JPH1136850A - ディーゼル機関の排ガス浄化方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸化触媒層を使用してディーゼル機関の排ガ
ス中から油分を除去する排ガス浄化手段として、酸化触
媒層に過熱が生じず、高い耐久性の備わるものを提供す
る。 【解決手段】 a)排ガスの経路に複数の酸化触媒層１１
・１２・１３を配置し、b)それらのうち触媒層１１・１
２を当該経路の分岐部分２１のうちに設け、c)酸化触媒
層１１・１２のそれぞれすぐ下流のガスの温度を検知す
る温度検知手段１４・１５を設けるとともに、d)その検
知温度に応じて当該酸化触媒層１１・１２を通るガス流
量を変更する流量制御弁１６・１７を、分岐部分２２に
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】出願の発明は、酸化触媒層を
使用してディーゼル機関の排ガス中から油分を除去する
排ガス浄化方法および排ガス浄化装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の排ガス中には種々の有害成分
が含まれている。なかでもディーゼル機関の排ガスは、
ガソリン機関の場合に比べると、未燃焼燃料や潤滑油な
ど高沸点の炭化水素（ＨＣ）を油分（オイルミスト）と
して多量に含むという特徴がある。したがって、たとえ
ば船舶用のディーゼル機関においては、処理することな
く排ガスを大気中に放出すれば、その油分が大気を汚染
するとともに海洋を汚染することになる。

【０００３】そこで、従来、ディーゼル機関において
は、排ガス中から油分を捕集して燃焼させ、または酸化
触媒を用いて油分を酸化処理する技術が開発され、利用
されている。たとえば、前者の例である実開平２−１０
１０１２号公報に記載の技術では、多孔性材料でできた
燃焼筒に排ガスを通すことによりその筒の内側に油分を
集めるとともに、その燃焼筒に設けられたバーナー等に
よってその油分を燃焼させる。後者の例である特開昭６
０−３６７０９号公報の技術では、白金等の触媒を担持
した酸化触媒層に排ガスを通すことにより、油分を水
(Ｈ₂Ｏ）や二酸化炭素(ＣＯ₂）に変えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の技
術では、油分を捕集・処理する手段である燃焼筒や酸化
触媒層が必ずしも十分な耐久性をもたない、という不都
合がある。燃焼筒や酸化触媒層に耐久性がないのは、そ
れらがかなりの高温にさらされるからである。すなわ
ち、燃焼筒の内側においてバーナー等により油分を燃焼
させる場合には、その燃焼筒が直接に火炎を受け、極め
て高温に熱せられる。酸化触媒層に排ガスを通す場合
も、当該触媒層における油分の酸化反応は発熱反応であ
るため、何らのコントロールもせずに排ガスを酸化触媒
層に流し続けると、その触媒層が過熱して短時間のうち
に劣化するのである。また、酸化触媒層の温度が過剰に
上昇すると、副次的に作用する脱硝のための触媒固有の
活性温度範囲（たとえば、白金触媒では概ね２００〜４
００℃の範囲）を外れてしまい、副次的な効果が期待で
きなくなることもある。

【０００５】請求項の発明の目的は、酸化触媒層を使用
してディーゼル機関の排ガス中から油分を除去する排ガ
ス浄化手段として、酸化触媒層に過熱が生じず、高い耐
久性の備わるものを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載したディ
ーゼル機関の排ガス浄化方法は、 a) 排ガスの経路に複数の酸化触媒層を配置して、 b) それらの一以上を当該経路の分岐部分（すなわち、
排ガス経路が複数に分かれた箇所におけるいずれかの経
路）のうちに設けておき、 酸化触媒層の温度または同層のすぐ下流のガスの温
度を検知し、 その温度が好ましい範囲内になるように各分岐部分
のガス流量を（したがって酸化触媒層を通るガス流量
を）調整する− ことを特徴とする。なお、酸化触媒層とは、白金
（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）など
の触媒成分をセラミックス製の粒状担体群やハニカム担
体に担持させたものである。

【０００７】この排ガス浄化方法は、上記a)のように複
数の酸化触媒層を配置した排ガス経路を使用するので、
同触媒層を一つのみ含む経路によって排ガスを浄化する
場合よりも、多量の排ガスを効率的に浄化し、またはそ
の浄化の程度を高くすることが可能である。ただし、酸
化触媒層での酸化反応は発熱をともなうため、複数の酸
化触媒層を一連に（つまり順次に直列的に）通過するよ
うに排ガスを流す場合には、酸化触媒層を通過するごと
に排ガスの温度が上昇し、下流側の酸化触媒層が過熱す
る恐れがある。それは、極めて長い（流れに沿う方向に
長い）酸化触媒層に多量の排ガスを流すときその触媒層
の下流寄りの部分が過熱しやすいのと同様である。

