JP2022110669A - サイクロン式の排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サイクロン式の排ガス浄化装置において、円筒状の構造体の内周面を旋回しながら流れ落ちる液体に起因する圧力損失の発生を回避する。【解決手段】円筒状の構造体１０と、ダクト９０と、噴霧装置２０と、樋１００とを有するサイクロン式の排ガス浄化装置１Ａを提供する。構造体１９には、４つの角を有する四角形状の開口が設けられる。ダクト９０はこの開口に接続される。ダクト９０には、化石燃料の燃焼により発生する排ガスが流れ込む。噴霧装置２０は、排ガスに含まれる硫黄酸化物を吸収するためのアルカリ成分を含む吸収液を構造体１０内に噴霧する。樋１００は、開口の４つの角のうち構造体１０の内周面に沿って斜めに降下する硫黄酸化物を吸収済の吸収液の流れの最も上流に位置する一の角を構成する２つの辺に沿って設けられる。【選択図】図１

Description

本開示は、石炭又は重油等の化石燃料の燃焼により発生する排ガスに含まれる硫黄酸化物を低減させるサイクロン式の排ガス浄化装置に関する。

化石燃料の燃焼により発生する排ガスに含まれる硫黄酸化物を、アルカリ成分を含む吸収液を用いて低減させる排ガス浄化装置の一例としてサイクロン式の排ガス浄化装置が挙げられる。サイクロン式の排ガス浄化装置では、吸収塔の役割を果たす円筒状の構造体の底部から内周面に沿って排ガスが流入する。構造体内に流入した排ガスは、構造体内を旋回しつつ上昇し、構造体内に噴霧される吸収液と接触する。吸収液との接触により排ガスに含まれる硫黄酸化物が低減された排ガスは、構造体に連通する煙突から排気される。

構造体内に噴霧された吸収液の一部及び硫黄酸化物の吸収に使用済みの吸収液の一部は、構造体の内周面を旋回しながら斜め下に流れ落ちる。構造体の内周面を旋回しながら流れ落ちる液体が、構造体に排ガスを流入させるダクト内に流れ込むとスケールを形成する等の不具合が発生する。特許文献１には、ダクトが接続される開口の上部に庇を設け、且つ開口の横にバッフルを設けることで、構造体の内周面を旋回しながら流れ落ちる液体がダクト内に流れ込むことを防止する技術が開示されている。

特開平５－２９３３３３号公報

特許文献１に開示の技術では、開口の上部に設けられた庇で受け止められた液体が雫となって排ガスの流路に滴り落ちる場合がある。排ガスの流路に雫が滴り落ちると、流入する排ガスにより雫が吹き飛ばされ、構造体内に再飛散する。排ガスの流路に滴り落ちる液体が再飛散する過程で排ガスからエネルギーが奪われ、圧力損失が増加する。

本開示は以上に説明した課題に鑑みて為されたものであり、サイクロン式の排ガス浄化装置において、構造体の内周面を旋回しながら斜めに降下する液体が排ガスの流路に滴り落ちることを防止する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本開示の排ガス浄化装置は、４つの角を有する四角形状の開口が設けられた円筒状の構造体と、前記開口に接続され、化石燃料の燃焼により発生する排ガスが流れ込むダクトと、前記排ガスに含まれる硫黄酸化物を吸収するためのアルカリ成分を含む吸収液を前記構造体内に噴霧する噴霧装置と、前記開口の４つの角のうち前記構造体の内周面に沿って斜めに降下する前記硫黄酸化物を吸収済の前記吸収液の流れの最も上流に位置する一の角を構成する２つの辺に沿って設けられる樋と、を有する。

本開示の第１実施形態に係る排ガス浄化装置１Ａの構成を説明するための概念図である。 図１におけるＡＡ線に沿った平面による構造体１０の断面の一例を示す図である。 図２におけるＢＢ線に沿った平面による構造体１０の断面の一部を示す図である。 図２におけるＣＣ線に沿った平面による構造体１０の断面の一部を示す図である。 図３におけるＤＤ線に沿った平面による構造体１０の断面の一部を示す図である。 樋１００の他の構成例を示す図である。 樋１００の他の構成例を示す図である。 樋１００の他の構成例を示す図である。 従来の排ガス浄化装置における圧力損失についてのシミュレーション結果の一例を示す図である。 排ガス浄化装置１Ａにおける圧力損失についてのシミュレーション結果の一例を示す図である。 本開示の第２実施形態に係る排ガス浄化装置１Ｂの構成を説明するための概念図である。 ダクト９０が接続される付近の排ガス浄化装置１Ｂの断面の一例を示す図である。 図１２におけるＥＥ線に沿った管１２０及びダクト９０の断面に一例を示す図である。 変形例１に係る排ガス浄化装置１Ｃの構成を説明するための概念図である。 変形例１に係る排ガス浄化装置１Ｄの構成を説明するための概念図である。

