KR101946747B1 - 배출 가스 정화장치 - Google Patents

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Abstract

실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)는 통형 케이싱부(74)의 내부에 배치된 NOx 촉매(75)에 부착된 매진을 가압 공기를 분사하여 제거하는 기능을 갖추고 있다. NOx 촉매(75)보다 상류측 케이싱부(74)의 측벽에 배치되고, 가압 공기를 케이싱부(74) 내에 분사하여 충격파를 발생시키는 복수의 공기 분사 노즐(82)를 구비하고, 각 공기 분사 노즐(82)이 하나씩 순차적으로 소정의 시간 간격을 두고, 시간 t1 동안, 동일 유량의 가압 공기를 분사한다.

Description

배출 가스 정화장치
본 발명의 실시형태는 내연기관의 배출 가스 정화장치에 관한 것이다.
내연기관으로부터의 배출 가스에는 이산화탄소, 질소 산화물 및 입자상 물질 등이 포함된다. 이들 중에서도 질소 산화물(이하, NOx라고 함)은 인체에 유해하고, 또한 산성비의 원인이 된다. 그 때문에, 내연기관의 배기경로에는 배출 가스로부터 NOx를 제거하는 배출 가스 정화장치가 구비되는 경우가 있다.
현재, NOx를 제거하는 배출 가스 정화장치에서는 일반적으로 환원제에 요소나 암모니아를 사용한 선택 촉매 환원법(이하, SCR법)이 채용되고 있다. 이 SCR법에서는 Ti 등의 산화물의 담체에 V나 Cr 등의 활성 성분을 담지시킨 재료로 이루어지는 벌집 구조의 NOx 촉매가 사용된다.
환원제에 요소수를 사용하는 경우, 요소수는 NOx 촉매의 상류측에서 분사된 배출 가스의 열로 가수분해되어 암모니아가 된다. 그리고, NOx 촉매와 접촉시킴으로써 암모니아가 NOx에 작용하여 NOx를 무해한 질소와 물로 분해한다.
여기에서, 상기한 벌집 구조의 NOx 촉매는 다수의 관통 구멍을 갖는다. 그 때문에, 배출 가스가 이 관통 구멍을 통과할 때, 배출 가스에 포함되는 매진(煤塵)이 NOx 촉매에 부착되어 구멍을 폐색하여 환원 반응이 저하되는 경우가 있다. 그래서, NOx 촉매에 가압 공기를 분사하여, NOx 촉매에 부착된 매진(soot)을 제거하는 기술이 검토되고 있다.
NOx 촉매에 부착된 매진을 제거하는 종래의 배출 가스 정화장치로서, 예를 들어 5 분 ~ 10 분간 연속하여 가압 공기를 분사하는 장치나 예를 들어, 수 분 간격으로 5 초 ~ 10 초간, 간헐적으로 가압 공기를 분사하는 장치가 검토되고 있다. 또한, 가압 공기의 분사 속도는 예를 들어, 20 m/s ~ 40 m/s 정도이다. 이와 같이 분사된 가압 공기를 NOx 촉매에 부착된 매진에 충돌시켜 매진을 제거하는 경우, 분사 시간이 길수록 제거율이 높아진다.
일본 공개특허 소59-129320 호 공보
상기한 종래의 배출 가스 정화장치에서는 분사된 가압 공기를 NOx 촉매에 부착된 매진에 충돌시킴으로써 매진을 제거하기 위해, 많은 공기량을 필요로한다. 또한, 제거율을 높이기 위해서는 가압 공기의 분사 시간을 길게 할 필요가 있으므로 더 많은 공기량이 필요해진다.
또한, 동량의 가압공기를 동시에 분사하는 공기 분사 노즐을 복수 구비하는 경우에는 분사시에 많은 공기량이 필요해진다. 이 경우, 공기 분사 노즐수의 증가에 따라 사용되는 공기량도 증가한다.
이와 같이, 종래의 배출 가스 정화장치는 분사시에서 많은 공기량을 필요로 하므로, 큰 능력을 갖는 공기원이 사용되고 있다. 그 때문에, 공기원은 대형화된다. 예를 들어, 선박에 탑재되는 배출 가스 정화장치에 있어서는, 공기원인 컴프레서, 에어 탱크, 감압 밸브 등이 대형화된다. 적재량이 한정된 선박에서는 공기원의 대형화에 의해 운반물의 적재량이 삭감된다. 또한, 종래의 배출 가스 정화장치에서는 분사시에 많은 공기량을 필요로 하므로, 공기의 배관 계통이 대구경이 된다. 그 때문에, 적재량이 한정된 선박에서는 운반물의 적재량의 삭감이나 설비 비용의 증가로 이어진다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 분사하는 가압 공기의 공기원의 소능력화가 도모되고, 또한 NOx 촉매에 부착된 매진을 적확하게 제거할 수 있는 배출 가스 정화장치를 제공하는 것이다.
