JP2017509820A - 排ガス後処理装置 - Google Patents

Abstract

内燃機関とりわけ重油で運転される船舶ディーゼル内燃機関のための排ガス後処理装置（１０）であって、排ガスにより貫流されるハウジング（１１）、ハウジング（１１）内に形成されており、排ガス浄化のための触媒（１６、１７、１８）及び／又は粒子フィルターを収容する排ガス浄化室（１３、１４、１５）、ハウジング（１１）内に形成されており、消音のために貫流方向において所与の奥行を有するマフラー室（１９、２０、２１、２２、２３、２４）、を有する排ガス後処理装置において、排ガス浄化室（１３、１４、１５）及びマフラー室（１９、２０、２１、２２、２３、２４）が空間的には直列に、流れにとっては並列に配置されている。

Description

本発明は排ガス後処理装置に関する。

内燃機関には、排ガス後処理アセンブリとして触媒及びマフラーを後置できることが実地より知られている。触媒はとりわけ排ガスの脱窒及び／又は脱硫を行い、それにより窒素酸化物排出ならびに硫黄酸化物排出を低減させる。マフラーは騒音低減を行い、それにより音響放出を低減させる。実地より知られている内燃機関において触媒ならびにマフラーは常に別個のアセンブリとして実施されているため、必要な取付空間は大きくなる。

これに鑑みて本発明の課題は、新規の排ガス後処理装置を提供することである。

この課題は、請求項１に記載の排ガス後処理装置により解決される。本発明の排ガス後処理装置は、排ガスが貫流するハウジングを有しており、このハウジング内には、排ガス浄化のために触媒及び／又は粒子フィルターが収容された排ガス浄化室が構成されており、ハウジング内にはまた、消音のために貫流方向において所与の奥行を有するマフラー室が形成されており、排ガス浄化室及びマフラー室は、空間的には直列に、流れにとっては互いに並列に配置されている。

本発明では、一方では触媒及び／又は粒子フィルターといった排ガス浄化構成要素を、他方ではマフラーを、排ガス後処理装置に統合することを提案しており、それにより、必要となる取付空間を従来技術と比較して縮小させることができる。

好適な発展形によると、少なくともいくつかのマフラー室は異なる奥行を有している。少なくともいくつかのマフラー室が異なる奥行を有していると、それらのマフラー室内では異なる周波数を減衰させることができ、それにより、広帯域の騒音減衰が可能となる。

好適な発展形によると、排ガス浄化室及びマフラー室は、流れにとっては互いに並列に配置されており、その際、ハウジングを貫流する排ガス流はＮ個の排ガス部分流に分割可能であり、これら排ガス部分流はそれぞれ、これら排ガス部分流の各排ガス部分流にとって個別の、少なくとも一つの排ガス浄化室、及び望ましくはこれら排ガス部分流の各排ガス部分流にとって個別の、少なくとも一つのマフラー室を貫流し、これら排ガス部分流は排ガス浄化室及びマフラー室を貫流した後に、排ガス流として合流できる。それにより、小さな必要取付空間において、一方では触媒及び／又は粒子フィルター内での特に効果的な排ガス浄化が、及び、他方ではマフラー室内での特に効果的な騒音低減が可能となる。

望ましくは排ガス浄化室及びマフラー室は、流れにとって互いに並列に配置されており、その際、ｉ番目の排ガス部分流の特定の又はそれぞれの、個別の排ガス浄化室及びマフラー室が、流れの技術的に、（ｉ＋１）番目の排ガス部分流の特定の又はそれぞれの、個別の排ガス浄化室及びマフラー室に並列に接続されており、このときｉ＝１から（Ｎ−１）である。これにより、必要な取付空間の低減と同時に、効率的な排ガス浄化及び効率的な騒音減衰が可能となる。

望ましくは排ガス浄化室及びマフラー室は空間的に互いに直列に配置されており、その際、ｉ番目の排ガス部分流の特定の又はそれぞれの、個別の排ガス浄化室及びマフラー室が、空間的に、（ｉ＋１）番目の排ガス部分流の特定の又はそれぞれの、個別の排ガス浄化室及びマフラー室の前に配置されており、このときｉ＝１から（Ｎ−１）である。これによっても、必要な取付空間の低減と同時に、効率的な排ガス浄化及び効率的な騒音減衰が可能となる。