以下、図面を参照しながら本開示に係る実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法及び縮尺は実際のものと適宜異なる。また、以下に記載する実施形態は、本開示の好適な具体例である。このため、以下の実施形態には、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかし、本開示の範囲は、以下の説明において特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

１．第１実施形態
図１は、本開示の第１実施形態に係る排ガス浄化装置１Ａの構成例を示す概念図である。排ガス浄化装置１Ａは、重油又は石炭等の化石燃料を燃焼させて推進力を発生させる船舶２に搭載される。船舶２において推進力を発生される機関としては、ガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等の内燃機関、又は、タービンとタービンに蒸気を供給するボイラとを含む外燃機関が挙げられる。図１に示す排ガス浄化装置１Ａは、化石燃料の燃焼により発生する排ガスに含まれる二酸化硫黄等の硫黄酸化物を低減させる装置である。排ガス浄化装置１Ａにより硫黄酸化物を低減済の排ガスは煙突３から、外部空間、具体的には大気、へ放出される。

図１に示すように、排ガス浄化装置１Ａは、構造体１０と、噴霧装置２０と、吸水管３０と、送水管３２と、排水管３４と、排水管３６と、タンク４０と、捕集部５０と、ドレイン管６０と、ポンプ７０と、スワラ８０と、ダクト９０と、樋１００とを備える。

構造体１０は、船舶２の機関にて化石燃料を燃焼させることにより発生する排ガスに含まれる硫黄酸化物を低減させるための吸収塔である。構造体１０は、煙突３に連通する。構造体１０は煙突３と一体であってもよい。構造体１０には、４つの角を有する四角形状の開口が設けられ、この開口にダクト９０が接続される。ダクト９０は角筒状に形成された管である。ダクト９０には、船舶２において推進力を発生させる機関において化石燃料を燃焼させることにより発生する排ガスが流れ込む。

図２は、図１におけるＡＡ線に沿った平面による構造体１０の断面の一例を示す図である。図２に示すように構造体１０は、円筒状に形成されている。本実施形態の排ガス浄化装置１Ａはサイクロン式の排ガス浄化装置である。図２に示すように、ダクト９０は、構造体１０の底面を為す円の接線に沿って排ガスが構造体１０に流入するように、構造体１０の中心軸からオフセットして構造体１０に接続される。ダクト９０を介して構造体１０内に流れ込む排ガスは、構造体１０の内周面に沿って旋回する。

噴霧装置２０は、例えば、複数のスプレーノズルを備える。噴霧装置２０は、構造体１０に流入する排ガスに含まれる硫黄酸化物を吸収するための吸収液を構造体１０内に噴霧する。本実施形態では、船舶２は海洋を航行する船舶であり、硫黄酸化物を吸収するための吸収液として海水ＳＷが利用される。排ガス中の二酸化硫黄や粉塵を吸収した海水ＳＷの大部分は、構造体１０の内周を排ガスと共に旋回する過程で、旋回の遠心力と重力との効果により排ガスから分離される。

ポンプ７０は、船舶２の周囲の海水ＳＷを吸引し、吸引した海水ＳＷを噴霧装置２０へ送り出す。ポンプ７０の吸引側には、船舶２の船底に開口する吸水管３０が接続される。ポンプ７０は、吸水管３０を介して船舶２の周囲の海水ＳＷを吸引する。ポンプ７０の吐出側には送水管３２の一端が接続される。送水管３２の他端は三又に別れ、各々噴霧装置２０に接続される。ポンプ７０は、吸水管３０を介して吸引した海水ＳＷを送水管３２を介して噴霧装置２０へ送り出す。

本実施形態の排ガス浄化装置１Ａでは、噴霧装置２０は構造体１０の鉛直方向に三段に設けられる。船舶では搭載する機器に対して割り当て可能なスペースに制限があるため、構造体１０の内径を十分に大きく取れず、十分な個数の噴霧装置２０を構造体１０の径方向に設けられない場合がある。本実施形態では、噴霧装置２０が構造体１０の鉛直方向に三段に設けられているので、構造体１０の内径を十分に取れない場合であっても、構造体１０全体として十分な個数の噴霧装置２０が配置可能である。構造体１０の内径を十分に大きくとれる場合には噴霧装置２０の鉛直方向の段数は一段又は二段であってもよい。また、構造体１０の内径を更に小さくする必要がある場合には、噴霧装置２０の鉛直方向の段数は四段以上であってもよい。