실시형태의 배출 가스 정화장치는 통형 케이싱의 내부에 배치된 촉매에 부착된 매진을, 가압 공기를 분사하여 제거하는 기능을 갖추고 있다. 그리고, 배출 가스 정화장치는 상기 케이싱의 측벽에 배치되고, 가압 공기를 상기 케이싱 내에 분사하여 충격파를 발생시키는 복수의 공기 분사 노즐을 구비하고, 각 상기 공기 분사 노즐이 하나씩 순차적으로 소정의 시간 간격을 두고, 시간 t1 동안, 동일 유량의 가압 공기를 분사한다.
본 발명에 의하면, 분사하는 가압 공기의 공기원의 소능력화를 도모하고, 또한 NOx 촉매에 부착된 매진을 적확하게 제거할 수 있다.
도 1은 실시형태의 배출 가스 정화장치를 구비하는 선박의 개요를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 실시형태의 배출 가스 정화장치를 구비하는 배기 계통의 전체 구성을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 B-B 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 실시 형태의 배출 가스 정화장치의 사시도이다.
도 6은 실시 형태의 배출 가스 정화장치의 부하율마다의 차압의 경시 변화를 도시한 도면이다.
도 7은 실시 형태의 배출 가스 정화장치의 배기 유속과 차압의 저하율의 관계를 도시한 도면이다.
도 8은 실시 형태의 배출 가스 정화장치의 차압 상승량과 탈질률 저하율의 관계를 도시한 도면이다.
도 9는 실시 형태의 배출 가스 정화장치의 각 초기 차압에서의 기준 차압 상승량을 도시한 도면이다.
도 10은 실시 형태의 배출 가스 정화장치에서의 표준 모드의 가압 공기의 분사 시퀀스를 도시한 도면이다.
도 11은 종래의 배출 가스 정화장치에서의 표준 모드의 가압 공기의 분사 시퀀스를 도시한 도면이다.
도 12는 실시 형태의 배출 가스 정화장치에서의 촉매 반응부 내에서의 수트블로우 처리의 형태를 도시한 개념도이다.
도 13은 실시 형태의 배출 가스 정화장치에 있어서, 매진이 부착된 NOx 촉매의 사진을 나타내는 도면이다.
도 14는 실시 형태의 배출 가스 정화장치에 있어서, 표준 모드의 기본 시퀀스를 1 회 실시한 후의 NOx 촉매의 사진을 나타내는 도면이다.
도 15는 종래의 배출 가스 정화장치에 있어서, 종래의 수트블로우 처리를 실시한 후의 NOx 촉매의 사진을 나타내는 도면이다.
도 16은 실시 형태의 배출 가스 정화장치의 수트블로어부의 수트블로우 제어를 설명하기 위한 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 17은 실시 형태의 배출 가스 정화장치의 수트블로어부의 수트블로우 제어를 설명하기 위한 플로우차트를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
(선박(1)의 개요)
도 1은 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)를 구비하는 선박(1)의 개요를 나타낸 도면이다. 또한, 여기에서는 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)를 선박(1)에 탑재된 디젤 발전기(24)에 적용한 일례를 나타내고 있다.
우선, 도 1을 참조하여 선박(1)의 개요에 대해 설명한다. 선박(1)은 선체(2)와, 선체(2)의 선미측에 설치한 캐빈(3)(선교)과, 캐빈(3)의 후방에 배치된 퍼넬(4)(연돌)과, 선체(2)의 후방 하부에 설치된 프로펠러(5) 및 키(6)를 구비하고 있다. 이 경우, 선미측의 선저(7)에 스케그(8)를 일체 형성하고 있다. 이 스케그(8)에는 프로펠러(5)를 회전 구동시키는 추진축(9)이 축 지지되어 있다.
선체(2)내의 선수측 및 중앙부에는 복수로 구획된 선창(10)이 설치되어 있다. 또한, 선체(2)내의 선미측에는 기관실(11)이 설치되어 있다.
기관실(11)에는 프로펠러(5)의 구동원인 주엔진(21)(예를 들어, 디젤 엔진)과, 감속기(22)와, 선체(2)내의 전기 계통에 전력을 공급하기 위한 발전 장치(23)가 배치되어 있다. 프로펠러(5)는 주엔진(21)으로부터 감속기(22)를 경유한 회전 동력에 의해 회전 구동된다.
