JP2017140581A - デミスタユニット及びegrシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】デミスタユニット及びEGRシステムにおいて、ミスト除去性能の向上を図ると共に装置の大型化を抑制する。【解決手段】中空形状をなして排ガスの入口部61と出口部62を有するケーシング51と、ケーシング51内で入口部61に対向して配置されることで屈曲した上流側流路64を形成する邪魔板52と、ケーシング51内で上流側流路64より排ガスの流動方向の下流側に配置されて排ガスからミストを除去するデミスタ本体55,56とを設け、デミスタ本体55,56は、邪魔板52に対して所定角度だけ傾斜して配置される。【選択図】図3

Description

本発明は、排ガスからミストを除去するデミスタユニット、このデミスタユニットが適用されるEGRシステムに関するものである。
湿式排ガス処理装置を介してボイラから排出される排ガスは、ミストを含んでいることから、この排ガスに含まれるミストを除去する必要がある。排ガスに含まれるミストを除去するものとして、デミスタユニットがあり、例えば、下記特許文献1に記載されたものがある。この特許文献1に記載されたデミスタユニットは、ケーシング内の入口に対向するように邪魔板を配置することで、屈曲している上流側流路を形成すると共に、その下流側にデミスタ本体を設けるものである。
特開2015−165103号公報
デミスタユニットは、内部に排ガスを通過させることで、この排ガスに含まれるミストを除去するものであり、デミスタ本体を通過する排ガスの流速が速すぎると、ミストの除去性能が低下してしまう。そのため、ミストの除去性能を向上させるためには、デミスタ本体の流路面積を大きくすることで、デミスタ本体を通過する排ガスの流速を低下させることが有効である。ところが、デミスタ本体の流路面積を大きくすると、デミスタ本体が大きくなり、デミスタユニット自体の大型化を招いてしまう。デミスタユニットが大型化すると、デミスタユニットの設置位置に制約を受け、所望の位置へ設置することができないという問題がある。
本発明は上述した課題を解決するものであり、ミスト除去性能の向上を図ると共に装置の大型化を抑制するデミスタユニット及びEGRシステムを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するための本発明のデミスタユニットは、中空形状をなして流体の入口部と出口部を有するケーシングと、前記ケーシング内で前記入口部に対向して配置されることで屈曲流路を形成する邪魔板と、前記ケーシング内で前記屈曲流路より流体の流動方向の下流側に配置されて流体からミストを除去するデミスタ本体と、を備え、前記デミスタ本体は、前記邪魔板に対して所定角度だけ傾斜して配置される、ことを特徴とするものである。
従って、入口部からケーシング内に導入された流体は、邪魔板に衝突することで、含まれるミストが液滴となって邪魔板に付着して流れ落ちる。そして、ミストの一部が除去された流体は、屈曲流路を流れることで、遠心力により更にミストが除去され、最終的にデミスタ本体により残存するミストが除去される。ここで、デミスタ本体が邪魔板に対して傾斜して配置されることで、デミスタ本体の通過面積を拡大しても、ケーシングの高さの増加を抑制することができる。その結果、ミスト除去性能の向上を図ることができると共に、装置の大型化を抑制することができる。
本発明のデミスタユニットでは、前記邪魔板は、前記ケーシングの天井部から垂下して設けられることで下方に通過開口部が設けられ、前記デミスタ本体は、流体の入口側が前記通過開口部側を向くように傾斜して配置されることを特徴としている。
従って、デミスタ本体の入口側が通過開口部側を向くことから、流体がデミスタ本体に対して直交する方向に導入されやすくなり、デミスタ本体によりミストを効率良く除去することができ、ミスト除去効率を向上することができる。
本発明のデミスタユニットでは、前記ケーシング内における前記通過開口部より前記天井部側に取付面が形成されるデミスタ支持板が固定され、前記デミスタ本体は、前記デミスタ支持板に固定されることを特徴としている。
従って、通過開口部より天井部側にデミスタ支持板を配置してデミスタ本体を固定することで、デミスタ本体を通過開口部側に容易に向かせることができ、簡単な構成でデミスタ本体によるミストの除去効率を向上することができる。
本発明のデミスタユニットでは、前記ケーシングは、底部と前記デミスタ支持板との間に前記通過開口部に連通する迂回流路が設けられ、前記デミスタ本体から前記迂回流路側に突出する突出片が設けられ、前記突出片は、前記デミスタ本体と同角度に傾斜して配置されることを特徴としている。
従って、入口部からケーシング内に導入された流体は、邪魔板に衝突することでミストが液滴となって除去され、ミストの一部が除去された流体は、通過開口部を通って迂回流路に流れて迂回した後、デミスタ本体に到達する。このとき、デミスタ本体から迂回流路側に突出片が突出することから、デミスタ支持板の下方を流れる流体が突出片を避けて流れることとなり、流体の流速を低下させて流速分布を均一に保つことができる。
本発明のデミスタユニットでは、前記突出片は、前記デミスタ本体を構成する構成部材の一部が前記迂回流路側に突出して形成されることを特徴としている。
