JPH0295714A - 内熱機関の排ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関の排ガス処理装置に係り。

特に排ガス処理用触媒層の破損防止に好適な内燃機関の
排ガス処理装置に関する。

（従来の技術） 燃焼炉などの燃焼時に発生する窒素酸化物や未燃分によ
る大気汚染が社会問題になって久しいが。

多量の燃焼排ガス発生源である発電所の公害防止は概ね
対策ずみといってよい、しかしながら、人家の密集地帯
における大気汚染防止対策は末だしの感があり、自動車
及び自家用発電用内燃機関から発生する排ガス対策強化
が要望される趨勢にある。

内燃機関の排ガス処理装置のなかで自動車用ガソリンエ
ンジンの排ガスは、触媒層を通過させることにより、未
燃分と窒素酸化物の量を低減する方式が実用化されてい
る。自動車用に用いられる触媒としては、エンジン自体
の振動や走行時の車体振動に耐えなければならず、他の
分野で使用される触媒に比して一層の耐久性が要求され
ている。

特にディーゼルエンジンの場合は、ガソリンエンジンに
比して圧縮比が高く気筒内の爆発力が強いため騒音も大
きく、しかも周波数音域の幅が広い騒音であるから、触
媒として求められる強度的条件は一層過酷となることは
周知である。

（発明が解決しようとする課！１り 上記従来技術のガソリンエンジン用ＭＫをディーゼルエ
ンジン用の未燃分炭化水素の酸化処理に使用することが
できるが、ディーゼルエンジンの排ガスは炭素質の微粒
子を含有しており、これが触媒層に付着するとガスが通
過する流路を閉塞するから、ｐ！ＡＷｅの配列ピッチを
大きくする必要がありこれによって触媒層の強度低下は
避けられなくなる。前記触媒層閉塞時の分解と点検用に
触媒を流路に固定しておく固定点は少ない方がよいが、
ディーゼルエンジンの場合は上記の理由によって強度確
保上には好ましくない。

ディーゼルエンジンの排ガス中の窒素酸化物は多量の酸
素が共存するため、従来の自動車用モノリス触媒では除
去できないため、ボイラの排ガス脱硝等で実用化されて
いる酸化チタン系の触媒を使用することが可能であるが
、モノリス触媒層みに強度を向上させることは技術的に
困難性がある。

またディーゼルエンジンの排ガス中の炭素質微粒子の捕
捉に多孔質セラミック製フィルタを使用することが考え
られるが、通風圧力損失を少なくするために気孔率が大
きく薄いフィルタを使用することが好ましいが強度的な
点では問題があった。

従来からディーゼルエンジンの消音器として使用されて
きた膨張型消音器、吸音型消音器、干渉型消音器を触媒
層の上流で騒音処理すると触媒層破損防止に有効である
が、温度が低下した排ガス出口の消音器に比してかなり
大きな装置が必要となり１例えば温度が５０℃から３５
０℃になった場合には概ね２倍の大きさの消音器が必要
であるといわれている。同じ形式の消音器を触媒層の上
流と排ガス出口に分割して設置した場合、総容量ではさ
らに大きな消音器が必要になる。上記は〈″騒音対策と
消音設計”　；　１９７３．共立出版、福田基−１奥田
裳介、　Ｐ１６０〜２１３）による。

本発明は、上記の課題を解決するためのものであって、
触媒層の破損防止に好適で小型でコンパクトなディーゼ
ルエンジンの排ガス処理装置を提供することを目的とし
ている。

（課題を解決するための手段） 上記の目的は、排ガス流路における触媒層の上流に触媒
層若しくはフィルタ層の固有振動と同じ周波数を有する
音波を選択的に減衰させる消音器と、下流側に排ガス中
の騒音を任意の設定値まで減衰させる消音器を併設する
ことによって達成される。すなわち１通常は、排ガス温
度が低下した煙道の流路の下流に設置すべき消音器を上
流に移行するとガス容積が増し音の波長も長くなるから
消音器は大きいものが必要になる。従って、上流では性
能は制約されるが小さいもので、触媒破損防止に必要な
音波のみを吸収し、その他の騒音は従来通り下流におい
て処理するように構成したものである。

（作用） 上記の構成により、上流に設けた消音器により、触媒層
若しくはフィルタ層の固有振動数と同じ振動数の音波を
除去する。この消音器には断面の不連続部における音の
エネルギーの反射を利用して特定の音域音を減衰させる
膨張型消音器、音の移動距離を複数にしつつ交差させ、
音の干渉を利用して特定音を減衰させる干渉型消音器の
使用が可能であるが、特に、煙道の壁面に特定音波の共
鳴器を形成して、共鳴器から逆位相の音波を発生させ、
特定音を減衰させる共鳴型消音器が、より小さな装置な
がら効率良く特定振動数の音波を除去することができ、
しかも通風圧力損失が少ないので最も好適である。この
ように特定振動数の音波が減衰された騒音は、触媒層に
到達しても触媒層を励振させる力は弱く、触媒層が共鳴
振動する可能性は少なくなる。続いて触１層から大気に
至るラインに設置された通常の吸音型消音器、若しくは
こ九に多段膨張型消音器等を組合せた複合消音器により
、環境保全に必要な残余の幅広い振動数を有する騒音が
除去される。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図と共に説明する。発・重用デ
ィーゼルエンジン１から発生する排ガスを煙道１２に導
いて脱硝後、廃熱回収して最終的に煙突７から大気に放
出されるラインに、本発明に係る消音器を設置した流れ
図を第１図に示す。振動除去器２は機械的振動を除去す
る装置で、これに続いて特定の振動数の音波を除去する
共鳴空洞型消音器３がある。振動消音器２．共鳴空洞型
消音器３を通過することによって、下流に設けた脱硝反
応器４の触媒が破損するのを防止している。