기관실(11)의 내부는 상갑판(13), 제2 갑판(14), 제3 갑판(15) 및 내저판(16)에 의해 상하로 구획되어 있다. 여기에서는 기관실(11)의 최하단의 내저판(16) 상에 주엔진(21) 및 감속기(22)를 구비하고, 기관실(11)의 중간에 제3 갑판 (15) 상에 발전 장치(23)를 구비하고 있다.
(발전 장치(23)의 배기 계통의 개요)
다음에 발전 장치(23)의 배기 계통의 개요에 대해 설명한다.
도 2는 도 1의 A-A 단면을 도시한 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 발전 장치(23)는 복수의 디젤 발전기(24)를 구비한다. 또한, 여기에서는 디젤 발전기(24)를 3기 구비한 일례를 나타내고 있다. 디젤 발전기(24)는 발전용 엔진(25)과, 발전용 엔진(25)의 구동에 의해 발전하는 발전기(26)를 구비한다. 또한, 여기에서는 발전용 엔진(25)으로서 디젤 엔진이 사용된 일례가 개시되어 있다. 또한, 이하에서 상류측이라는 것은 유체의 흐름 방향에서의 상류측을 나타내고, 하류측이라는 것은 유체의 흐름 방향에서의 하류측을 나타낸다.
디젤 발전기(24)는 기본적으로 선체(2) 내의 필요 전력량에 대응하여 효율적으로 가동된다. 예를 들어, 대량의 전력을 소비하는 출입항시 등에는 모든 디젤 발전기(24)를 가동시킨다. 한편, 비교적 전력 소비가 적은 정박시 등에는 임의의 대수의 디젤 발전기(24)를 가동시킨다. 각 발전기(26)의 작동에 의해 발생한 발전 전력은 선체(2)내의 전기 계통에 공급된다.
각 발전용 엔진(25)의 배기경로(30)는 도 2에 도시한 바와 같이, 퍼넬(4)까지 연장되고, 외부에 직접 연통되어 있다. 배기 경로(30)는 예를 들어, 하나의 발전용 엔진(25)에 대하여 하나 구비된다. 여기에서는 3 기의 발전용 엔진(25)을 구비하므로, 배기 경로(30)는 3 개 구비된다. 또한, 각 배기 경로(30)는 동일한 구성이다.
배기 경로(30)는 예를 들어, 퍼넬(4)까지 연장되는 바이패스 경로(31)와, 바이패스 경로(31)의 중도부로부터 분기된 메인 경로(32)와, 바이패스 경로(31)와 메인 경로(32)를 병설하여 구비하는 복합 케이싱(33)을 각각 구비한다. 또한, 배기 경로(30)는 복합 케이싱(33) 내의 하류측에 형성된, 바이패스 경로(31)와 메인 경로(32)가 합류되는 배기 출구부를 구비한다. 또한, 배기 출구부에 대해서는 후술한다. 또한, 배기 경로(30)는 배기 출구부로부터 퍼넬(4)까지 연장되는 합류 경로(34)를 구비한다.
복합 케이싱(33)은 발전용 엔진(25)을 배치한 제3 갑판(15)보다 상방에 배치되어 있다. 또한, 복합 케이싱(33)의 구성에 대해서는 후에 상세하게 설명한다.
또한, 발전용 엔진(25)으로부터 복합 케이싱(33)까지의 배기경로(30)는 예를 들어, 원통형의 배관으로 구성되어 있다. 또한, 복합 케이싱(33)보다도 하류측의 합류 경로(34)도, 예를 들어 원통형의 배관으로 구성되어 있다.
(배출 가스 정화장치(50)의 구성)
다음에, 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)의 구성에 대해 설명한다.
도 3은 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)를 구비하는 배기 계통의 전체 구성을 모식적으로 도시한 도면이다. 도 4는 도 3의 B-B 단면을 나타내는 도면이다. 도 5는 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)의 사시도이다.