従って、デミスタ本体を構成する構成部材の一部を迂回流路側に突出して突出片を形成することで、構造の簡素化及び製造コストの低減を図ることができる。
本発明のデミスタユニットでは、前記デミスタ本体は、流体の流れ方向に沿って複数配置されることを特徴としている。
従って、デミスタ本体を複数配置することで、デミスタユニットにおけるミスト除去性能を向上することができる。
本発明のデミスタユニットでは、複数の前記デミスタ本体は、平行をなして配置されることを特徴としている。
従って、複数のデミスタ本体を平行に配置することで、流体が各デミスタ本体に対して直交する方向に導入されやすくなり、各デミスタ本体によりミストを効率良く除去することができる。
本発明のデミスタユニットでは、前記通過開口部に前記ケーシングの底部から所定距離を空けて多孔板が配置され、前記多孔板は、流体の流れ方向の中途部まで設けられることを特徴としている。
従って、多孔板を流体の流れ方向の中途部まで設けることで、流体の下流側の空間部を拡大することができ、流体の流路を長くして流速を低下することができる。
本発明のデミスタユニットでは、前記入口部は、前記ケーシングにおける水平方向の中間位置から水平方向の一方側にずれて配置されることを特徴としている。
従って、入口部からケーシング内に導入された流体は、邪魔板に衝突することでミストが液滴となって除去された後、屈曲流路を流れることで遠心力により更にミストが除去され、デミスタ本体に到達する。このとき、流体の入口部がケーシングにおける水平方向の一方側にずれて配置されるため、入口部からケーシング内に導入された流体は、邪魔板に衝突することで水平方向の他方側に流れ、屈曲流路を流れた後に水平旋回してからデミスタ本体に到達する。そのため、流体の流路が長くなって流速が低下することとなり、ミスト除去性能の向上を図ることができる。
本発明のデミスタユニットでは、前記邪魔板に流体が衝突することによって生じた液滴を受け止める受止部材が設けられることを特徴としている。
従って、入口部からケーシング内に導入された流体は、邪魔板に衝突することで、含まれるミストが液滴となって邪魔板に付着し、自重により邪魔板の平面部を流れ落ち、受止部材に受け止められる。そのため、屈曲流路を流れる流体が再び液滴をミストとして取り込むことはなく、流体から除去したミストの流体への再度の取込みを抑制してミスト除去効率の向上を図ることができる。
また、本発明のEGRシステムは、エンジンから排出された排ガスの一部を燃焼用気体として前記エンジンに再循環する排ガス再循環ラインと、前記排ガス再循環ラインを流れる燃焼用気体に対して液体を噴射するスクラバと、前記スクラバから排出された燃焼用気体が導入される前記デミスタユニットと、を備えることを特徴とするものである。
従って、エンジンから排出された排ガスは、その一部が排ガス再循環ラインを通るとき、スクラバによりこの排ガス再循環ラインを流れる燃焼用気体に対して流体が噴射されることで有害物質が除去され、デミスタユニットにより含有するミストが除去された後、エンジンに供給される。そして、デミスタユニットでは、デミスタ本体が邪魔板に対して傾斜して配置されることで、デミスタ本体の通過面積を拡大しても、ケーシングの高さの増加を抑制することができる。その結果、ミスト除去性能の向上を図ることができると共に、装置の大型化を抑制することができる。
本発明のデミスタユニット及びEGRシステムによれば、ミスト除去性能の向上を図ることができると共に、装置の大型化を抑制することができる。
図1は、第1実施形態のデミスタユニットが適用されたEGRシステムを備えたディーゼルエンジンを表す概略図である。 図2は、第1実施形態のEGRシステムを表す概略構成図である。 図3は、第1実施形態のデミスタユニットを表す縦断面図である。 図4は、デミスタユニットの水平断面を表す図3のIV−IV断面図である。 図5は、デミスタユニットの入口部を表す図3のV−V断面図である。 図6は、第2実施形態のデミスタユニットを表す水平断面図である。
以下に添付図面を参照して、本発明に係るデミスタユニット及びEGRシステムの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態のデミスタユニットが適用されたEGRシステムを備えたディーゼルエンジンを表す概略図、図2は、第1実施形態のEGRシステムを表す概略構成図である。
第1実施形態にて、図1に示すように、舶用ディーゼルエンジン10は、エンジン本体11と、過給機12と、EGRシステム13を備えている。
図2に示すように、エンジン本体11は、図示しないが、プロペラ軸を介して推進用プロペラを駆動回転させる推進用の機関(主機関)である。このエンジン本体11は、ユニフロー掃排気式のディーゼルエンジンであって、2ストロークディーゼルエンジンであり、シリンダ内の吸排気の流れを下方から上方への一方向とし、排気の残留を無くすようにしたものである。エンジン本体11は、ピストンが上下移動する複数のシリンダ(燃焼室)21と、各シリンダ21に連通する掃気トランク22と、各シリンダ21に連通する排気マニホールド23とを備えている。そして、各シリンダ21と掃気トランク22との間に掃気ポート24が設けられ、各シリンダ21と排気マニホールド23との間に排気流路25が設けられている。そして、エンジン本体11は、掃気トランク22に給気ラインG1が連結され、排気マニホールド23に排気ラインG2が連結されている。