本実施形態の排ガス浄化装置１Ａでは、海水ＳＷ中に含まれるアルカリ成分（ＨＣＯ_３ ^－）を利用して排ガス中の硫黄酸化物の吸収が行われる。より詳細には、噴霧装置２０により噴霧された吸収液と排ガスとが接触すると、排ガスに含まれる硫黄酸化物は吸収液中に吸収される。硫黄酸化物を吸収する過程で吸収液中には亜硫酸イオン（ＨＳＯ_３ ^－）が発生する。硫黄酸化物の吸収に使用済の吸収液はタンク４０内で大量の空気と接触することで酸化され、使用済みの吸収液中の亜硫酸イオンは硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２－）として無害化される。酸化処理を経た使用済の吸収液はタンク４０内で中和及び抜気処理によりｐＨの調整及び溶存酸素の回復を経て海洋へ放出される。なお、排ガス浄化装置１Ａにおける吸収、酸化、及び中和の各処理の化学反応は以下の通りである。
吸収：ＳＯ_２＋Ｈ_２Ｏ→Ｈ^＋＋ＨＳＯ_３ ^－
酸化：ＨＳＯ_３ ^－＋（１／２）Ｏ_２→Ｈ^＋＋ＳＯ_４ ^２－
中和：ＨＣＯ_３ ^－＋Ｈ^＋→Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２↑

噴霧装置２０により構造体１０内に噴霧され、排ガスに含まれる二酸化硫黄の吸収に利用された吸収液は、排水管３４を介して構造体１０からタンク４０へ排水される。以下では、排水管３４を介して構造体１０から排水される液体のことを廃液と呼ぶ場合がある。

タンク４０は例えばガスシールチャンバである。タンク４０には、排水管３４から排水される廃液が空気と共に貯留される。また、タンク４０の内部空間には、船舶２の船底に開口する排水管３６が突出する。タンク４０に貯留される廃液は、水処理システム４によるｐＨ及び溶存酸素量の検査を経て排水管３６を介して海洋へ放出される。なお、水処理システム４によるｐＨ及び溶存酸素量の検査に関する基準値については船舶２が航行する海域に応じて定められる。つまり、本実施形態の排ガス浄化装置１Ａは、排ガスに含まれる硫黄酸化物の吸収に使用済の吸収液を再利用せずに破棄するオープンループ型の排ガス浄化装置である。排ガス浄化装置１Ａを搭載する船舶２が航行する海は吸収液の外部水源となる。本実施形態では、排水管３４から排水される廃液はタンク４０に貯留され、水処理システム４によるｐＨ及び溶存酸素量の検査を経て排水管３６を介して海洋へ放出される。しかし、タンク４０を省略し、排水管３４に排水管３６が接続されてもよい。この場合、排水管３４から排水される廃液は、排水管３６を介してそのまま海洋へ放出される。この場合も、排水管３４又は排水管３６から抜き取った廃液の一部について、水処理システム４による検査が実施される。

タンク４０に接続された排水管３６の入口高さを上回る分の液体は、排水管３６を介して船舶２の外部の海洋へ放出される。排水管３６に図示を省略する弁を設置し、水処理システム４又はタンク４０の水位に応じて当該弁が開閉されてもよい。

構造体１０に流入した排ガスは、噴霧装置２０により噴霧される吸収液と接触し、含有する硫黄酸化物の少なくとも一部を吸収除去された後、煙突３に向かって上昇する。以下では、硫黄酸化物の少なくとも一部を吸収された排ガスを処理済排ガスと呼ぶ。スワラ８０は、構造体１０から煙突３に向かって上昇する処理済排ガスに遠心力を与えるガイド翼である。スワラ８０は構造体１０と煙突３との境界に設けられる。つまり、本実施形態では、スワラ８０以下の部分が構造体１０であり、スワラ８０より上の部分が煙突３である。処理済排ガスは、スワラ８０に沿って上昇することにより遠心力を与えられ、煙突３の内周面に沿って上昇する。