여기에서, 우선 배출 가스 정화장치(50)를 구비하는 복합 케이싱(33)의 구성에 대해 설명한다. 복합 케이싱(33)은 예를 들어, 내열 금속 재료로 이루어지는 각진 통형으로 구성된다. 복합 케이싱(33)은 전술한 바와 같이, 바이패스 경로(31)와 메인 경로(32)를 병설하여 구비한다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 복합 케이싱(33) 내에는 배출 가스가 흐르는 방향을 따라 연장되는 칸막이판(40)을 배치하고 있다. 이 칸막이판(40)에 의해 복합 케이싱(33) 내가 바이패스 경로(31)측과 메인 경로(32)측으로 구획되어 있다. 그리고, 도 4에 도시한 바와 같이, 바이패스 경로(31) 및 메인 경로(32) 모두, 유로단면이 직사각형(사각형)의 통로를 구성한다. 구체적으로는 도 4에 도시한 바와 같이, 복합 케이싱(33)의 외곽을 구성하는 외곽 케이싱(33a)의 일부와 칸막이판(40)에 의해, 바이패스 경로(31)를 형성하는 케이싱부(76)와, 메인 경로(32)를 형성하는 케이싱부(74)를 구성한다. 또한, 복합 케이싱(33)내의 메인 경로(32), 즉 케이싱부(74)내에는 배출 가스 정화장치(50)가 구비되어 있다.
칸막이판(40)의 상류측 단부는 도 3에 도시한 바와 같이, 바이패스 경로(31)의 메인측 도입관(41)과 메인 경로(32)의 바이패스측 도입관(42)이 고정된 복합 케이싱(33)의 상류측 단면(43)에 고정 부착되어 있다. 바이패스측 도입관(42)의 하류측의 메인 경로(32)는 하류측으로 감에 따라서 단면적이 증가하는 확개 형상(디퓨저 형상)으로 형성되어 있다.
한편, 칸막이판(40)의 하류측 단부는 복합 케이싱(33) 내의 하류측에 형성된, 바이패스 경로(31)와 메인 경로(32)가 합류하는 배기 출구부(44) 내에 중단되어 있다. 그리고, 배기 출구부(44)측의 메인 경로(32)는 하류측으로 감에 따라서 단면적이 감소되는 끝이 오므라드는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 또한, 배기 출구부(44)는 합류 경로(34)와 연결된 도출관(45)을 구비한다.
여기에서 배출 가스를 바이패스 경로(31) 또는 메인 경로(32)에 흐르게 하기 위한 전환은 제1 개폐 밸브(36) 및 제2 개폐 밸브(37)에 의해 실시된다. 제1 개폐 밸브(36)는 도 3에 도시한 바와 같이, 메인 경로(32)와ㅡ이 분기보다 하류측의 바이패스 경로(31)에 구비되어 있다. 또한, 제1 개폐 밸브(36)는 복합 케이싱(33)보다 상류측에 설치된다. 제2 개폐 밸브(37)는 분기부 근방의 메인 경로(32)에 구비되어 있다. 또한, 제2 개폐 밸브(37)는 예를 들어, 요소수 분사 노즐(51)보다도 상류측에 설치된다.
제1 개폐 밸브(36), 제2 개폐 밸브(37)는 서로 연동하여 개폐 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는 제1 개폐 밸브(36), 제2 개폐 밸브(37)는 제2 개폐 밸브 (37)가 개방 상태일 때 제1 개폐 밸브(36)가 폐쇄 상태가 되고, 제2 개폐 밸브(37)가 폐쇄 상태일 때 제1 개폐 밸브(36)가 개방 상태가 되도록 구성되어 있다.
이에 의해, 제2 개폐 밸브(37)가 개방 상태이고, 또한 제1 개폐 밸브(36)가 폐쇄 상태인 경우, 배출 가스를 배출 가스 정화장치(50)에 공급하는 경로가 구성된다(도 3의 상태). 한편, 제2 개폐 밸브(37)가 폐쇄 상태이고, 또한 제1 개폐 밸브 (36)가 개방 상태인 경우, 배출 가스가 배출 가스 정화장치(50)에서 정화되지 않고 외부(대기)로 방출되는 경로가 구성된다.
계속해서, 배출 가스 정화장치(50)에 대해서 설명한다.
배출 가스 정화장치(50)는 발전기(26)를 구동하는 발전용 엔진(25)으로부터 배출되는 배출 가스를 정화하는 것이다. 또한, 배출 가스 정화장치(50)는 수트블로어부를 구비하고 있다. 이 수트블로어부는 촉매 반응부(70)의 NOx 촉매(75)에 부착된 매진을 가압 공기를 분사하여 제거하는 것이다. 또한, NOx 촉매(75)는 복합 케이싱(33)내의 메인 경로(32)에 구비된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 배출 가스 정화장치(50)는 주로 메인 경로(32)에 설치되어 있다. 배출 가스 정화장치(50)는 요소수 분사 노즐(51), 요소 공급 유로(52), 요소수 탱크(59), 제1 공기 공급 유로(53), 가압 공기 공급 펌프(54)(컴프레서), 에어 탱크(55), 요소용 공기 밸브(56), 요소수 공급 펌프(57), 전환 밸브(58), 촉매 반응부(70), 수트블로어부(80), 차압 센서(60), 배출 가스 온도센서(61)를 구비한다.