過給機12は、コンプレッサ31とタービン32とが回転軸33により一体に回転するように連結されて構成されている。この過給機12は、エンジン本体11の排気ラインG2から排出された排ガスによりタービン32が回転し、タービン32の回転が回転軸33により伝達されてコンプレッサ31が回転し、このコンプレッサ31が空気及び/または再循環ガスを圧縮して給気ラインG1からエンジン本体11に供給する。コンプレッサ31は外部(大気)から空気を吸入する吸入ラインG6に接続されている。
過給機12は、タービン32を回転した排ガスを排出する排気ラインG3が連結されており、この排気ラインG3は、図示しない煙突(ファンネル)に連結されている。また、排気ラインG3から給気ラインG1までの間にEGRシステム13が設けられている。
EGRシステム13は、排ガス再循環ラインG4、G5、G7と、スクラバ42と、デミスタユニット14と、EGRブロワ(送風機)47とを備えている。このEGRシステム13は、舶用ディーゼルエンジン10から排出された排ガスの一部を空気と混合した後、過給機により圧縮して燃焼用気体として舶用ディーゼルエンジン10に再循環させることで、燃焼によるNOxの生成を抑制するものである。なお、ここでは、タービン32の下流側から排ガスの一部を抽気するようにEGRシステムを設置したが、タービン32の上流側から排ガスの一部を抽気するようにEGRシステムを設置してもよい。
排ガス再循環ラインG4は、一端が排気ラインG3の中途部に接続されている。排ガス再循環ラインG4は、EGR入口バルブ(開閉弁)41Aが設けられており、他端がスクラバ42に接続されている。EGR入口バルブ41Aは、排ガス再循環ラインG4を開閉することで、排気ラインG3から排ガス再循環ラインG4に分流する排ガスをON/OFFする。なお、EGR入口バルブを流量調整弁とし、排ガス再循環ラインG4を通過する排ガスの流量を調整するようにしてもよい。
スクラバ42は、ベンチュリ式のスクラバであり、中空形状をなすスロート部43と、排ガスが導入されるベンチュリ部44と、元の流速に段階的に戻す拡大部45とを備えている。スクラバ42は、ベンチュリ部44に導入された排ガスに対して水(液体)を噴射する水噴射部46を備えている。スクラバ42は、SOxや煤塵などの微粒子(PM)といった有害物質が除去された排ガスおよび有害物質を含む排水を排出する排ガス再循環ラインG5が連結されている。なお、本実施形態では、スクラバとしてベンチュリ式を採用しているが、この構成に限定されるものではない。
排ガス再循環ラインG5は、デミスタユニット14とEGRブロワ47が設けられている。
デミスタユニット14は、水噴射により有害物質が除去された排ガスと排水を分離するものである。デミスタユニット14は、排水をスクラバ42の水噴射部46に循環する排水循環ラインW1が設けられている。そして、この排水循環ラインW1は、排水を一時的に貯留するホールドタンク49とポンプ50が設けられている。
EGRブロワ47は、スクラバ42内の排ガスを排ガス再循環ラインG5からデミスタユニット14に導くものである。
排ガス再循環ラインG7は、一端がEGRブロワ47に接続されるとともに、他端が混合器(図示略)を介してコンプレッサ31に接続されており、EGRブロワ47により排ガスがコンプレッサ31に送られる。排ガス再循環ラインG7は、EGR出口バルブ(開閉弁または流量調整弁)41Bが設けられている。吸入ラインG6からの空気と、排ガス再循環ラインG7からの排ガス(再循環ガス)は、混合器で混合されることで燃焼用気体が生成される。なお、この混合器は、サイレンサと別に設けられてもよいし、混合器を別途設けることなく、排ガスと空気を混合する機能を付加するようにサイレンサを構成してもよい。そして、過給機12は、コンプレッサ31が圧縮した燃焼用気体を給気ラインG1からエンジン本体11に供給可能であり、給気ラインG1にエアクーラ(冷却器)48が設けられている。このエアクーラ48は、コンプレッサ31により圧縮されて高温となった燃焼用気体と冷却水とを熱交換することで、燃焼用気体を冷却するものである。
以下、上述したデミスタユニット14について詳細に説明する。図3は、第1実施形態のデミスタユニットを表す縦断面図、図4は、デミスタユニットの水平断面を表す図3のIV−IV断面図、図5は、デミスタユニットの入口部を表す図3のV−V断面図である。
デミスタユニット14は、図3から図5に示すように、ケーシング51と、邪魔板52と、デミスタ支持板54と、デミスタ本体55,56とを備えている。
ケーシング51は、中空の矩形の箱型形状をなし、内部空間を形成する容器として構成されている。即ち、ケーシング51は、鉛直方向の上方側に位置する天井部51aと、水平方向の左右側に位置する左壁部51b及び右壁部51cと、鉛直方向の下方側に位置する底部51dと、水平方向の手前側に位置する上流壁部51eと、水平方向の奥側に位置する下流壁部51fにより形成されている。ケーシング51は、手前側となる一端部(図3にて、右端部)に位置する上流壁部51eの上部側に排ガス及び排水が導入される入口部61が形成される。また、ケーシング51は、奥側となる他端部(図3にて、左端部)における天井部51aに排ガス(流体)が排出される出口部62が形成されている。ここで、入口部61と出口部62は、ケーシング51の幅方向(図4の上下方向)における中間位置に設けられている。このケーシング51は、排ガス再循環ラインG5上に設けられている。