【０００８】しかし、この請求項１の排ガス浄化方法で
は、上記b)のとおり、酸化触媒層のうち一以上のものを
分岐部分のうちに設けるので、分岐部分に対する排ガス
の分配量を変更し各触媒層を通るガス流量を増減するこ
とによって、各触媒層の温度を変えることができる。つ
まり、分岐部分に設けてある一以上の酸化触媒層につい
ては、各分岐部分のガス流量を増減することによって酸
化触媒層での反応量を変更し、もってその触媒層の温度
を変えることができる。また分岐部分以外の箇所にある
酸化触媒層についても、その上流側の分岐部分において
上記のように酸化触媒層のガス流量を増減することによ
って、その上流側の分岐部分を経て当該触媒層に流入す
る排ガスの温度を変え、もって当該触媒層の温度を変え
得るのである。

【０００９】したがって、上記・のように、酸化触
媒層または同層のすぐ下流のガスの温度を検知し、その
温度が好ましい範囲内になるように各分岐部分のガス流
量を調整すれば、その触媒層自体、およびそれよりも下
流側にある酸化触媒層について、過剰な温度上昇を防止
することができる。酸化触媒層がそうして適正な温度に
保たれれば、各触媒層が常に好ましい触媒活性を発揮す
るうえ、耐久性にもすぐれる。

【００１０】なお、ディーゼル機関の運転開始直後など
で、酸化触媒層がまだ活性温度に達していないうちは、
排ガスの多くをできるだけ分配せずに特定の酸化触媒層
に通し、または多数の酸化触媒層を一連に流れるように
通すのがよい。排ガスが多く流れる酸化触媒層、および
上流側において幾つかの酸化触媒層を経た排ガスが流入
する酸化触媒層では、その温度が速やかに上昇して短時
間のうちに活性温度に達し、高い触媒作用をなすからで
ある。

【００１１】請求項２に記載したディーゼル機関の排ガ
ス浄化装置は、 a) 排ガスの経路に複数の酸化触媒層を配置して、 b) それらの一以上を当該経路の分岐部分のうちに設
け、 c) 酸化触媒層の温度または同層のすぐ下流のガスの温
度を検知する温度検知手段を設けるとともに、 d) その検知温度に応じて当該酸化触媒層（上記c)のよ
うに温度検知された酸化触媒層）を通るガス流量を変更
する流量制御弁を分岐部分のいずれか（酸化触媒層を含
む分岐部分でも含まない分岐部分でもよい）に設けた
−ことを特徴とする。

【００１２】この排ガス浄化装置も、請求項１の浄化方
法と同じa)・b)の構成部分を含むため、多量の排ガスを
効率的に浄化し、またはその浄化の程度を高くすること
が可能であるうえ、分岐部分に対する排ガスの分配量を
変更して各酸化触媒層を通るガス流量を増減することが
できる。

【００１３】しかもこの排ガス浄化装置は、上記c)の温
度検知手段とd)の流量制御弁とによって自動的に、酸化
触媒層の過熱を防止し、その温度を適正な範囲に保つこ
とができる。c)の温度検知手段が酸化触媒層または同層
直後のガスの温度を検知し、その検知温度に応じてd)の
流量制御弁がその酸化触媒層を通るガス流量を変更する
からである。分岐部分のいずれかに設けたd)の流量制御
弁が各酸化触媒層のガス流量を変更できるのは、その制
御弁が酸化触媒層を含む分岐部分にある場合にも、酸化
触媒層を含まない分岐部分にある場合にも、その開度を
変更することによって、酸化触媒層がある側の分岐部分
へ流れるガス流量を直接的または間接的に変え得るため
である。

【００１４】たとえば、排ガスの経路が二股に分岐して
いて、うち一方の分岐部分に酸化触媒層とともにc)の温
度検知手段が含まれ、他方の分岐部分のみにd)の流量制
御弁が含まれているケースでは、温度検知手段が温度の
過剰な上昇を検知したとき、それに応じて流量制御弁が
自身の開度を大きくする。そうすれば、流量制御弁のあ
る側の分岐部分に多量の排ガスが流れるとともに、上記
触媒層の側に流れるガス流量が減り、その触媒層の温度
上昇が抑制されることになる。それとは別に、酸化触媒
層のある側の分岐部分にc)の温度検知手段とd)の流量制
御弁とがともに含まれているようなケースでは、温度検
知手段が過剰な温度を検知したとき流量制御弁がその開
度を小さくする。開度が絞られると、その側の分岐部分
に流れるガス流量が減るので、その酸化触媒層の温度上
昇が抑制されるわけである。上流側にある酸化触媒層に
関してこのように温度コントロールを行うことは、当該
分岐部分以降の排ガスの温度を制御することでもあるた
め、同様にして下流側の酸化触媒層の温度上昇を制御す
ることが可能になる。なお、この排ガス浄化装置のうち
には複数の酸化触媒層が配置されているので、上記のよ
うな制御によって一の酸化触媒層を通らないこととなっ
た排ガスも、いずれかの酸化触媒層に通されることによ
って適切に浄化される。