本発明の望ましい発展形は従属請求項及び以下の説明から理解できる。本発明の実施例について図を用いて詳しく説明するが、これに限定されるわけではない。

本発明の排ガス後処理装置を図式的に表した図である。

本発明は、内燃機関とりわけ重油で運転される船舶ディーゼル内燃機関のための排ガス後処理装置に関する。

図１には、本発明の排ガス後処理装置１０の実施例が図示されており、排ガス後処理装置１０は、排ガスが貫流するハウジング１１を有する。

ハウジング１１には、排ガス後処理装置１０のハウジング１１を貫流する排ガスのための入口１２ならびに出口２６が設けられている。

ハウジング１１内には排ガス浄化室１３、１４、１５が形成されており、これらには、排ガス後処理装置１０のハウジング１１を貫流する排ガス２５の排ガス浄化のために触媒１６、１７、１８及び／又は粒子フィルターが収容されている。また、排ガス後処理装置１０のハウジング１１内にはマフラー室１９、２０、２１、２２、２３、２４が形成されており、これらは、消音のために貫流方向において所与の奥行ｔ１９、ｔ２０、ｔ２１、ｔ２２、ｔ２３、ｔ２４を有している。

排ガス後処理装置１０の共通のハウジング１１内に一緒に統合された、もしくは共通のハウジング１１内に形成された排ガス浄化室１３、１４、１５、及びマフラー室１９、２０、２１、２２、２３、２４は一方では空間的には直列に、他方では流れにとっては互いに並列に配置されている。

排ガス浄化室１３、１４、１５及びマフラー室１９から２４はこのとき、流れにとっては互いに並列に配置されており、その際、排ガス後処理装置１０のハウジング１１に入る排ガス流２５はＮ個の排ガス部分流２５ａ、２５ｂ、２５ｃに分割可能であり、図１によるとこれらはそれぞれ、排ガス部分流２５ａ、２５ｂ、２５ｃのそれぞれの排ガス部分流にとって個別の、少なくとも一つの排ガス浄化室１３、１４もしくは１５を貫流する。つまり排ガス部分流２５ａは排ガス浄化室１３を、排ガス部分流２５ｂは排ガス浄化室１４を、排ガス部分流２５ｃは排ガス浄化室１５を貫流する。

望ましくは排ガス部分流２５ａ、２５ｂ、２５ｃのそれぞれが、排ガス部分流２５ａ、２５ｂ、２５ｃのそれぞれにとって個別の、少なくとも一つのマフラー室を貫流し、その際排ガス部分流２５ａは個別のマフラー室２０を、排ガス部分流２５ｂは個別のマフラー室２２を、排ガス部分流２５ｃは個別のマフラー室２３を貫流する。

そのため、排ガス部分流２５ａ、２５ｂ、２５ｃのための全ての排ガス浄化室１３、１４、１５は、排ガス部分流２５ａ、２５ｂ、２５ｃのそれぞれにとって個別の排ガス浄化室１３、１４、１５として、常に排ガス部分流２５ａ、２５ｂ、２５ｃのうちの一つのみが貫流する。

マフラー室１９から２４のうちのいくつか、つまりマフラー室２０、２２、２３も、排ガス部分流２５ａ、２５ｂ、２５ｃのための個別のマフラー室として構成されており、それにより、マフラー室２０、２２、２３は常に排ガス部分流２５ａ、２５ｂ、２５ｃのうちの一つのみが貫流する。これに対して他のマフラー室１９、２１、２４は、排ガス部分流２５ａ、２５ｂ、２５ｃのうちの複数の排ガス部分流が共通して貫流する共通のマフラー室として構成されている。したがってマフラー室１９は全体排ガス流２５が貫流し、つまり３つの排ガス部分流２５ａ、２５ｂ、２５ｃの全てが貫流する。マフラー室２１は２つの排ガス部分流２５ｂ及び２５ｃが貫流する。マフラー室２４は再び全体排ガス流２５が貫流する。

図示された実施例においてはＮ=３であり、そのため排ガス流２５は３つの排ガス部分流２５ａ、２５ｂ、２５ｃに分けられる。しかしもちろん、排ガス流２５は２つの排ガス部分流に分けることも、３つより多い排ガス部分流に分けることも可能である。