邪魔板52は、ケーシング51内にて、入口部61に対向して上流壁部51eと平行をなすように鉛直方向に沿って配置されている。この邪魔板52は、排ガスや液滴が通過することができない平坦な板から形成されており、上端部が天井部51aに密着して固定されると共に、左右側部が左壁部51bと右壁部51cにそれぞれ密着して固定される一方、下端部が底部51dに対して所定間隔を空けて位置することで、ここに通過開口部63が形成される。そのため、入口部61から導入された排ガスが上流壁部51eと邪魔板52の間を鉛直方向の下方に流れ、通過開口部63を通って屈曲した後に水平方向に流れる屈曲流路としての上流側流路64が形成される。
本実施形態では、ケーシング51の上流壁部51eに開口する入口部61から邪魔板52の平面部52aまでの距離が、入口部61の内径以下になるように設定されている。そのため、入口部61からケーシング51内に導入された排ガスは、邪魔板52に衝突した後、上流側流路64に沿って流れる。即ち、入口部61からケーシング51内に導入された排ガスは、邪魔板52により、鉛直方向の下方に流れた後、通過開口部63を通って水平方向に屈曲して流れることとなる。また、邪魔板52における通過開口部63の流路面積が、入口部61からケーシング51内に導入されたときの流路面積、つまり、上流壁部51eと左壁部51bと右壁部51cと邪魔板52により区画された流路面積より大きく設定されている。そのため、入口部61からケーシング51内に導入された排ガスが、通過開口部63を通った後に再加速されることがない。
また、ケーシング51は、内部の下部にて、底部51dから所定間隔を空けて底部51dと平行をなすように多孔板53が水平をなして固定されている。多孔板53は、排ガスや液滴が通過することができるように、多数の貫通孔(図示略)が形成された平坦な板から形成されており、ケーシング51内で流体の流れ方向の中途部まで設けられている。即ち、多孔板53は、ケーシング51の底部51dから所定高さだけ鉛直方向の上方の位置に水平をなして配置され、一端部が上流壁部51eに密着して固定されると共に、左右側部が左壁部51bと右壁部51cにそれぞれ密着して固定される一方、他端部が下流壁部51fに対して所定間隔を空けて位置している。そして、多孔板53とケーシング51の底部51dとの間に貯留部65が形成されている。この貯留部65は、排ガスから除去された水分を一時的に貯留するものであり、ケーシング51の下部に排水流路66が設けられている。
デミスタ支持板54は、邪魔板52及び多孔板53より下流壁部51f側に位置し、この多孔板53より所定高さだけ上方に水平をなして配置されている。デミスタ支持板54は、排ガスや液滴が通過することができない平坦な板から形成され、一端部がケーシング51の下流壁部51fに密着して固定されると共に、左右側部が左壁部51bと右壁部51cにそれぞれ密着して固定される一方、他端部が邪魔板52と所定間隔を空けて位置している。そのため、ケーシング51は、底部51dとデミスタ支持板54との間に通過開口部63に連通する空間部が設けられることとなり、この空間部が上流側流路64から流れてくる排ガスを鉛直方向に沿って180度迂回される迂回流路67となる。なお、本実施形態では、邪魔板52は、下端がデミスタ支持板54の下面より鉛直方向の下方に位置している。
複数のデミスタ本体55,56は、ケーシング51内にて、上流側流路64及び迂回流路67より排ガスの流動方向の下流側に配置されることで、排ガスからミストを除去するものである。この複数のデミスタ本体は、流体の流れ方向に沿って直列に配置されており、各デミスタ本体は、平行をなしている。この各デミスタ本体55は、図示しないが、内部に排ガスが通過できるような複数回屈曲した流路が設けられ、全体として直線状をなす板状体として構成されている。なお、2個のデミスタ本体55,56を設けたが、1個のデミスタ本体でもよく、3個以上のデミスタ本体でもよい。
各デミスタ本体55,56は、入口側が通過開口部63側を向くように邪魔板52に対して所定角度だけ傾斜して配置されている。具体的には、デミスタ本体55,56は、入口側の面に対して直交する方向が邪魔板52ではなくてその下方の通過開口部63側に向いているということである。各デミスタ本体55,56は、流体の入口側が通過開口部63側を向くように傾斜して配置されることで、上流側流路64から迂回流路67を通って流れる排ガスがデミスタ本体55に対して直交する方向に進入しやすくなる。デミスタ支持板54は、上面部に取付面54aが形成されており、各デミスタ本体55,56は、傾斜した状態で、上端部が天井部51aの下面に密着して支持され、下端部がデミスタ支持板54の取付面54aに密着して支持されている。即ち、各デミスタ本体55,56は、デミスタ支持板54の取付面54aに対して所定角度だけ傾斜して配置される。このとき、一方のデミスタ本体55は、デミスタ支持板54における邪魔板52側に支持され、他方のデミスタ本体56は、下流壁部51f側に支持されることで、各デミスタ本体55,56が所定距離だけ離間して配置されている。