또한, 배출 가스 정화장치(50)는 예를 들어, 제어 장치(90), GPS(전지구측위시스템) 장치(91), 알림 장치(92), ECU(Engine Control Unit)(93)를 구비한다. 또한, 배출 가스 정화장치(50)는 예를 들어, 요소수 분사 노즐(51)과 복합 케이싱(33) 사이에 믹서(35)를 구비한다.
요소수 분사 노즐(51)은 요소수를 메인 경로(32)의 내부에 공급하는 것이다. 요소수 분사 노즐(51)은 관형상 부재로 구성되어 있다. 요소수 분사 노즐(51)은 촉매 반응부(70)보다도 상류측에 설치된다. 구체적으로는 요소수 분사 노즐(51)은 예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이 믹서(35)보다도 상류측의 메인 경로(32)의 내부에 배치된다. 요소수 분사 노즐(51)에는 요소수의 유로인 요소 공급 유로(52)가 접속되어 있다. 또한, 요소수 분사 노즐(51)에는 가압 공기의 유로인 제1 공기 공급 유로(53)가 접속되어 있다. 또한, 에어 탱크(55)의 하류측에서 가압 공기의 유로는 제1 공기 공급 유로(53)와, 후술하는 제2 공기 공급 유로(85)로 분기되어 있다.
가압공기 공급펌프(54)는 가압 공기를 공급하는 것이다. 가압공기 공급펌프(54)는 예를 들어 공기를 가압(압축)하여 공급한다. 가압공기 공급펌프(54)는 에어 탱크(55)(리저버 탱크(81))의 압력이 소정의 압력을 하회한 경우, 공기를 에어 탱크(55)(리저버 탱크(81))에 공급한다. 그리고, 에어 탱크(55)(리저버 탱크( 81))의 압력이 소정의 압력에 도달하면, 가압공기 공급펌프(54)는 정지된다. 또한, 가압공기 공급펌프(54)는 특별히 한정되는 것이 아니라, 에어 탱크(55)(리저버 탱크(81))의 압력을 소정의 압력으로 유지할 수 있는 것이면 좋다.
요소용 공기밸브(56)는 가압 공기의 유로를 연통 또는 차단하는 것이다. 요소용 공기밸브(56)는 제1 공기 공급 유로(53)에 설치된다. 요소용 공기 밸브(56)는 예를 들어, 전자 밸브 등으로 구성된다. 요소용 공기 밸브(56)가 제1 공기 공급 유로(53)를 연통 상태로 함으로써, 요소수 분사 노즐(51)에 가압 공기가 공급된다.
요소수 공급 펌프(57)는 요소수를 공급하는 것이다. 요소수 공급 펌프(57)는 요소 공급 유로(52)에 설치된다. 요소수 공급 펌프(57)는 요소수 탱크(59)의 요소수를 소정의 유량으로 요소 공급 유로(52)를 통하여 요소수 분사 노즐(51)에 공급한다.
전환 밸브(58)는 요소 공급 유로(52)를 차단 또는 연통하는 것이다. 전환 밸브(58)는 요소 공급 유로(52)의 요소수 공급 펌프(57)의 하류측에 설치된다. 전환 밸브(58)는 예를 들어, 전자 밸브로 구성된다. 전환 밸브(58)가 요소 공급 유로(52)를 연통 상태로 함으로써, 요소수 분사 노즐(51)에 요소수가 공급된다.
촉매 반응부(70)는 NOx 촉매(75)에 의해 배출 가스 중의 NOx를 선택 환원하는 것이다. 촉매 반응부(70)는 복합 케이싱(33) 내의 메인 경로(32)에 구비된다. 촉매 반응부(70)는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 통 형상의 케이싱부(74)와, 이 케이싱부(74)의 내부에 배치된 NOx 촉매(75)를 구비한다. 또한, 케이싱부(74)는 배출 가스의 흐름 방향으로 연장된 복합 케이싱(33) 내의 메인 경로(32)의 일부도 구성하고 있다. 이 케이싱부(74)는 예를 들어, 각진 통형으로 구성된다.