【００１５】以上のようにして酸化触媒層の過剰な温度
上昇が避けられると、当然ながら酸化触媒層は好ましい
触媒活性を発揮し、耐久性にもすぐれることになる。ま
た、逆に、運転開始直後などで酸化触媒層がまだ低温度
にあるうちは、そのことをc)の温度検知手段に検知させ
たうえ、上記とは逆に酸化触媒層の側に（酸化触媒層が
並列に接続されていていずれも低温度である場合には特
定の酸化触媒層に）流れるガス流量を増し、または多数
の酸化触媒層を一連に流れるようd)の流量制御弁を操作
するとよい。排ガスが多く流れる酸化触媒層や、上流側
において幾つかの酸化触媒層を経た排ガスが流入する酸
化触媒層では、その温度が速やかに上昇して短時間のう
ちに活性温度に達するからである。

【００１６】請求項３の排ガス浄化装置は、上記した請
求項２の装置の構成を有するものであるが、とくに、複
数に分岐した排ガスの経路のうち二以上の分岐部分のそ
れぞれに、上記の酸化触媒層および温度検知手段を内蔵
するサイレンサを設けたことを特徴とする。

【００１７】酸化触媒層を内蔵したサイレンサを有する
ため、この浄化装置は、排ガスを浄化する機能とともに
サイレンサとしての機能を備えている。サイレンサは、
排ガスの圧力変動を減衰させるべく幾つかの膨張室を備
えるものであるため、それに酸化触媒層を内蔵させるに
ついて製造上の困難性はない。このようにサイレンサに
酸化触媒層を内蔵させると、両者を別々に配置する場合
よりもディーゼル機関の排気系をコンパクトに構成で
き、自動車や船舶等においてスペース上の利点がもたら
される。また、酸化触媒層は触媒成分を担持するものと
してセラミックス製の粒状担体群またはハニカム担体を
有しており、構造上、排ガスの圧力変動を減衰させやす
いため、これを内蔵させたサイレンサには、高い消音効
果が備わることになる。

【００１８】なお、上記したサイレンサ（したがって酸
化触媒層と温度検知手段とを含む）を分岐部分のうちに
設け、流量制御弁も分岐部分のいずれかに設けているの
であるから、この請求項３の浄化装置においても、請求
項２の装置について述べたように酸化触媒層を自動的に
適切な温度範囲に保つことができる。複数の分岐部分の
うちに上記のサイレンサが（したがって酸化触媒層も）
設けられていない部分がある場合には、どのサイレンサ
においても酸化触媒層が高温度になったとき、上記サイ
レンサを含まないその分岐部分に排ガスを流すことによ
り各触媒層の過熱を防止することができる。

【００１９】請求項４の排ガス浄化装置は、さらに、粒
状濾過材（グラニュラ）を有する捕集部と捕集した煤塵
を焼却する焼却部とを含む煤塵除去手段を、酸化触媒層
の上流側に配置したことを特徴とする。

【００２０】ディーゼル機関の排ガスには煤塵（スス）
が含まれやすいため、酸化触媒層に煤塵が付着し、それ
により触媒層が劣化して本来の触媒作用を発揮できなく
なる恐れがある。その点、この請求項４の装置は、酸化
触媒層の上流側に煤塵除去手段を配置したものであるか
ら酸化触媒層に煤塵が付着しがたく、したがって特別な
清掃をしなくても触媒作用が長時間にわたって安定的に
発揮される。

【００２１】しかもこの浄化装置は、上記のような特有
の構成をもつ煤塵除去手段を使用するものであるため、
つぎのような作用をも有している。第一には、同手段
が、粒状濾過材を有する捕集部によって煤塵を濾過する
ため、排ガスの圧損を小さくすることが容易であり、そ
の点から、大量の排ガスを流せるようにして装置をコン
パクトに構成することができる。第二に、同手段が、捕
集した煤塵を焼却する焼却部を含んでいて、上記濾過材
に付着した煤塵を焼却し自ら取り除くため、別途その濾
過材を清掃等する必要がない。第三に、同手段の焼却部
において排ガスが加熱されることから、機関の運転開始
直後など排ガスや酸化触媒層の温度が低いとき、活性温
度にまで速やかに排ガスを暖めることができる。