なお、各デミスタ本体55,56の傾斜角度は、15度から45度の範囲に設定することが望ましく、30度とすることが最適であると考えられる。なお、各デミスタ本体55,56の傾斜角度を同一として平行をなすように配置したが、各デミスタ本体55,56の傾斜角度を異ならせて配置してもよい。また、各デミスタ本体55,56は、入口側が通過開口部63側を向くように傾斜して配置されるが、ケーシング51、邪魔板52と、デミスタ本体55,56などの長さや取付位置などにより必ずしも通過開口部を向く、つまり、デミスタ本体55,56の開口方向を延長した先が通過開口部63と交差するわけではなく、通過開口部63側を向いていればよいものである。また、各デミスタ本体55,56は、邪魔板52に対して傾斜するだけでなく、ケーシング51の天井部51a、底部51d、デミスタ支持板54などに対しても所定角度だけ傾斜して配置されている。
デミスタ本体55,56は、邪魔板52に対向して配置されており、デミスタ本体55,56より上流側が上流側流路64及び迂回流路67であり、デミスタ本体55,56より下流側が下流側流路68となっている。即ち、上流側流路64は、ケーシング51の上流壁部51eと左壁部51bと右壁部51cと邪魔板52と多孔板53に隔てられて構成される。迂回流路67は、ケーシング51の底部51dと左壁部51bと右壁部51cと下流壁部51fとデミスタ支持板54に隔てられて構成される。下流側流路68は、ケーシング51の天井部51aと左壁部51bと右壁部51cと下流壁部51fとデミスタ支持板54に隔てられて構成される。そのため、入口部61からケーシング51内に導入された排ガスは、上流側流路64を通って屈曲した後、迂回流路67により迂回してからデミスタ本体55,56に到達し、デミスタ本体55,56を通過した後に下流側流路68を通って出口部62から排出される。
邪魔板52は、平面部52aに受止部材57が設けられている。受止部材57は、入口部61からケーシング51内に導入された排ガスが邪魔板52に衝突することで生成された液滴を受け止めるものである。受止部材57は、邪魔板52における入口部61に対向する平面部52aであって、入口部61より鉛直方向の下方に位置するように平面部52aに固定されている。
受止部材57は、邪魔板52の平面部52aに幅方向(左右方向)に沿って設けられており、邪魔板52の幅方向における中間位置から各壁部51b,51c側に向けて延出されると共に、下方に向けて傾斜している。また、受止部材57は、断面がL字形状をなし、そのため、入口部61からケーシング51内に導入された排ガスは、邪魔板52に衝突することで液滴が生成され、この液滴が邪魔板52の平面部52aを伝って下方に流れ落ちることから、受止部材57は、溝部にこの液滴を受け止めることができる。そして、受止部材57は、各端部が各壁部51b,51cから所定間隔を空けて位置していることから、溝部が受け止めた液滴は、各端部で下方に流れ落ち、貯留部65に流すことができる。
なお、上述の説明にて、受止部材57は、L字状断面形状をなすものとしたが、この構成に限定されるものではない。例えば、水平板や傾斜板や屈曲または湾曲板により受止部材を構成してもよい。また、受止部材57は、左右の端部が壁面51b,51c側に下方傾斜したものとしたが、一方の端部だけが壁面51b,51c側に下方傾斜したものとしてもよい。また、受止部材57を複数に分割したり、上下複数段に配置したりしてもよい。更に、受止部材57を邪魔板52の平面部52aではなく、邪魔板52の下方に設けてもよい。
また、デミスタ本体55は、迂回流路67側に突出する突出片58が設けられている。この突出片58は、排ガスや液滴が通過することができない平坦な板から形成され、デミスタ本体55の下部から垂下するように配置され、デミスタ支持板54の端部に密着するように固定されている。本実施形態にて、デミスタ本体55は、複数の平板材を枠状に組み立て、内部に多数の蛇腹板が組付けて構成されており、突出片58は、このデミスタ本体55を構成する構成部材の一部、例えば、入口側の平板材の端部を迂回流路67側に突出して形成される。そのため、突出片58は、デミスタ本体55と同角度に傾斜して配置されることで、平面部がデミスタ支持板54における入口側の平面部と段差なく面一に沿うように配置される。この場合、突出片58は、下端が邪魔板52の下端に対して鉛直方向で同位置、または、鉛直方向で上方に位置している。そのため、上流側流路64を流れる排ガスは、突出片58によりデミスタ支持板54の下方の領域、つまり、迂回流路67から上方へながれてデミスタ本体55の入口側の平面部に向かうように案内される。
なお、突出片58は、デミスタ本体55の傾斜角度と同角度に傾斜して配置しなくてもよく、デミスタ本体55とは別体に設けたり、デミスタ支持板54から鉛直方向の下方に向けて設けたり、邪魔板52側に傾斜して設けたりしてもよい。
以下、第1実施形態のEGRシステムの作用を説明する。図2に示すように、エンジン本体11は、掃気トランク22からシリンダ21内に燃焼用空気が供給されると、ピストンによってこの燃焼用空気が圧縮され、この高温の空気に対して燃料が噴射することで自然着火し、燃焼する。そして、発生した燃焼ガスは、排ガスとして排気マニホールド23から排気ラインG2に排出される。エンジン本体11から排出された排ガスは、過給機12におけるタービン32を回転した後、排気ラインG3に排出され、EGR入口バルブ41Aが閉止しているときは、全量が排気ラインG3から外部に排出される。