排ガス後処理装置の排ガス流２５がＮ個の排ガス部分流に分けることが可能であるとき、ｉ番目の排ガス流（ｉ=１からＮ−１）の特定の又はそれぞれの、個別の排ガス浄化室１３、１４、１５、ならびに、特定の又はそれぞれの、個別のマフラー室２０、２２、２３は、流れの技術的に、（ｉ＋１）番目の排ガス部分流の特定の又はそれぞれの、個別の排ガス浄化室及び個別のマフラー室に並列に接続され、それにより排ガス浄化室１３から１５、及びマフラー室１９から２４は流れにとって互いに並列に配置される。

また、ｉ番目の排ガス部分流の特定の又はそれぞれの、個別の排ガス浄化室１３、１４、１５、及び、特定の又はそれぞれの、個別のマフラー室２０、２２、２３は、空間的に、（ｉ＋１）番目の排ガス部分流の特定の又はそれぞれの、個別の排ガス浄化室及び個別のマフラー室の前に配置され、それにより排ガス浄化室１３から１５及びマフラー室１９から２４は空間的に互いに直列に配置される。

図１から、排ガス浄化室１３から１５の全て、ならびにマフラー室１９から２４の全てが、ハウジング１０の貫流方向から見て空間的に直列に連続して配置されていることがわかる。

上述の態様により、複数の触媒１６から１８及び／又は粒子フィルターを複数の排ガス浄化室１３から１５内に統合することができ、同じハウジング１１内には複数のマフラー室１９から２４も統合される。これにより、一つの排ガス後処理装置内において排ガス浄化室１３から１５における効率的な排ガス浄化、及び、マフラー室１９から２４における効率的な消音を確実に行うことができ、しかも、本発明の排ガス後処理装置１０に必要な取付空間は最少にすることができる。

本発明の排ガス後処理装置１０の特に望ましい形態では、マフラー室１９から２４のうちの少なくともいくつかが、マフラー室の貫流方向において異なる奥行ｔ１９からｔ２４を有している。それにより、異なる奥行を持つマフラー室１９から２４のそれぞれにおいて、排ガス騒音の異なる周波数を減衰させることができ、それにより排ガス騒音を広帯域で減衰することが可能となる。

好適には、異なる奥行ｔ１９からｔ２４は、これらの奥行が、減衰させる波長の１／４（λ／４）に相当するように実施される。異なる奥行を形成することにより、異なる波長を減衰させることができ、それにより、広帯域の減衰が可能となる。λ／４マフラー効果を構成するために排ガス後処理要素の側壁及び端面は平行に配置されており、これにより定常波が形成され得る。

本発明のある形態によるとマフラー室１９から２４の全てのマフラー室はそれぞれ異なる奥行ｔ１９からｔ２４を有している。

騒音減衰をさらに最適化するためマフラー室１９から２４の壁、及び／又はハウジング１１の壁、 及び／又は排ガス浄化室１３から１５の貫流されない壁に、吸音材を取り付けることができる。

排ガス浄化室１３、１４、１５内に統合された排ガス浄化アセンブリは、ＳＣＲ触媒、ＮＯｘ吸蔵触媒、ＣＨ_４酸化触媒、ＣＯ酸化触媒、ＨＣＨＯ酸化触媒、及び／又は、粒子フィルターとすることができる。

１０ 排ガス後処理装置
１１ ハウジング
１２ 入口
１３ 排ガス浄化室
１４ 排ガス浄化室
１５ 排ガス浄化室
１６ 触媒
１７ 触媒
１８ 触媒
１９ マフラー室
２０ マフラー室
２１ マフラー室
２２ マフラー室
２３ マフラー室
２４ マフラー室
２５ 排ガス
２５ａ 排ガス部分流
２５ｂ 排ガス部分流
２５ｃ 排ガス部分流
２６ 出口

Claims (10)