構造体１０に流入する排ガスの流速が速い場合、煙突３の内周面に沿って上昇する処理済排ガスには、未使用の吸収液又は使用済の吸収液等の液滴が同伴する場合がある。捕集部５０は、液滴を同伴する処理済排ガスから液滴を分離するためのものである。図１に示すように、本実施形態では、捕集部５０は煙突３の上端部に設けられるが、捕集部５０は煙突３の上端部以下、且つスワラ８０より上方の位置に設けられればよい。捕集部５０は煙突３の内面に開口する開口部を有する。処理済排ガスと共に煙突３の内周面に沿って上昇する液滴の少なくとも一部は、開口部を介して捕集部５０によって捕集される。捕集部５０により捕集された液滴は、ドレイン管６０を介してタンク４０に排水される。

捕集部５０により捕集されなかった液滴は、煙突３内を旋回しつつ上昇する処理済排ガスの遠心力によって図２の矢印ＷＦの示す方向に回転しつつ、自重により降下する。つまり、捕集部５０により捕集されなかった液滴は、煙突３及び構造体１０の内周面に沿って螺旋を描いて斜めに降下する。図３は、図２におけるＢＢ線に沿った平面により切断された構造体１０の断面の一部を示す図である。図３では、構造体１０の内周面に沿って螺旋を描いて斜めに降下する液体が矢印で示されている。図３に示すように、本実施形態の排ガス浄化装置１Ａでは、ダクト９０が接続される開口を区画する４つの辺のうちの２辺に沿って樋１００が設けられる。より具体的には、図３に示すように、ダクト９０が接続される開口の４つの角のうち構造体１０の内周面に沿って斜めに降下する液体の流れの最も上流に位置する一の角を構成する２辺に沿って樋１００が設けられる。ダクト９０が接続される開口の４つの角のうち構造体１０の内周面に沿って斜めに降下する液体の流れの最も上流に位置する一の角とは、当該液体の流れを鉛直方向の第１流れと鉛直方向に直交する第２流れとに分解したときに、他の３つの角と比較して、第１流れ及び第２流れの少なくとも一方の上流に位置する角のことをいう。

図２及び図３に示すように、樋１００は、第１部材１００ａ１と、第２部材１００ａ２とを備える。図３に示すように、第１部材１００ａ１は、構造体１０の内周面に沿って斜めに降下する液体の流れの最も上流に位置する一の角を構成する２辺のうちの一方の辺（鉛直方向に上下に向かい合う２辺のうちの上側の辺）に沿って設けられる。第１部材１００ａ１は、溶接によって構造体１０の内周面に固定される。第２部材１００ａ２は、上記角を構成する２辺のうちの他方の辺（左右方向に向かい合う２辺のうちの左側の辺）に沿って設けられる。第２部材１００ａ２も、溶接によって構造体１０の内周面に固定される。第１部材１００ａ１は、構造体１０の内周面に沿って斜めに降下する液体の流れの最も上流に位置する一の角を構成する２辺のうちの一方の辺側から、ダクト９０が接続される開口に当該液体が流れ込むことを防止するために設けられる。第２部材１００ａ２は、構造体１０の内周面に沿って斜めに降下する液体の流れの最も上流に位置する一の角を構成する２辺のうちの他方の辺側から、ダクト９０が接続される開口に当該液体が流れ込むことを防止するために設けられる。

図４は、図２のＣＣ線に沿った平面によって切断された構造体１０及び第１部材１００ａ１の断面を示す図である。図４に示すように、第１部材１００ａ１の断面はＬ字型であり、第１部材１００ａ１と構造体１０の内周面とによって第１溝１００ｂ１が形成される。なお、第１部材１００ａ１の構造体１０の径方向の長さＷは４０ｍｍである。第１部材１００ａ１の長さＷは、第１部材１００ａ１が構造体１０内に突出することに起因する圧力損失の増加量との兼ね合いで定まる。本実施形態では、排ガス浄化装置１Ａにおける圧力損失を１０００Ｐａ以内に納めるために、第１部材１００ａ１の長さＷは４０ｍｍとされた。

図５は、図３のＤＤ線に沿った平面によって切断された構造体１０及び第２部材１００ａ２の断面を示す図である。図５に示すように、第２部材１００ａ２の断面は、第１部材１００ａ１の断面と同様にＬ字型であり、第２部材１００ａ２と構造体１０の内周面とによって第２溝１００ｂ２が形成される。第１溝１００ｂ１は第２溝１００ｂ２に連なる、なお、第２部材１００ａ２の構造体１０の径方向の長さＷも４０ｍｍである。