一方、EGR入口バルブ41Aが開放しているとき、排ガスは、その一部が排気ラインG3から排ガス再循環ラインG4に流れる。排ガス再循環ラインG4に流れた排ガスは、スクラバ42により、含有するSOxや煤塵などの有害物質が除去される。即ち、スクラバ42は、排ガスがベンチュリ部44を高速で通過するとき、水噴射部46から水を噴射することで、この水により排ガスを冷却すると共に、SOxや煤塵などの微粒子(PM)を水と共に落下させて除去する。そして、SOxや煤塵などを含んだ水は、EGRガスと共にデミスタユニット14に流入する。
スクラバ42により有害物質が除去された排ガスは、排ガス再循環ラインG5に排出され、デミスタユニット14によりスクラバ洗浄水が分離された後、排ガス再循環ラインG7により過給機12に送られる。そして、この排ガスは、吸入ラインG6から吸入された空気と混合されて燃焼用気体となり、過給機12のコンプレッサ31で圧縮された後、エアクーラ48で冷却され、給気ラインG1からエンジン本体11に供給される。
ここで、デミスタユニット14による処理について説明する。図3から図5に示すように、入口部61からケーシング51内に導入された排ガスは、正面にある邪魔板52の平面部52aに衝突することで、邪魔板52の平面部52aに沿って広がり、含まれるミストが液滴となってこの邪魔板52の平面部52aに付着する。すると、邪魔板52の平面部52aに付着した液滴は、自重により平面部52aに沿って下方へ流れ落ち、受止部材57に受け止められる。受止部材57に受け止められた液滴は、邪魔板52の幅方向に沿って流れ、端部から貯留部65に排水され、排水流路66により外部に排出される。
一方、一部のミストが除去された排ガスは、邪魔板52の平面部52aとケーシング51の天井部51a、各壁部51b,51c、上流壁部51eにより下向きの流れとなり、上流側流路64に流れ込む。上流側流路64に流れ込んだ排ガスは、多孔板53により屈曲されて水平な流れとなり、迂回流路67を鉛直方向に180度迂回し、突出片58により上向きと流れとなってデミスタ本体55に到達する。このとき、上流側流路64を流れる排ガスは、邪魔板52の下方を通過することになるが、邪魔板52に付着した液滴は、受止部材57に受け止められて貯留部65に排水されることから、この上流側流路64には落下しない。そのため、上流側流路64を流れる排ガスは、水との接触が抑制され、排ガスから除去したミストの排ガスへの再度の取込みが抑制される。
また、排ガスは、屈曲した上流側流路64及び迂回流路67を流動することで、遠心力によりミストが除去される。更に、排ガスは、デミスタ本体55,56を通過するときに、残存するミストが凝集して液滴となり、貯留部65に落下する。その後、ミストが除去された排ガスは、下流側流路68を通って出口部62から外部に排出される。
このように第1実施形態のデミスタユニットにあっては、中空形状をなして排ガスの入口部61と出口部62を有するケーシング51と、ケーシング51内で入口部61に対向して配置されることで屈曲した上流側流路64を形成する邪魔板52と、ケーシング51内で上流側流路64より排ガスの流動方向の下流側に配置されて排ガスからミストを除去するデミスタ本体55,56とを設け、デミスタ本体55,56は、邪魔板52に対して所定角度だけ傾斜して配置されている。
従って、デミスタ本体55,56が邪魔板52に対して傾斜して配置されることで、ケーシング51の水平な取付面54aに対して傾斜し、デミスタ本体55,56の通過面積を拡大することで高さを高くしても、デミスタ本体55,56を傾斜配置してケーシング51における収納高さの増加を抑制することができる。その結果、デミスタ本体55,56の通過面積を拡大してミスト除去性能の向上を図ることができる一方で、ケーシング51の大型化を抑制することができる。
第1実施形態のデミスタユニットでは、邪魔板52をケーシング51の天井部51aから垂下して設けることで下方に通過開口部63を設け、デミスタ本体55の流体の入口側をこの通過開口部63側を向くように傾斜して配置している。従って、デミスタ本体55の入口側が通過開口部63を向くことから、排ガスがデミスタ本体55に対して直交する方向に導入されやすくなり、デミスタ本体55,56によりミストを効率良く除去することができ、ミスト除去効率を向上することができる。
第1実施形態のデミスタユニットでは、ケーシング51内における通過開口部63より天井部51a側に取付面54aが形成されるデミスタ支持板54を固定し、デミスタ本体55,56をこのデミスタ支持板54に固定している。従って、デミスタ本体55を通過開口部63側に容易に向かせることができ、簡単な構成でデミスタ本体55,56によるミストの除去効率を向上することができる。
第1実施形態のデミスタユニットでは、ケーシング51の底部51dとデミスタ支持板54との間に通過開口部63に連通する迂回流路67を設け、デミスタ本体55から迂回流路67側に突出する突出片58を設け、突出片58をデミスタ本体55と同角度に傾斜して配置している。従って、入口部61からケーシング51内に導入された排ガスは、邪魔板52に衝突することでミストが液滴となって除去され、ミストの一部が除去された排ガスは、通過開口部63を通って迂回流路67に流れて迂回した後、デミスタ本体55に到達する。このとき、デミスタ本体55から迂回流路67側に突出片58が突出することから、デミスタ支持板54の下方を流れる排ガスが突出片58を避けて流れることとなり、排ガスの流速を低下させて流速分布を均一に保つことができる。