脱硝反応器４は酸化チタンと酸化タングステンを主成分
とする板状の触媒で構成される充填物があり、排ガスの
窒素酸化物をアンモニアガス配管１１により添加したア
ンモニアで還元し無害化する。脱硝反応器４を経た排ガ
スは温度５００℃内外あり、廃熱回収用熱交換器５で熱
回収して温度２００℃内外まで低下させた後、複合型消
音器６により騒音を減少させてから大気中に放散する。

本発明においては触媒層を損傷するような特定振動数の
音波を選択的に減衰させる消音器を上流に設置すること
が特徴であるが、本実施例では単一の孔９がら空洞８を
介して煙道１２と連通し共鳴によって騒音を減衰させる
共鳴空洞型消音器３を設置している。

気筒容積３５００ＩＩｌ１２のディーゼルエンジンを使
用して騒音を測定した結果を第２図に示す。曲線Ａは本
発明に係る共鳴空洞型消音器３が設置されていない場合
の脱硝反応器４の入口の騒音の音圧レベルを示し５曲線
Ｂは本発明に係る共鳴空洞型消音器３を設置した場合の
脱硝反応器４入り口の騒音の音圧レベルを示し、曲線Ｃ
は下流の複合型消音器６で処理されたのちの煙道７にお
ける騒音の音圧レベルを示す。図示のように、共鳴空洞
型消音器３がない場合には、脱硝反応器４内の触媒は１
秒当り２９０セの振動数で共振し、その結果、若干量の
粉化現象がみられたので、２９０Ｈｚの音波を除去する
こととした。共鳴空洞型消音器３として煙道７に直径１
５ｍｍの孔を穿ち、これに続く空洞容積が１．８Ｑのも
のを設置した。この結果、２９０Ｈｚの音波が選択的に
除去され脱硝反応器４の共振も認められなくなった。

本実施例においては、共鳴空洞型消音器３として煙道の
外側に空洞を形成するように外筒を設け、前記空洞で共
鳴を発生させるものであり、共鳴を生ずる空間であれば
どのような方式のものも適用が可能である。このような
共鳴器による振動の低減効果については、く環境管理設
備事典；産業調査会、　１９８５，１１．Ｐ７３）に記
載されているが１例えば空洞容積が１．８Ｑであれば、
空洞の形状が第１図実施例のドーナツ型でなく、第３図
（ａ）に示す煙道に開口したインクボトル型の空洞を有
するものであっても同様の効果が得られる。また同図（
ｂ）に示すように空洞容積が異なる場合でも、形状が柱
状で長さが特定波長の１／４の長さを有すれば逆位相の
共鳴音を発生するので、特定音波に対する選択的減衰効
果を呈する。因に前記実施例と同じ効果を得るには、煙
道の壁面を開口し温度５０℃の空気が入り片面が閉塞さ
れている長さ０．３１ｍの筒状体を設置すればよいこと
になる。

また図示はしないが、特定の共鳴音を発生する装置の容
積或いは長さは内部ガスの種類及び温度によって変化す
るので、装置の容積或いは長さを任意に調整可能のよう
に可変構造とすることが好ましい。なお、図示を省略す
るが、共鳴空間、気柱を備える小型の共鳴器を多数並べ
て壁状に一体化した吸音型消音器、或いは騒音中の特定
周波数の音波を検出して、同じ周波数で逆位相を有する
音波を通電による電磁振動により発生させ、拡声器で騒
音に干渉させて消音することが可能である。

（発明の効果） 本発明の実施により、排ガスが触媒層に接触する前に触
媒層を励振させる特定の音波を除去することができ、触
媒層の破損を防止に有効で、小型でコンパクトな内燃機
関の排ガス処理装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の排ガス処理装置の流れ
図、第２図はディーゼルエンジンの排ガス煙道における
騒音周波数と音圧レベルの比較を示す特性図、第３図は
本発明の消音器の他の実施例を示す図である。 １・・・ディーゼルエンジン２・・・振動除去器３・・
・共鳴空洞型消音器　４・・・脱硝反応器５・・・廃熱
回収用熱交換器６・・・複合型消音器７・・・煙突　　
　　　　　８・・・空洞９・・・孔　　　　　　　１０
・・・アンモニアガス１１・・・パージガス配管　　　
　配管１２・・・煙道

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、触媒層若しくはフィルタを備える脱硝器の上流側に
   前記触媒層若しくはフィルタ層の固有振動と同じ周波数
   を有する音波を選択的に減衰させる消音器と、下流側に
   排ガス中の騒音を任意の設定値まで減衰させる消音器を
   具有することを特徴とする内燃機関の排ガス処理装置。 ２、前記上流側消音器は、任意の特定音波のみを減衰さ
   せる共鳴空洞、気柱若しくは前記空洞、気柱の集合体か
   らなる吸音材で構成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の内燃機関の排ガス処理装置。 ３、前記上流側消音器は、通電による電磁振動の発生音
   波を騒音に干渉させる構成の消音器であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の排ガス処理
   装置。