岐管４０の分岐口（フランジ４０ａの開口）に入り、この分岐管４０を流れて黒煙除去装置４５を通過する。排気ガスは、黒煙除去装置４５で浄化（黒煙が黒煙除去装置４５で吸着）されて大気に放出される。

エンジンの始動から所定時間経過して定格回転数に達すると、燃焼温度が上昇して黒煙が減少する。かかるエンジンの始動から所定時間経過後に、制御装置８はシリンダ３７を作動させ開閉弁３０を開放位置Ｙに位置変更させる（図１（ｂ）参照）。この開閉弁３０の開放により、排気管２０の開放端の排気口が開放されるため、排気管２０に煙道が形成され、排気ガスは排気管２０を流れて排気される。このように、ディーゼルエンジン２が定格回転数に達すると、ディーゼルエンジン２から黒煙がほとんど排出されることはないので、排気ガスは黒煙除去装置４５を通過させる必要はない。

なお、ディーゼルエンジン２の通常運転時に、排気ガスは、分岐管４０を流れて黒煙除去装置４５を通過する場合も考えられるが、黒煙除去装置４５を通過する際に圧力損失が大きくなるため、排気ガスは、圧力損失の少ない排気管２０から放出されることとなる。仮に、排気ガスの一部が黒煙除去装置４５を通過する場合であっても、無論ディーゼルエンジン２の運転に支障となることはない。

さらに、ディーゼルエンジン２を停止させると、制御装置８はシリンダ３７を作動させ開閉弁３０を閉塞位置Ｘに変更させる。

以上のように、本実施の形態では、開放弁３０の開閉動作によって、排気ガスを排気管２０の開放端２０ａまたは分岐管４０の黒煙除去装置４５のいずれか一方に導くことができるため、開閉弁３０のシール面は、排気管２０の開放端２０ａに当接する１面で済むこととなる。このように、開閉弁３０のシール面が１面であるため、開閉弁３０を安価に製造することができるとともに、排気構造も簡単なものとすることができる。

前記パッケージ収納型エンジン発電機の長期間の使用により、黒煙除去装置４５が黒煙で目詰等するため、その黒煙除去装置４５を洗浄する必要がある。黒煙除去装置４５の洗浄に際しては、シャッター材５０を閉塞部５２に切換える。この切換え作業は、フランジ３９ａ、４０ａを取り外し、シャッター材５０を閉塞部５２がフランジ３９ａ、４０ａの開口に対応するように、ボルト孔５４を選択する。そしてシャッター材５０を挟持するように、フランジ３９ａ、４０ａ同士を締結固定することにより、分岐管４０と排気管２０とを遮断する。

なお、このシャッター材５０の切換え作業において、排気管２０から分離された分岐管４０は、排気管２０に設けられた支持部材４８（図４参照）で支持したり、あるいは、持参した専用の支持部材で支持したりするのが好ましい。

また、閉止フランジ４４を取り外し、黒煙捕集手段６０を取付ける。このように、排気管２０と分岐管４０とをシャッター材５０で遮断した状態において、黒煙捕集手段６０にその開放端側から、エアガン等の圧縮空気供給装置（図示省略）で圧縮空気を送風する。この圧縮空気は、黒煙除去装置４５を逆流するため、黒煙除去装置４５が逆洗浄され付着する黒煙は圧縮空気とともに、黒煙捕集手段６０の収納部６２に捕集される。

さらに、かかる作業が終了すると、黒煙捕集手段６０を取外した後に、再び閉止フランジ４４で排出口部４３を閉止する。このように、作業者は、黒煙除去装置４５の清掃作業に際して、交換用の黒煙除去装置を持参し且つ清掃する黒煙除去装置４５を持ち帰って清掃する必要がないため、黒煙除去装置４５のメンテナンス等の作業を容易かつ迅速に行うことができる。

本発明は、前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、エンジンの種類は、ディーゼルエンジン２に限定されるものではなく、その他の燃料で駆動されるエンジンでもよい。さらに、本発明は、エンジン発電機だけでなく、エンジンとポンプとの組合せ等その他の作業機を組合せたエンジンセットをパッケージに収納する場合にも有効である。また、排気管２０の開放端２０ａを鉛直方向上方に向けて開口しても良い。

１ パッケージ
２ ディーゼルエンジン
３ 発電機
４ ラジエータ
５ 制御盤
６ 排気消音器
８ 制御装置
２０ 排気管
２０ａ 開放端
３０ 開放弁
３７ シリンダ（開閉弁を閉じる手段）
４３ 排出口部
４４ 閉止フランジ
４５ 黒煙除去装置
５０ シャッター部材（閉止部材）
６０ 黒煙捕集手段
Ｘ 閉塞位置
Ｙ 開放位置

Claims (3)

1. 排気ガス経路に黒煙除去装置を設けたエンジンの排気ガス処理システムにおいて、排気ガス経路の開放端に開閉弁を設け、該開閉弁の直前に分岐路を設け、該分岐路に黒煙除去装置を設け、該黒煙除去装置の直後を開放し、エンジン始動時の所定時間は前記開閉弁を閉じる手段を設けたことを特徴とするエンジンの排気ガス処理システム。
2. 前記請求項１に記載のエンジンの排気ガス処理システムにおいて、
   前記黒煙除去装置を有する分岐路を、前記開閉弁を有する排気ガス経路にフランジで接続し、前記分岐路における前記黒煙除去装置の反開放端側に、前記分岐路に連通する排出口部を設け、該排出口部に閉止フランジを着脱自在に設けたことを特徴とするエンジンの排気ガス処理システム。
3. 前記請求項２に記載のエンジンの排気ガス処理システムにおける黒煙除去装置の洗浄方法であって、
   前記分岐路の黒煙除去装置の反開放端側の排出口部を閉止する閉止フランジから黒煙捕集手段に交換し、前記開閉弁を有する排気ガス経路に連通する前記分岐路の分岐口を閉止部材で閉じ、該分岐路の開放端側から圧縮空気を送風することを特徴とするエンジンの排気ガス処理システムの黒煙除去装置の洗浄方法。

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