第１部材１００ａ１及び第２部材１００ａ２を構造体１０の内周面に溶接により固定することで、樋１００を形成した理由は次の通りである。例えば、図６に示すように、構造体１０に設けられた開口を介してダクト９０の先端部を構造体１０内に突出させ、板状の第１部材１００ａ１を当該先端部に溶接することで第１溝１００ｂ１を形成する態様では、第１部材１００ａ１の長さＷによっては溶接作業が困難となり、排ガス浄化装置１Ａの製造に支障をきたすからである。なお、第１部材１００ａ１の長さＷを十分に大きくできる場合には、第１溝１００ｂ１は、図６に示すように形成されてもよい。また、図７に示すように、弧状の断面を有する第１部材１００ａ１を用いて第１溝１００ｂ１が形成されてもよく、図８に示すように、板状部材である第１部材１００ａ１を構造体１０の内周面に対して斜めに取り付けることで第１溝１００ｂ１が形成されてもよい。第２溝１００ｂ２も同様に、図６、図７又は図８の態様で形成されてもよい。

本実施形態の排ガス浄化装置１Ａでは、構造体１０の内周面に沿って旋回しながら斜めに降下する液体は樋１００によって受け止められる。樋１００によって受け止められた液体は、第１溝１００ｂ１及び第２溝１００ｂ２に沿って案内されて構造体１０の底部へ流れ落ちるので、当該液体が排ガスの流路に滴り落ちることはなく、圧力損失の発生が回避される。

図９及び図１０は、本実施形態の効果を説明するための図である。より詳細には、図９は、排ガス浄化装置１Ａから樋１００を除去した排ガス浄化装置、即ち従来のサイクロン式の排ガス浄化装置の圧力変動についてのシミュレーション結果の一例を示す図である。図１０は、排ガス浄化装置１Ａの圧力変動についてのシミュレーション結果の一例を示す図である。図９に示すように、従来のサイクロン式の排ガス浄化装置では、構造体１０の内周面を旋回しながら斜めに降下する液体が排ガスの流路に滴り落ちることに起因する圧力損失により、約３００Ｐａの圧力変動が発生する。これに対して、排ガス浄化装置１Ａでは、構造体１０の内周面を旋回しながら斜めに降下する液体が流路に滴り落ちることはなく、圧力変動は約１００Ｐａに抑えられる。

２．第２実施形態
図１１は、本開示の第２実施形態に係る排ガス浄化装置１Ｂの構成例を示す図である。図１１では図１におけるものと同一の構成要素には同一の符号が付されている。図１１と図１とを比較すれば明らかなように、排ガス浄化装置１Ｂは、樋１００と連通し、ダクト９０の外周に沿って設けられた流路１５０を備える点が排ガス浄化装置１Ａと異なる。

図１２は、ダクト９０が接続される付近の排ガス浄化装置１Ｂの断面の一例を示す図である。図１２に示すように、排ガス浄化装置１Ｂは、管１２０と、フランジ１３０と、壁部材１４０とを備える。図１２に示すように、ダクト９０の先端部は、開口を介して構造体１０内に突出する。ダクト９０の先端部には、フランジ１３０が接続される。本実施形態では、ダクト９０の先端部の外周を為す４つの辺にフランジ１３０が設けられているが、フランジ１３０が設けられない辺があってもよい。図１３は、図１２におけるＥＥ線に沿った管１２０及びダクト９０の断面に一例を示す図である。図１２及び図１３に示すように管１２０は、ダクトの一部と二重管を形成する。管１２０は第１端と第２端とを有する。管１２０の第１端は構造体１０の外周面に接続される。管１２０の第２端とダクト９０とは壁部材１４０に接続される。

図１２に示すように、排ガス浄化装置１Ｂでは、樋１００は、ダクト９０の外周面のうち構造体１０内に突出する部分の外周面とフランジ１３０とにより形成される。流路１５０は、管１２０の内周面、ダクト９０の一部の外周面、及び壁部材１４０により形成される。排ガス浄化装置１Ｂでは、樋１００によって受け止められた液体は、流路１５０を経由して構造体１０の底部に流れ落ちる。

本実施形態の排ガス浄化装置１Ｂにおいても、構造体１０の内周面に沿って旋回しながら斜めに降下する液体は樋１００によって受け止められ、樋１００によって受け止められた液体は、流路１５０を経由して構造体１０の底部へ流れ落ちるので、当該液体が排ガスの流路に滴り落ちることはなく、圧力損失の発生が回避される。