【００２２】請求項５の排ガス浄化装置は、上記のほ
か、低沸点燃料（灯油、軽油、プロピレンなど）を気化
させて供給する気化・供給手段を、上記各酸化触媒層の
上流側に接続したことをも特徴とする。

【００２３】高沸点の油分は、酸化触媒層に吸着された
とき直ちに酸化されるものではないため、その量が多い
場合等には触媒成分を覆い、それを劣化させることがあ
る。しかし、請求項５のこの浄化装置では、酸化触媒層
に吸着されている高沸点燃料の酸化を低沸点燃料の作用
によって促進し、酸化触媒層をいわば再生させることが
できる。このような作用が生じる理由については、つぎ
のように考えることができる。すなわち、上記した気化
・供給手段によって各酸化触媒層の上流側に気化した低
沸点燃料を供給すれば、その低沸点燃料が酸化触媒層に
接触し（気化しているため高沸点燃料の隙間を経て酸化
触媒層と容易に接触する）、酸化反応を起こしやすい。
低沸点燃料が酸化反応を起こすと、吸着されている高沸
点燃料も活性が促進されて酸化し、それによって酸化触
媒層が再生するのである。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は、発明の実施についての第
一の形態を示すもので、排ガス浄化装置１の系統図であ
る。浄化装置１は図のように、ディーゼル機関Ａからサ
イレンサＢや煙突Ｃなどへ至る排気管２０のうちに組み
込まれている。

【００２５】排ガス浄化装置１は、ディーゼル機関Ａの
排ガス中から油分を除去する目的で組み込んだ装置であ
り、つぎのとおり構成したものである。すなわち、ま
ず、機関Ａに続く排気管２０の経路の一部を図のように
分岐部分２１と分岐部分２２とに分ける。そして、一方
の分岐部分２１のうちに酸化触媒層１１・１２を設ける
とともに、他方の分岐部分２２に流量制御弁１６・１７
（ここでは電磁切換弁を使用。同弁は、流路を閉じるか
開くかの二つの状態で流量を制御する）を設け、制御弁
１６・１７の間と触媒層１１・１２の間とを連結管２３
により接続する。分岐部分２１のうち各触媒層１１・１
２のすぐ下流の箇所には温度検知手段１４・１５（ここ
では温度スイッチを使用）を設け、それぞれ酸化触媒層
１１・１２を通過した直後の排ガスの温度を検知させ
る。検知信号はそれぞれ流量制御弁１６・１７に伝達す
る。また分岐部分２１・２２を合わせた下流側の合流部
分２４には、さらに別の酸化触媒層１３を設けたうえ前
述のサイレンサＢおよび煙突Ｃ等を接続している。

【００２６】この排ガス浄化装置１では、ディーゼル機
関Ａの運転開始直後の時期を含む通常の運転条件におい
ては、流量制御弁１６・１７を閉鎖状態にして排ガスの
全量を分岐部分２１の側へ流す。これによって、排ガス
の全量は三つの酸化触媒層１１・１２・１３を一連に通
ることになるので、浄化の程度を高くして油分を極めて
少なくした排ガスを煙突Ｃから放出することができる。

【００２７】しかし、酸化触媒層１１・１２・１３にお
ける油分の酸化反応は発熱をともなうため、それらのす
べてを排ガスが通過する状態が続くと、触媒層を通るご
とに熱が加算されて排ガスの温度が上昇し、最下流の触
媒層１３などが不適当な高温域に達する場合がある。か
かる不都合は、ディーゼル機関Ａが高負荷運転を行うな
ど、排ガスの量が多い場合等にとくに生じやすい。そこ
でこの浄化装置１は、触媒層１１・１２・１３の直後の
排ガス温度が相当に上がった場合、つぎのような機能を
なすようになっている。