케이싱부(74)에는 예를 들어, 상류측부터 차례로, 배출 가스의 흐름 방향으로, 제1 NOx 촉매(71), 제2 NOx 촉매(72), 제3 NOx 촉매(73)가 소정의 간격으로 배치되어 있다. 케이싱부(74)는 그 내부에 제1 NOx 촉매(71), 제2 NOx 촉매(72) 및 제3 NOx 촉매(73)를 밀폐 가능하고 또한 착탈 가능하게 구성되어 있다. 또한, 여기에서는 3 단의 NOx 촉매를 구비한 일례를 나타냈지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니다. NOx 촉매는 예를 들어, 1 단이어도 좋고, 복수단이어도 좋다.
NOx 촉매(75)는 예를 들어 알루미나, 지르코니아, 바나디아/티타니아 또는 제올라이트 등의 금속을 함유하는 재료로 형성되어 있다. NOx 촉매(75)는 다수의 관통 구멍이 형성된 벌집 구조를 갖는 대략 직방체로 구성되어 있다. NOx 촉매(75)는 관통 구멍의 축 방향이 배기의 흐름 방향과 일치하도록 케이싱부(74)의 내부에 배치되어 있다. 그 때문에, 케이싱부(74)의 상류측으로부터 공급되는 배출 가스는 제1 NOx 촉매(71), 제2 NOx 촉매(72), 제3 NOx 촉매(73)의 순으로 각 NOx 촉매(75)의 관통 구멍을 통과하여 흐르고, 촉매 반응부(70)로부터 배기 출구부(44)로 배출된다.
수트블로어부(80)는 가압 공기를 분사하여 충격파를 발생시키고, NOx 촉매 (75)에 부착된 매진을 제거하는 것이다. 수트블로어부(80)는 공기 분사 노즐(82), 분사 밸브(83), 압력 제어 밸브(84) 및 제2 공기 공급 유로(85)를 구비한다.
공기 분사 노즐(82)은 케이싱부(74)내에 가압 공기를 분사하여 충격파를 발생시키는 것이다. 이 공기 분사 노즐(82)은 예를 들어, 무지향성 노즐로 구성되어 있다. 다시 말하면, 공기 분사 노즐(82)의 출구로부터 발생하는 충격파는 지향성이 없다. 그 때문에, 공기 분사 노즐(82)의 출구로부터 상하 좌우 등의 모든 방향으로 균일하게 충격파가 전파된다.
공기 분사 노즐(82)은 예를 들어, 가장 상류측의 제1 NOx 촉매(71)보다 상류 측의 케이싱부(74)의 측벽에 배치된다. 예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 각진 통형으로 구성된 케이싱부(74)의 하나의 측벽에, 케이싱부(74)를 삽입 통과하도록 배치되어 있다. 여기에서는 복수의 공기 분사 노즐(82)이 케이싱부(74)의 하나의 측벽의 폭 방향으로, 예를 들면 등간격으로 배치되어 있다. 이 때, 각 공기 분사 노즐(82)의 분사구의 방향은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 동일한 방향으로 향하게 되어 있는 것이 바람직하다. (? 공기 분사 노즐(82)의 분사구의 방향은 예를 들면, 배출 가스가 흐르는 방향에 수직인 방향으로 할 수 있다.)
이와 같이, 공기 분사 노즐(82)은 케이싱부(74)의 측벽에 배치되므로 공기 분사 노즐(82)을 측벽에서 후방으로 인출하여 분리할 때, 케이싱부(74)의 측벽의 후방에 큰 공간은 필요로 하지 않는다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 공기 분사 노즐(82)은 가압 공기의 유로인 제2 공기 공급 유로(85)를 통하여 리저버 탱크(81)에 접속되어 있다. 또한, 리저버 탱크(81)는 이격된 위치에 배치되어 있는 에어 탱크(55)에 접속되어 있다.
분사 밸브(83)는 가압 공기의 유로를 연통 또는 차단하는 것이다. 분사 밸브(83)는 파일럿 에어에 의한 전자식 개폐 밸브로 구성되어 있다. 분사 밸브(83)는 공기 분사 노즐(82)에 접속되어 있는 제2 공기 공급 유로(85)에 설치된다. 분사 밸브(83)는 리저버 탱크(81)로부터 공기 분사 노즐(82)로 가압 공기를 공급할지의 여부를 전환할 수 있도록 구성되어 있다.
본 실시 형태에서는 복수의 공기 분사 노즐(82)을 하나씩 작동시키기 위해, 분사 밸브(83)는 각 공기 분사 노즐(82)에 대하여 하나씩 구비된다. 또한, 분사 밸브(83)가 제2 공기 공급 유로(85)와 공기 분사 노즐(82)을 연통시킴으로써, 공기 분사 노즐(82)에 가압 공기가 공급된다.