第1実施形態のデミスタユニットでは、突出片58をデミスタ本体55を構成する構成部材の一部を迂回流路67側に突出して形成している。従って、部品の共通化を図ることで、構造の簡素化及び製造コストの低減を図ることができる。
第1実施形態のデミスタユニットでは、デミスタ本体55,56を排ガスの流れ方向に沿って複数配置している。従って、デミスタユニット14におけるミスト除去性能を向上することができる。
第1実施形態のデミスタユニットでは、複数のデミスタ本体55,56を平行をなして配置している。従って、排ガスが各デミスタ本体55,56に対して直交する方向に導入されやすくなり、各デミスタ本体55,56によりミストを効率良く除去することができる。
第1実施形態のデミスタユニットでは、通過開口部63にケーシング51の底部51dから所定距離を空けて多孔板53を配置し、多孔板53を排ガスの流れ方向の中途部まで設けている。従って、デミスタ支持板54の下方空間部としての迂回流路67を拡大することができ、排ガスの流路を長くして流速を低下することができる。
第1実施形態のデミスタユニットでは、邪魔板52に排ガスが衝突することによって生じた液滴を受け止める受止部材57を設けている。従って、入口部61からケーシング51内に導入された排ガスは、邪魔板52に衝突することで、含まれるミストが液滴となって邪魔板52に付着し、自重により邪魔板52の平面部52aを流れ落ち、受止部材57に受け止められる。そのため、上流側流路64を流れる排ガスが再び液滴をミストとして取り込むことはなく、排ガスから除去したミストの排ガスへの再度の取込みを抑制してミスト除去効率の向上を図ることができる。
また、第1実施形態のEGRシステムにあっては、エンジン本体11から排出された排ガスの一部を燃焼用気体の一部としてエンジン本体に再循環する排ガス再循環ラインG4と、排ガス再循環ラインG4を流れる排ガスに対して水を噴射することで有害物質を除去するスクラバ42と、スクラバ42から排出された排ガスが導入されるデミスタユニット14とを設けている。
従って、デミスタユニット14にて、デミスタ本体55,56が邪魔板52に対して傾斜して配置されることで、デミスタ本体55,56の通過面積を拡大することで高さを高くしても、デミスタ本体55,56を傾斜配置してケーシング51における収納高さの増加を抑制することができる。その結果、デミスタ本体55,56の通過面積を拡大してミスト除去性能の向上を図ることができる一方で、ケーシング51の大型化を抑制することができる。
[第2実施形態]
図6は、第2実施形態のデミスタユニットを表す水平断面図である。なお、上述した第1実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
第2実施形態にて、図6に示すように、デミスタユニット14は、ケーシング51と、邪魔板52と、多孔板53と、デミスタ支持板54と、デミスタ本体55,56とを備えている。なお、邪魔板52、多孔板53、デミスタ支持板54、デミスタ本体55,56、受止部材57、突出片58は、第1実施形態と同様の構成であることから、説明は省略する。
ケーシング51は、中空の矩形の箱型形状をなし、内部空間を形成する容器として構成されている。即ち、ケーシング51は、天井部51aと、左壁部51b及び右壁部51cと、底部51dと、上流壁部51eと、下流壁部51fにより形成されている。ケーシング51は、上流壁部51eの上部側に排ガス及び排水が導入される入口部61が形成される。また、ケーシング51は、天井部51aに排ガス(流体)が排出される出口部62が形成されている。そして、入口部61は、ケーシング51における幅方向(水平方向)の中間位置から水平方向の一方側(図6にて上方側)に所定距離だけずれて配置されている。また、出口部62は、ケーシング51の幅方向(図6の上下方向)における中間位置に設けられている。
そのため、入口部61からケーシング51内に導入された排ガスは、正面にある邪魔板52の平面部52aに衝突することで、邪魔板52の平面部52aに沿って広がり、含まれるミストが液滴となってこの邪魔板52の平面部52aに付着する。すると、邪魔板52の平面部52aに付着した液滴は、自重により平面部52aに沿って下方へ流れ落ち、受止部材57に受け止められる。受止部材57に受け止められた液滴は、邪魔板52の幅方向に沿って流れ、端部から貯留部65に排水され、排水流路66により外部に排出される。
一方、邪魔板52に衝突してミストが除去された排ガスは、入口部61が幅方向の一方側に位置することから、幅方向の他方側に流れながら、上流側流路64に流れ込んで下降する。そして、この排ガスは、多孔板53により屈曲されて水平な流れとなり、迂回流路67を水平方向に180度迂回し、突出片58により上向きの流れとなってデミスタ本体55に到達する。即ち、ケーシング51の一方側の入口部61から導入された排ガスは、邪魔板52にガイドされながら他方側に流れながら上流側流路64により水平流となり、迂回流路67における他方側から一方側に螺旋を書くような旋回流となる。この排ガスの旋回流は、迂回流路67を水平方向に180度迂回する。そして、排ガスは、デミスタ本体55,56を通過するときに、残存するミストが凝集して液滴となり、貯留部65に落下する。その後、ミストが除去された排ガスは、下流側流路68を通って出口部62から外部に排出される。