加えて、本実施形態の排ガス浄化装置１Ｂでは、ダクト９０に流れる排ガスを、流路１５０を流れる液体により、排ガスと排水との接触による圧力損失の発生を避けながら冷却することができ、体積流量を減らすことで更に圧力損失を減らすことができる。なお、流路１５０を流れる液体には使用済の吸収液が含まれ、使用済の吸収液は硫黄酸化物の吸収の際に温度が上昇していると考えられる。しかし、噴霧装置２０から構造体１０内に散布される吸収液の量は非常に多いため、排ガスと同じ温度になるまで完全に熱交換した場合の温度上昇は海水の温度に対して数℃程度となる。このように、流路１５０を流れる液体の温度が多少上昇していたとしても、ダクト９０を流れる排ガスの温度は一般に２５０～３５０℃であるため、この排ガスの冷却水としては十分に作用し得る。

３．変形例
以上の各実施態様は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は相矛盾しない限り適宜に併合され得る。

３－１．変形例１
上記第１実施形態における排ガス浄化装置１Ａは、吸収液の役割を果たす海水ＳＷを船舶２の周囲から取り込み、使用済み吸収液を船舶２の外部へ放出するオープンループ型の排ガス浄化装置であった。しかし、使用済み吸収液を再利用するクローズドループ型の排ガス浄化装置に第１実施形態の技術的特徴が適用されてもよい。同様に、第２実施形態の技術的特徴が、クローズドループ型の排ガス浄化装置に適用されてもよい。クローズドループ型の排ガス浄化装置であっても、サイクロン式の排ガス浄化装置であれば、構造体の内周面を旋回しながら斜めに降下する液体が雫となって排ガスの流路に滴り落ちることに起因して圧力損失が発生し得るからである。

図１４は、クローズドループ型の排ガス浄化装置への第１実施形態の技術的特徴の採用例を示す図である。図１４に示す排ガス浄化装置１Ｃでは、一定量の吸収液がタンク４０に予め貯留されている。図１４に示すように、排ガス浄化装置１Ｃは吸水管３０を有さない。排ガス浄化装置１Ｃでは、ポンプ７０の吸引側は循環管３８を介してタンク４０に接続される。ポンプ７０は、タンク４０に貯留されている吸収液を循環管３８を介して吸引し、送水管３２を介して噴霧装置２０へ送り出す。図１４に示す排ガス浄化装置１Ｃでは、タンク４０に戻された使用済の吸収液は、中和及び抜気を経て吸収液として再利用される。排ガス浄化装置１Ｃも、樋１００を有するので、第１実施形態の排ガス浄化装置１Ａと同じ効果が得られる。なお、図１４に示す排ガス浄化装置１Ｃは、ポンプ７０とは異なる第２のポンプと吸水管３０とを有し、第２のポンプを介して吸水管３０をタンク４０に接続する構成、に変形されてもよい。この構成においては、タンク４０に貯留されている吸収液の量が所定の閾値を下回った場合に、第２のポンプによりタンク４０の注水を行うことができる。第２のポンプの容量はポンプ７０の容量よりも小さくてもよい。

また、クローズドループ型とオープンループ型とを切り換え可能なハイブリッドシステムの排ガス浄化装置に第１実施形態の技術的特徴が適用されてもよく、同様に、第２実施形態の技術的特徴がハイブリッドシステムの排ガス浄化装置に適用されてもよい。図１５は、ハイブリッドシステムの排ガス浄化装置への第１実施形態の技術的特徴の採用例を示す図である。図１５に示す排ガス浄化装置１Ｄは、吸水管３０と循環管３８とを備える。図１５に示す排ガス浄化装置１Ｄでは、ポンプ７０の吸引側には、図示せぬ切換え弁を介して吸水管３０及び循環管３８が接続される。排ガス浄化装置１Ｄでは、図示せぬ切換え弁を切り換えることにより、吸水管３０と循環管３８との何れか一方がポンプ７０の吸引側に連通する。吸水管３０をポンプ７０の吸引側を連通させた状態では、排ガス浄化装置１Ｄはオープンループ型の排ガス浄化装置として機能する。循環管３８をポンプ７０の吸引側を連通させた状態では、排ガス浄化装置１Ｄはクローズドループ型の排ガス浄化装置として機能する。