【００２８】すなわち、酸化触媒層１１・１２を通過し
た直後の排ガスの温度が規定値（つまり触媒層１１・１
２または下流の触媒層１３に対して悪影響が及ぶと考え
られる温度）を超えた場合、そのことを温度検知手段１
４・１５が検知して信号を発し、流量制御弁１６・１７
を開放状態（図示の状態）にする。制御弁１６・１７が
開放状態になると、機関Ａを出た排ガスのうち一部は最
初に触媒層１１を通るが、一部は最初に触媒層１２を通
り、残りの一部は最初に触媒層１３を通ることになり、
全量がすべての触媒層１１・１２・１３を一連に通るこ
とはなくなる。そうなると、熱が最も加算されやすい上
記の事態は解消し、特定の触媒層が過熱状態になること
も回避される。この浄化装置１では、制御弁１６・１７
が開放状態になったとき、各触媒層１１・１２・１３の
熱的負荷が均等に近くなるよう、最初に触媒層１１を通
る排ガスの流量と、最初に触媒層１２を通る流量、最初
に触媒層１３を通る流量とがそれぞれほぼ等しくなるよ
うに管路抵抗、すなわち分岐部分２１・２２や連結管２
３の内径および長さ等を定めている。ただし、排ガスの
全量が触媒層１１・１２・１３のすべてを通ることはな
くなっても、その状態（つまり、温度検知手段１４・１
５が制御弁１６・１７を開放させるほど排ガスが高温度
になった状態）の各触媒層は十分に温度上昇していてそ
れぞれが高い活性を発揮するため、排ガス中の油分は良
好に除去される。

【００２９】なお、この浄化装置１については、たとえ
ばつぎのように改変することも可能である。すなわち、 a) 流量制御弁１７の下流側から酸化触媒層１３の下流
側との間をつなぐ経路（分岐部分）を追加してそこにも
流量制御弁を設け、三つの流量制御弁のすぐ下流の位置
にそれぞれ新たに酸化触媒層を設けるのもよい。つま
り、分岐部分２２の側に分岐部分２１と並列に同数の酸
化触媒層を設けておくのである。そのようにすれば、分
岐部分２１側のいずれかの触媒層が過熱されたために分
岐部分２２の側に排ガスを流すときにも、排ガスの全量
が三つの触媒層を通ることになり、排ガス浄化の水準が
全く低下しない。ただしその場合、それぞれ下流側の触
媒層が温度上昇しやすいので、下記c)のような考慮が必
要になる場合もあろう。

【００３０】b) 各酸化触媒層１１・１２・１３（およ
び上記a)にいう並列の触媒層）をはさむ前後に開閉弁を
設けておくのもよい。そうすれば、ディーゼル機関の運
転中にも、それぞれ前後の弁を閉じることによって各触
媒層を点検・整備等できるようになるので、触媒層に煤
塵や高沸点油分などが付着等して触媒機能が低下したと
き、触媒層を清掃することが容易になる。

【００３１】c) 酸化触媒層の温度が上昇しやすい場合
には、排ガスもしくは触媒層の冷却手段を経路中に接続
するのもよい。冷却手段としては、何らかの熱交換器を
設けることができ、また外気を混入させることもでき
る。なお、図１において、まだ酸化触媒層を一つも通過
していない（したがって比較的低温度の）排ガスを下流
側の酸化触媒層１３などに送る流量制御弁１６・１７や
分岐部分２２なども、一種の冷却手段と考えることがで
きる。

【００３２】d) 逆に、ディーゼル機関の運転条件等に
起因して排ガスの温度が低く、酸化触媒層の温度も上昇
しにくい場合には、酸化触媒層の上流側に排ガスの加熱
装置を設けるのがよい場合もある。加熱装置の代わりに
超音波発生器を設置して、排ガス中の油分を微細化（ま
たはガス化）するのも効果的である。

【００３３】続く図２は、発明の第二の実施形態を示す
系統図である。図示の排ガス浄化装置２も、ディーゼル
機関からサイレンサ・煙突等へ至る排気管４０のうちに
設けて、排ガス中の油分を除去せんとする装置である。
概略の構成は図１の浄化装置１と同様であるが、つぎの
ような点は相違する。

【００３４】まず、排気管４０の経路の一部を２箇所に
おいて分岐させる。つまり図のように、分岐部分４１と
４２とに分けた箇所の下流側に、改めて分岐部分４３と
４４とに分けた箇所を接続する。そして、分岐部分４１
・４３のそれぞれに酸化触媒層３１・３２を設けるとと
もに、他方の分岐部分４２・４４に流量制御弁３６・３
７（ここでは、遠隔式の開度調整弁）を設ける。分岐部
分４１・４３の各触媒層３１・３２のすぐ下流の箇所に
は温度検知手段３４・３５（ここでは温度センサー）を
設けて各箇所の排ガス温度を検知させ、流量制御弁３６
・３７のそれぞれに検知信号を伝達する。そして分岐部
分４３・４４の下流側の合流部分４５にも、別の酸化触
媒層３３を設ける。