このように第2実施形態のデミスタユニットにあっては、入口部61をケーシング51における幅方向(水平方向)の中間位置から水平方向の一方側にずれて配置している。
従って、入口部61からケーシング51内に導入された排ガスは、邪魔板52に衝突することでミストが液滴となって除去された後、上流側流路64を流れることで遠心力により更にミストが除去され、迂回流路67を通ってデミスタ本体55,56に到達する。このとき、排ガスの入口部61がケーシング51における幅方向の一方側にずれて配置されるため、入口部61からケーシング51内に導入された排ガスは、邪魔板52に衝突しながら幅方向の他方側に流れ、上流側流路64を流れた後に、迂回流路67で水平旋回してから上昇してデミスタ本体55,56に到達する。そのため、排ガスの流路が長くなって流速が低下することとなり、ミスト除去性能の向上を図ることができる。
なお、上述した実施形態にて、ケーシング51の形状や入口部61及び出口部62の位置は、各実施形態に限定されるものではなく、入口部61と邪魔板52が対向していればいずれの位置であってもよい。また、邪魔板52を鉛直方向に沿って配置したが、傾斜していてもよい。
また、上述した実施形態では、舶用ディーゼルエンジンとして、主機関を用いて説明したが、発電機として用いられるディーゼルエンジンにも適用することができる。
10 舶用ディーゼルエンジン
11 エンジン本体
12 過給機
13 EGRシステム
14 デミスタユニット
41A EGR入口バルブ
41B EGR出口バルブ
42 スクラバ
47 EGRブロワ
48 エアクーラ(冷却器)
51 ケーシング
52 邪魔板
53 多孔板
54 デミスタ支持板
55,56 デミスタ本体
57 受止部材
58 突出片
61 入口部
62 出口部
63 通過開口部
64 上流側流路
65 貯留部
67 迂回流路
68 下流側流路
G4,G5,G7 排ガス再循環ライン
G6 吸入ライン
W1 排水循環ライン

Claims (11)

  1. 中空形状をなして流体の入口部と出口部を有するケーシングと、
    前記ケーシング内で前記入口部に対向して配置されることで屈曲流路を形成する邪魔板と、
    前記ケーシング内で前記屈曲流路より流体の流動方向の下流側に配置されて流体からミストを除去するデミスタ本体と、
    を備え、
    前記デミスタ本体は、前記邪魔板に対して所定角度だけ傾斜して配置される、
    ことを特徴とするデミスタユニット。
  2. 前記邪魔板は、前記ケーシングの天井部から垂下して設けられることで下方に通過開口部が設けられ、前記デミスタ本体は、流体の入口側が前記通過開口部側を向くように傾斜して配置されることを特徴とする請求項1に記載のデミスタユニット。
  3. 前記ケーシング内における前記通過開口部より前記天井部側に取付面が形成されるデミスタ支持板が固定され、前記デミスタ本体は、前記デミスタ支持板に固定されることを特徴とする請求項2に記載のデミスタユニット。
  4. 前記ケーシングは、底部と前記デミスタ支持板との間に前記通過開口部に連通する迂回流路が設けられ、前記デミスタ本体から前記迂回流路側に突出する突出片が設けられ、前記突出片は、前記デミスタ本体と同角度に傾斜して配置されることを特徴とする請求項3に記載のデミスタユニット。
  5. 前記突出片は、前記デミスタ本体を構成する構成部材の一部が前記迂回流路側に突出して形成されることを特徴とする請求項4に記載のデミスタユニット。
  6. 前記デミスタ本体は、流体の流れ方向に沿って複数配置されることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のデミスタユニット。
  7. 複数の前記デミスタ本体は、平行をなして配置されることを特徴とする請求項6に記載のデミスタユニット。
  8. 前記通過開口部に前記ケーシングの底部から所定距離を空けて多孔板が配置され、前記多孔板は、流体の流れ方向の中途部まで設けられることを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか一項に記載のデミスタユニット。
  9. 前記入口部は、前記ケーシングにおける水平方向の中間位置から水平方向の一方側にずれて配置されることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のデミスタユニット。
  10. 前記邪魔板に流体が衝突することによって生じた液滴を受け止める受止部材が設けられることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のデミスタユニット。
  11. エンジンから排出された排ガスの一部を燃焼用気体として前記エンジンに再循環する排ガス再循環ラインと、
    前記排ガス再循環ラインを流れる燃焼用気体に対して液体を噴射するスクラバと、
    前記スクラバから排出された燃焼用気体が導入される請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のデミスタユニットと、
    を備えることを特徴とするEGRシステム。
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