1. 内燃機関、とりわけ重油で運転される船舶ディーゼル内燃機関のための排ガス後処理装置（１０）であって、
   排ガスが貫流するハウジング（１１）、
   該ハウジング（１１）内に形成されており、排ガス浄化のために触媒（１６、１７、１８）及び／又は 粒子フィルターを収容する排ガス浄化室（１３、１４、１５）、
   前記ハウジング（１１）内に形成されており、消音のために貫流方向において所与の奥行を有するマフラー室（１９、２０、２１、２２、２３、２４）、
   を有する、排ガス後処理装置において、
   前記排ガス浄化室（１３、１４、１５）及び前記マフラー室（１９、２０、２１、２２、２３、２４）が互いに、空間的には直列に、及び、流れにとっては並列に配置されていることを特徴とする、排ガス後処理装置。
2. 前記排ガス浄化室（１３、１４、１５）及び前記マフラー室（１９、２０、２１、２２、２３、２４）が流れにとって互いに並列に配置されており、その際、前記ハウジング（１１）を貫流する排ガス流（２５）はＮ個の排ガス部分流（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）に分けることができ、これら排ガス部分流はそれぞれ、前記排ガス部分流（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）のそれぞれにとって個別の、少なくとも一つの排ガス浄化室（１３、１４、１５）、及び、望ましくは前記排ガス部分流（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）のそれぞれにとって個別の、少なくとも一つのマフラー室（１９、２０、２１、２２、２３、２４）を貫流し、前記排ガス部分流（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）は、前記排ガス浄化室（１３、１４、）及びマフラー室（１９、２０、２１、２２、２３、２４）を貫流した後に合流して排ガス流（２５）とすることができることを特徴とする、請求項１に記載の排ガス後処理装置。
3. 全ての排ガス浄化室（１３、１４、１５）が、前記排ガス部分流（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）にとって個別の排ガス浄化室（１３、１４、１５）として構成されており、そのため前記排ガス浄化室（１３、１４、１５）のそれぞれを貫流するのは常に、前記排ガス部分流（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）のうちの一つのみであることを特徴とする、請求項２に記載の排ガス後処理装置。
4. 前記マフラー室のいくつか（２０、２２、２３）が、前記排ガス部分流（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）にとって個別のマフラー室として構成されており、そのため前記マフラー室のそれぞれを貫流するのは、常に前記排ガス部分流（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）のうちの一つのみであることを特徴とする、請求項２又は３に記載の排ガス後処理装置。
5. 他のマフラー室（１９、２１、２４）は、前記排ガス部分流（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）にとって共通のマフラー室として構成されており、そのため前記マフラー室のそれぞれは、前記排ガス部分流（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）の複数の排ガス部分流が共通して貫流することを特徴とする、請求項４に記載の排ガス後処理装置。
6. 前記排ガス浄化室（１３、１４、１５）及び前記マフラー室（１９、２０、２１、２２、２３、２４）が流れにとって互いに並列に配置されており、その際、ｉ＝１から（Ｎ−１）であるとき、ｉ番目の排ガス部分流の特定の又はそれぞれの、個別の排ガス浄化室及びマフラー室が、流れの技術的に、（ｉ＋１）番目の排ガス部分流の特定の又はそれぞれの、個別の排ガス浄化室及びマフラー室に並列に接続されていることを特徴とする、請求項２から５のいずれか一項に記載の排ガス後処理装置。
7. 前記排ガス浄化室（１３、１４、１５）及び前記マフラー室（１９、２０、２１、２２、２３、２４）が空間的に互いに直列に配置されており、その際、ｉ＝１から（Ｎ−１）であるとき、ｉ番目の排ガス部分流の特定の又はそれぞれの、個別の排ガス浄化室及びマフラー室が、空間的に、（ｉ＋１）番目の排ガス部分流の特定の又はそれぞれの、個別の排ガス浄化室及びマフラー室の前に配置されていることを特徴とする、請求項２から６のいずれか一項に記載の排ガス後処理装置。
8. 前記マフラー室（１９、２０、２１、２２、２３、２４）の少なくともいくつかが、異なる奥行を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の排ガス後処理装置。
9. 全てのマフラー室（１９、２０、２１、２２、２３、２４）が異なる奥行を有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の排ガス後処理装置。
10. 全ての排ガス浄化室（１３、１４、１５）及び全てのマフラー室（１９、２０、２１、２２、２３、２４）が一緒に前記ハウジング（１１）内に形成されている、もしくは、前記ハウジング（１１）内に統合されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の排ガス後処理装置。

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