【００３５】この排ガス浄化装置２の特徴は、排ガス経
路の分岐部分４１・４２とその下流の分岐部分４３・４
４とが２箇所に独立して存在すること、また、温度検知
手段３４・３５が排ガス温度に応じた多段階（または連
続的）の信号を流量制御弁３６・３７に送り、各制御弁
３６・３７がその信号に応じて多段階（または連続的）
に開度調整されることである。つまり、制御弁３６・３
７の開度によって酸化触媒層３１・３２の各排ガス流量
を互いに独立に設定できるうえ、検知手段３４・３５の
各検知温度に応じて各制御弁３６・３７をきめ細かく開
度調整できるので、酸化触媒層４１・４２・４３の温度
等について図１の浄化装置１よりも一層好ましいコント
ロールが可能になる。なお、このような温度センサーや
開度調整弁を図１の装置１に設けたり、図２の装置２の
分岐部分を図１と同様に形成したりするのもよい。

【００３６】図３には、発明の第三の実施形態を示して
いる。図示の排ガス浄化装置３は、酸化触媒層５１ａな
どを内蔵するサイレンサ５０を中心に構成したものであ
る。すなわち、ディーゼル機関に続く排気管６０を分岐
部分６１・６２に分岐させ、それぞれに、一連の膨張室
を並列に二系統そなえたサイレンサ５０の各系統を接続
するものとし、当該サイレンサ５０の各膨張室内には、
酸化触媒層５１ａ・５１ｂ・５１ｃと酸化触媒層５２ａ
・５２ｂ・５２ｃとをそれぞれ系統ごとに内蔵させた。
分岐部分６１と６２とにはそれぞれ流量制御弁５６・５
７（遠隔式開度調整弁など）を設け、また、サイレンサ
５０内の各系統における下流側の部分には、検知温度に
応じてそれら制御弁５５・５６に開度指示信号を送る温
度検知手段５４・５５（温度センサーなど）を配置し、
サイレンサ５０に続く下流側では分岐部分６１・６２を
合流させて再び一つの経路にしている。

【００３７】この浄化装置３は、上記のように酸化触媒
層５１ａ〜５２ｃを内蔵したサイレンサ５０を有するも
のであって、排ガス浄化（油分除去）の機能と消音機能
とを併せもっている。しかも、酸化触媒層５１ａ〜５２
ｃが圧力変動を減衰させる性質を有することに基づい
て、その消音機能は極めて高い。したがって、この浄化
装置３の上流側または下流側には、図１に示したように
別途サイレンサＢなどを設ける必要がなく、したがって
ディーゼル機関Ａの排気系がコンパクトに構成される。

【００３８】運転開始直後を含む通常の運転状態では、
流量調整弁５６を開いて調整弁５７を閉じることによ
り、排ガスを分岐部分６１のみへ流す（または逆に分岐
部分６２のみへ流す）が、機関の負荷が上がるなどして
排ガス温度が上昇すると温度検知手段５４がそれを検知
し、温度に応じた程度だけ調整弁５７を開く。多少でも
調整弁５７を開くと、排ガスの一部が分岐部分６２へも
流れて、分岐部分６１の側にある酸化触媒層５１ａ・５
１ｂ・５１ｃの熱負荷が下がる。こうして、もし検知さ
れる温度が最高域（つまり機関負荷が最大）に達すれ
ば、調整弁５６・５７をともに全開にし、サイレンサ５
０内の二つの系統に排ガスが等しく流れるようにする。
このような制御を行えば、一方の系統の、とくに最下流
にある酸化触媒層５１ｃ・５２ｃなどが過熱状態になる
ことがなく、排ガスの浄化機能が長期間安定して発揮さ
れる。

【００３９】図４の排ガス浄化装置４は、図１に示した
浄化装置１の上流側に、グラニュラ式フィルターと呼ば
れる煤塵除去手段７０を接続したものである。この煤塵
除去手段７０は図４(ａ)・(ｂ)に示すように、円筒状の
ケーシング７０ａの内側に、網目材などで構成されてい
てグラニュラ（粒状濾過材）７０ｅを詰め込んだグラニ
ュラホルダー７０ｄを配置し、さらに、ヒーター７０ｇ
を設けてホルダー７０ｄの一部に高温空気を送るように
したものである。ディーゼル機関の排ガスは、ケーシン
グ７０ａの入口７０ｂから導入し、ホルダー７０ｄ内の
グラニュラ７０ｅの隙間を通してケーシング７０ａの出
口７０ｃから出し、浄化装置１へ送り込む。煤塵除去手
段７０のうち、グラニュラ７０ｅを有するホルダー７０
ｄが捕集部となって排ガス中の煤塵を捕集し、捕集した
煤塵は、焼却部に相当するヒーター７０ｇが高温空気に
よって焼却する。ホルダー７０ｄはモータ７０ｆを駆動
手段として回転するため、グラニュラ７０ｅに付着した
煤塵は順次にすべて焼却されることになる。