압력 제어 밸브(84)는 가압 공기의 압력을 변경하는 것이다. 압력 제어 밸브(84)는 도 3에 도시한 바와 같이, 예를 들면, 리저버 탱크(81)보다 상류측에서, 또한 제1 공기 공급 유로(53)와 제2 공기 공급 유로(85)의 분기부보다 하류측의 제2 공기 공급 유로(85)에 설치된다. 압력 제어 밸브(84)는 제어 장치(90)로부터의 신호에 의해, 리저버 탱크(81)내의 가압 공기의 압력을 변경 가능하다. 이에 의해, 수트블로어부(80)에서는 예를 들어, NOx 촉매(75)의 상태에 따라 가압 공기의 압력을 변경하는 것도 가능하다.
제2 공기 공급 유로(85)는 가압 공기를 공급하는 것이다. 제2 공기 공급 유로(85)는 리저버 탱크(81)와 공기 분사 노즐(82)을 접속하고 있다. 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 제2 공기 공급 유로(85)는 예를 들어, 블로우 배관(85a)과, 이 블로우 배관(85a)으로부터 분기한 노즐 배관(85b)을 구비한다.
블로우 배관(85a)은 리저버 탱크(81)와 직결된 배관이다. 이 블로우 배관(85a)에는 압력 제어 밸브(84)가 개재한다. 노즐 배관(85b)은 각 공기 분사 노즐(82)에 가압 공기를 공급하는 배관이다. 그 때문에, 노즐 배관(85b)은 공기 분사 노즐(82)의 수에 따라 설치된다. 도 5에 도시한 바와 같이, 각 노즐 배관(85b)에는 각각 분사 밸브(83)가 개재된다. 노즐 배관(85b)의 하류단에는 공기 분사 노즐(82)이 부착된다.
종래형에서의 블로우 배관에서는 복수의 노즐 배관에 공급되는 가압 공기의 유량을 담보할 필요가 있으므로, 배관 직경은 노즐 배관의 배관 직경보다도 크다. 이에 대하여, 본 실시 형태에서의 블로우 배관(85a)의 배관 직경은 노즐 배관(85b)의 배관 직경과 동등하다.
여기에서, 도 5에 도시한 바와 같이, 노즐 배관(85b)은 예를 들어, 분사 밸브(83)가 개재하는 위치에서 굴곡되어 케이싱부(74)의 측벽을 향하고 있다. 한편,이 굴곡부보다 상류측의 노즐 배관(85b)이나 블로우 배관(85a)은 굴곡부보다도 하류측의 노즐 배관(85b)의 배관 방향과는 다른 방향으로 배관되어 있다. 즉, 굴곡부보다 상류측의 노즐 배관(85b)이나 블로우 배관(85a)은 케이싱부(74)의 측벽에 대하여 수직인 방향으로 배관되어 있지 않다. 이와 같이, 제2 공기 공급 유로(85)가 배관 됨으로써 공기 분사 노즐(82)을 측벽으로부터 후방으로 인출하여 분리할 때, 케이싱부(74)의 측벽의 후방에 큰 공간은 불필요해진다.
차압 센서(60)는 도 3에 도시한 바와 같이, 촉매 반응부(70)의 상류측의 배출 가스 압력과 촉매 반응부(70)의 하류측의 배출 가스 압력의 차압(ΔP)을 검출하는 것이다. 차압 센서(60)는 상류측 압력 검지부(60a)와 하류측 압력 검지부(60b)를 구비한다. 상류측 압력 검지부(60a)는 촉매 반응부(70)의 상류측에 배치되고, 하류측 압력 검지부(60b)는 촉매 반응부(70)의 하류측에 배치되어 있다. 즉, 차압 센서(60)는 제1 NOx 촉매(71)의 상류측의 배출 가스 압력과 제3 NOx 촉매(73)의 하류측의 배출 가스 압력의 차압(ΔP)을 검출한다. 이 차압 센서(60)를 구비함으로써 차압(ΔP)의 값으로부터 NOx 촉매(75)의 관통 구멍의 폐색의 유무나 그 정도를 검출할 수 있다.
배출 가스 온도센서(61)는 배출 가스 온도(T)를 검출하는 것이다. 배출 가스 온도센서(61)는 예를 들면, 바이패스 경로(31)(예를 들어, 발전용 엔진(25)의 직하류의 바이패스 경로(31)의 입구)에 배치된다. 배출 가스 온도센서(61)를 구비함으로써, 발전용 엔진(25)에서 연소된 직후의 배출 가스 온도(T)를 검출할 수 있다.