排ガス浄化装置１Ｄによれば、海洋への排水規制が緩やかな海域ではオープンループ型で排ガスの浄化を行う一方、排水規制が厳しい海域ではクローズドループ型で排ガスの浄化を行うことができる。排水規制が緩やかな海域の一例としては、外洋が挙げられる。排水規制が厳しい海域の一例としては、沿岸海域が挙げられる。図１５に示す排ガス浄化装置１Ｄは、切換え弁を介して循環管３８を吸水管３０に接続する構成に変形されてもよい。この構成は、前述の第２のポンプを更に設け、第２のポンプにより吸引した海水を循環管３８を介してタンク４０へ注水する構成に変形されてもよい。なお、循環管３８を送水管３２に接続する構成も考えられるが、循環管３８を送水管３２に接続する構成では、循環管３８から送水管３２へ吸収液を送り出すポンプを循環管３８に設けることが必要となる。

３－２．変形例２
上記各実施形態における船舶２は海洋を航行する船舶であったが、淡水域を航行する船舶であってもよい。この場合、船舶２の周囲から吸引した水に水酸化ナトリウム又は水酸化マグネシウム等を添加してアルカリ成分を補充すればよい。つまり、本開示における吸収液は海水には限定されず、アルカリ成分を含むアルカリ水溶液であればよい。また、アルカリ成分もＨＣＯ_３ ^－には限定されない。

３－３．変形例３
上記各実施形態では、化石燃料を燃焼させて推進力を発生させる船舶に搭載される排ガス浄化装置への本開示の適用例が説明された。しかし、本開示の排ガス浄化装置は、火力発電所又は製鉄所等の陸上の固定施設、内燃機関を用いた発電機、又は、内燃機関或いは外燃機関により推進力を発生させる車両において化石燃料を燃焼させることにより発生する排ガスの浄化に適用されてもよい。また、上記各実施形態におけるスワラ８０は本開示の必須構成要素ではなく、省略されてもよい。

４．実施形態及び各変形例の少なくとも１つから把握される態様
本開示の排ガス浄化装置の一態様は、サイクロン式の排ガス浄化装置であって、円筒状の構造体１０と、ダクト９０と、噴霧装置２０と、樋１００と、を有する。構造体１０には、４つの角を有する四角形状の開口が設けられる。ダクト９０は構造体１０の開口に接続される。ダクト９０には、化石燃料の燃焼により発生する排ガスが流れ込む。噴霧装置２０は、排ガスに含まれる硫黄酸化物を吸収するためのアルカリ成分を含む吸収液を構造体１０内に噴霧する。樋１００は、構造体１０の開口の４つの角のうち構造体１０の内周面に沿って斜めに降下する硫黄酸化物を吸収済の前記吸収液の流れの最も上流に位置する一の角を構成する２つの辺に沿って設けられる。本態様の排ガス浄化装置では、構造体１０の内周面に沿って旋回しながら斜めに降下する液体は樋１００によって受け止められる。樋１００によって受け止められた液体は樋１００に沿って案内されて構造体１０の底部へ流れ落ちるので、当該液体が排ガスの流路に滴り落ちることはなく、構造体１０の内周面に沿って旋回しながら斜めに降下する液体に起因する圧力損失の発生が回避される。

より好ましい態様のサイクロン式の排ガス浄化装置において、樋１００は、第１部材１００ａ１と第２部材１００ａ２とを備えてもよい。第１部材１００ａ１は、構造体１０の開口の４つの角のうち構造体１０の内周面に沿って斜めに降下する硫黄酸化物を吸収済の吸収液の流れの最も上流に位置する一の角を構成する第１辺及び第２辺のうちの一方の辺である第１辺に沿って設けられる。第２部材１００ａ２は、第１辺及び第２辺のうちの他方の辺である第２辺に沿って設けられる。本態様によれば、第１部材及び第２部材を構造体に後付けすることで樋を形成することができる。本態様の排ガス浄化装置では、構造体１０の内周面と第１部材１００ａ１とによって第１溝１００ｂ１が形成される。また、本態様の排ガス浄化装置では、構造体１０の内周面と第２部材１００ａ２とによって、第１溝１００ｂ１に連なる第２溝１００ｂ２が形成される。本態様によれば、構造体１０の内周面に沿って旋回しながら斜めに降下する液体は第１溝１００ｂ１及び第２溝１００ｂ２によって案内されて構造体１０の底部へ流れ落ちる。本態様によっても、構造体１０の内周面に沿って旋回しながら斜めに降下する液体に起因する圧力損失の発生が回避される。