【００４０】このような煤塵除去手段７０の下流側に浄
化装置１（図１）を接続した図４の浄化装置４では、酸
化触媒層１１・１２・１３のいずれにも煤塵が付着しが
たいので、作業員の手を借りて特別な清掃をしなくて
も、油分除去という触媒本来の作用が持続する。流量制
御弁１６・１７についても、そのガス流路や動作部分に
煤塵が付着しないため常に円滑な機能が保たれることに
なる。なお、煤塵除去手段７０内のヒーター７０ｇによ
って排ガスが多少加熱されるため、運転の開始直後など
に、短時間のうちに酸化触媒層１１・１２・１３を活性
温度にするうえで好都合である。

【００４１】続く図５は、発明の第５の実施形態として
排ガス浄化装置５を示す系統図である。この浄化装置５
は、図１に示した浄化装置１に対し、低沸点燃料を気化
させたうえそれを空気等のキャリアガスに混合して吹き
出す気化・供給手段８０を併設し、それを各酸化触媒層
１１・１２・１３の直前部に接続したものである。

【００４２】図示の気化・供給手段８０は、低沸点燃料
として灯油を使用し、キャリアガスである窒素中でこれ
を気化するもので、つぎのような構成を有する。すなわ
ち、まず、窒素ガスボンベ８１に定圧バルブ８２および
開閉バルブ８３を取り付けて気化器８４に接続する一
方、気化器８４内の灯心８４ａには、給油ポンプ８６を
介して灯油タンク８５を接続する。そして気化器８４の
下流側は、吐出ポンプ８７を設けたうえ、酸化触媒層１
１・１２・１３のそれぞれすぐ上流側の部分に接続す
る。こうした構成によって、灯油は、気化器８４の内部
で気化し、窒素ガスとともに各触媒層１１・１２・１３
の直前部に送られる。

【００４３】この浄化装置５においては、気化した灯油
を各酸化触媒層１１・１２・１３の直前部に供給する
と、排ガス中の高沸点油分が触媒層１１・１２・１３に
多量に吸着されたときにもその触媒作用が失われない。
この現象は発明者が発見したものであるが、このような
現象が起こるのは、低沸点燃料である灯油の作用によっ
て高沸点油分の酸化が促進され、酸化触媒層がいわば再
生させられるからだと考えられる。

【００４４】以上、いくつかの実施形態を紹介したが、
発明の実施がこれらに限られるわけではない。たとえ
ば、酸化触媒層の数は、排ガスの量や各触媒層の大きさ
・性質等に応じて適宜に設定すればよい。酸化触媒層の
数が変われば、分岐部分や温度検知手段・流量制御弁な
どの数も当然に変更される。また、図４のような煤塵除
去手段や図５のような気化・供給手段を付設する排ガス
浄化装置が、図１に示すものには限らず、図２や図３の
ものなど他の形態の装置であっても差し支えないことは
言うまでもない。

【００４５】

【発明の効果】請求項１に記載したディーゼル機関の排
ガス浄化方法には、つぎのような効果がある。すなわ
ち、 1) 複数の酸化触媒層を配置した排ガス経路を使用する
ので、多量の排ガスを効率的に浄化することができ、ま
たはその浄化の程度を高くすることが可能である。

【００４６】2) 酸化触媒層のうち一以上のものを分岐
部分のうちに設けるとともに、酸化触媒層またはそのす
ぐ下流のガスの温度を検知し、その温度が好ましい範囲
内になるように各分岐部分のガス流量を調整するので、
その触媒層自体、およびそれよりも下流側にある酸化触
媒層について、過剰な温度上昇を防止することができ
る。酸化触媒層がそうして適正な温度に保たれるため、
各触媒層が常に好ましい触媒活性をもつうえ、すぐれた
耐久性を発揮する。

【００４７】3) 酸化触媒層が活性温度以下にある場合
には、排ガスの多くをできるだけ分配せずに特定の酸化
触媒層に通し、または多数の酸化触媒層に順次直列的に
流れるように通すことにより、所定の酸化触媒層の温度
を活性温度にまで速やかに上昇させ、排ガスの浄化性能
を高くすることができる。

【００４８】請求項２に記載したディーゼル機関の排ガ
ス浄化装置には、上記1)〜3)のほかつぎの効果もある。
つまり、 4) 温度検知手段と流量制御弁とが上記2)・3)の作用を
自ら行うため、酸化触媒層の温度を自動的に、適正な温
度に保つことができる。したがって、運転員等がとくに
注意を払わなくても酸化触媒層は好ましい温度範囲内に
保たれ、十分な触媒活性を発揮するとともに、耐久性に
もすぐれる。

【００４９】請求項３の排ガス浄化装置は、さらに、 5) 酸化触媒層を内蔵したサイレンサを有するため、排
ガス浄化機能とともに極めてすぐれた消音機能を備えて
いる。したがって、酸化触媒層とは別にサイレンサを配
置する必要がなく、ディーゼル機関の排気系をコンパク
トに構成することができる。なお、サイレンサの膨張室
に酸化触媒層を内蔵させるについての製造上の困難性も
ない。

【００５０】請求項４の排ガス浄化装置は、さらに、 6) 酸化触媒層の上流側に煤塵除去手段を配置したもの
であるから、排ガス中の煤塵が酸化触媒層に付着しがた
く、したがって特別な清掃をしなくても、触媒による油
分の除去作用が長時間にわたって安定的に発揮される。

【００５１】7) しかも、煤塵除去手段の性質に基づ
き、コンパクトな装置により大量の排ガスを処理する
ことができる、同手段内の濾過材を清掃等する必要が
ない、焼却部が排ガスを暖めることになるので、排ガ
スや酸化触媒層の温度が低いとき触媒の活性を早期に高
めることができる−といった利点がある。

【００５２】請求項５の排ガス浄化装置は、上記のほ
か、 8) 未酸化の高沸点油分が酸化触媒層に吸着されて触媒
成分を覆った場合に、その触媒層に低沸点燃料を供給し
て高沸点油分の酸化を促進できる。つまり、酸化触媒層
の劣化を防ぎ、その再生を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施についての第一の形態を示すもの
で、排ガス浄化装置１等の系統図である。

【図２】発明の第二の実施形態として排ガス浄化装置２
を示す系統図である。

【図３】発明の第三の実施形態として排ガス浄化装置３
を示す系統図である。

【図４】図４(ａ)は、発明の第四の実施形態である排ガ
ス浄化装置４の系統図、また同(ｂ)は、煤塵除去手段７
０についての断面図（同(ａ)におけるｂ−ｂ断面図）で
ある。

【図５】発明の第五の実施形態として排ガス浄化装置５
を示す系統図である。

【符号の説明】

１・２・３・４・５ 排ガス浄化装置 １１〜１３・３１〜３３・５１ａ〜５１ｃ・５２ａ〜５
２ｃ 酸化触媒層 １４・１５・３４・３５・５４・５５ 温度検知手段 １６・１７・３６・３７・５６・５７ 流量制御手段 ２０ 排気管 ２１・２２・４１・４２・４３・４４・６１・６２ 分
岐部分

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼル機関の排ガス中から油分を除
   去する排ガス浄化方法であって、 排ガスの経路に複数の酸化触媒層を配置して、それらの
   一以上を当該経路の分岐部分のうちに設けておき、 酸化触媒層の温度または同層のすぐ下流のガスの温度を
   検知し、その温度が好ましい範囲内になるように各分岐
   部分のガス流量を調整することを特徴とするディーゼル
   機関の排ガス浄化方法。
2. 【請求項２】 ディーゼル機関の排ガス中から油分を除
   去する排ガス浄化装置であって、 排ガスの経路に複数の酸化触媒層を配置して、それらの
   一以上を当該経路の分岐部分のうちに設け、 酸化触媒層の温度または同層のすぐ下流のガスの温度を
   検知する温度検知手段を設けるとともに、その検知温度
   に応じて当該酸化触媒層を通るガス流量を変更する流量
   制御弁を分岐部分のいずれかに設けたことを特徴とする
   ディーゼル機関の排ガス浄化装置。
3. 【請求項３】 複数に分岐した排ガスの経路のうち二以
   上の分岐部分のそれぞれに、上記の酸化触媒層および温
   度検知手段を内蔵するサイレンサを設けたことを特徴と
   する請求項２に記載のディーゼル機関の排ガス浄化装
   置。
4. 【請求項４】 粒状濾過材を有する捕集部と捕集した煤
   塵を焼却する焼却部とを含む煤塵除去手段を、上記酸化
   触媒層の上流側に配置したことを特徴とする請求項２ま
   たは３に記載のディーゼル機関の排ガス浄化装置。
5. 【請求項５】 低沸点燃料を気化させて供給する気化・
   供給手段を、上記各酸化触媒層の上流側に接続したこと
   を特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のディーゼ
   ル機関の排ガス浄化装置。