より好ましい態様のサイクロン式の排ガス浄化装置において、前記第１辺に垂直な平面によって切断された前記第１部材１００ａ１の断面はＬ字型であり、前記第２辺に垂直な平面によって切断された前記第２部材１００ａ２の断面はＬ字型であってもよい。本態様によれば、第１部材１００ａ１を第１辺に沿って構造体１０の内周面に溶接し、第２部材１００ａ２を第２辺に沿って構造体１０の内周面に溶接し、更に第１部材１００ａ１と第２部材１００ａ２とを溶接することによって、本開示の排ガス浄化装置を簡便に製造することが可能になる。

別の好ましい態様のサイクロン式の排ガス浄化装置は、樋１００と連通し、ダクト９０の外周に沿って設けられた流路１５０を備えてもよい。本態様の排ガス浄化装置によれば、樋に受け止められた液体はダクト９０の外周に沿って設けられた流路１５０に流れるので、樋１００に受け止められた液体を、ダクト９０を介して構造体１０に流れ込む排ガスの冷却に利用することができる。

更に好ましい態様のサイクロン式の排ガス浄化装置では、ダクト９０の先端部は、開口を介して構造体１０内に突出してもよい。そして、本態様の排ガス浄化装置は、以下のフランジ１３０と、管１２０と、壁部材１４０と、を備えてもよい。フランジ１３０は、開口を介して構造体１０内に突出するダクト９０の先端部に設けられる。管１２０は、第１端と第２端とを有し、ダクト９０の一部と二重管を形成する。また、管１２０の第１端は構造体１０の外周面に接続される。壁部材１４０は、管１２０の第２端とダクト９０とを接続する。本態様の排ガス浄化装置では、樋１００は、ダクト９０の外周面のうち構造体１０内に突出する部分の外周面とフランジ１３０とにより形成される。また、本態様の排ガス浄化装置では、流路１５０は、管１２０の内周面、ダクト９０の一部の外周面、及び壁部材１４０により形成される。本態様の排ガス浄化装置によっても、樋１００に受け止められた液体を、ダクト９０を介して構造体１０に流れ込む排ガスの冷却に利用することができる。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…排ガス浄化装置、２…船舶、３…煙突、４…水処理システム、１０…構造体、２０…噴霧装置、３０…吸水管，３２…送水管、３４，３６…排水管、３８…循環管、４０…タンク、５０…捕集部、６０…ドレイン管、７０…ポンプ、８０…スワラ、９０…ダクト、１００…樋。

Claims (5)

1. ４つの角を有する四角形状の開口が設けられた円筒状の構造体と、
   前記開口に接続され、化石燃料の燃焼により発生する排ガスが流れ込むダクトと、
   前記排ガスに含まれる硫黄酸化物を吸収するためのアルカリ成分を含む吸収液を前記構造体内に噴霧する噴霧装置と、
   前記開口の４つの角のうち前記構造体の内周面に沿って斜めに降下する前記硫黄酸化物を吸収済の前記吸収液の流れの最も上流に位置する一の角を構成する２つの辺に沿って設けられる樋と、
   を有するサイクロン式の排ガス浄化装置。
2. 前記樋は、
   前記２つの辺のうちの一方の辺である第１辺に沿って設けられる第１部材と、
   前記２つの辺のうちの他方の辺である第２辺に沿って設けられる第２部材と、を備え、
   前記構造体の内周面と前記第１部材とによって第１溝が形成され、
   前記構造体の内周面と前記第２部材とによって第２溝が形成され、
   前記第１溝は、前記第２溝に連なる、
   請求項１に記載のサイクロン式の排ガス浄化装置。
3. 前記第１辺に垂直な平面によって切断された前記第１部材の断面はＬ字型であり、前記第２辺に垂直な平面によって切断された前記第２部材の断面はＬ字型である、請求項２に記載のサイクロン式の排ガス浄化装置。
4. 前記樋と連通し、前記ダクトの外周に沿って設けられた流路を備える、請求項１に記載のサイクロン式の排ガス浄化装置。
5. 前記ダクトの先端部は、前記開口を介して前記構造体内に突出し、
   前記先端部に設けられたフランジと、
   第１端と第２端とを有し、前記ダクトの一部と二重管を形成し、前記第１端が前記構造体の外周面に接続される管と、
   前記第２端と前記ダクトとを接続する壁部材と、を備え、
   前記樋は、前記ダクトの外周面のうち前記構造体内に突出する部分の外周面と前記フランジとにより形成され、
   前記流路は、前記管の内周面、前記ダクトの一部の外周面、及び前記壁部材により形成される、請求項４に記載のサイクロン式の排ガス浄化装置。

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