ECU(93)는 발전용 엔진(25)을 제어하는 것이다. ECU(93)는 예를 들어, CPU, ROM, RAM, HDD 등이 버스로 접속되는 구성이어도 좋고, 또는 원칩의 LSI 등으로 이루어진 구성이어도 좋다. ECU(93)는 예를 들어, 엔진 회전 속도(N) 및 연료 분사량 F에 대한 정보를 취득하는 것이 가능하다.
알림 장치(92)는 배출 가스 정화장치(50)의 상태를 조작자에게 알리는 것이다. 알림 장치는 예를 들어, 제어 장치(90)가 저장되어 있는 제어반에 설치된다. 알림 장치(92)는 배출 가스 정화장치(50)의 상태를 나타내는 표시 화면이나, 경보음을 발하는 스피커 및 경보의 발령을 정지시키는 스위치 등을 구비한다.
제어 장치(90)는 요소용 공기 밸브(56), 요소수 공급 펌프(57), 전환 밸브(58), 분사 밸브(83), 압력 제어 밸브(84), 제1 개폐 밸브(36) 및 제2 개폐 밸브(37) 등을 제어한다. 제어 장치(90)에는 요소용 공기 밸브(56), 요소수 공급 펌프(57), 전환 밸브(58), 분사 밸브(83), 압력 제어 밸브(84), 제1 개폐 밸브(36) 및 제2 개폐 밸브(37) 등을 제어하기 위한 다양한 프로그램이나 데이터, 배기의 규제 구역을 산출하는 규제 구역 맵(M1), 엔진 회전 속도(N), 연료 분사량(F), 발전기 출력 및 배출 가스 온도(T)에 기초하여 배기 유속을 산출하는 배기 유속 맵(M2), 각 배기 유속에서의 초기 상태에서의 촉매 반응부(70)의 차압인 초기 차압(ΔPi)을 산출하는 초기 차압 맵(M3)이 저장되어 있다. 또한, 제어 장치(90)에는 각 초기 차압(ΔPi)에서 촉매의 경년 열화에 의한 교환 등이 필요한 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1)과, 통상의 소정 조건에서의 수트블로우 처리와는 다른 조건이며, 또한 세정 효과가 높은 수트블로우 처리가 필요한 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2)을 산출하는 기준 차압 상승량 맵(M4) 등이 저장되어 있다.
제어 장치(90)는 CPU, ROM, RAM, HDD 등이 버스로 접속되는 구성이어도 좋고, 또는 원칩의 LSI 등으로 이루어진 구성이어도 좋다. 또한, 제어 장치(90)는 발전용 엔진(25)을 제어하는 ECU(93)와 일체적으로 구성되어도 좋다.
여기서, 제어 장치(90)의 제어의 일례를 다음에 나타낸다.
제어 장치(90)는 요소용 공기 밸브(56)의 솔레노이드에 접속되어, 요소용 공기 밸브(56)의 개폐를 제어한다. 제어 장치(90)는 요소수 공급 펌프(57)의 구동 모터에 접속되어, 요소수 공급 펌프(57)의 운전 상태를 제어한다. 즉, 제어 장치(90)는 요소수 공급 펌프(57)의 운전 상태를 제어함으로써 배출 가스에 첨가하는 요소수의 첨가량을 임의로 변경할 수 있다. 제어 장치(90)는 전환 밸브(58)에 접속되어, 전환 밸브(58)의 개폐를 제어한다.
제어 장치(90)는 분사 밸브(83)에 접속되어, 분사 밸브(83)의 개폐를 제어한다. 제어 장치(90)는 압력 제어 밸브(84)에 접속되어, 압력 제어 밸브(84)의 개폐를 제어한다. 제어 장치(90)는 차압 센서(60)에 접속되어, 차압 센서(60)가 검출하는 촉매 반응(70)의, 상류측의 배출 가스 압력과 하류측의 배출 가스 압력의 차압(ΔP)에 대한 신호를 취득한다.
제어 장치(90)는 제1 개폐 밸브(36), 제2 개폐 밸브(37)에 접속되어, 제1 개폐 밸브(36), 제2 개폐 밸브(37)의 개폐를 제어한다. 또한, 제어 장치(90)는 수동에 의한 제1 개폐 밸브(36), 제2 개폐 밸브(37)의 개폐 신호를 취득하고, 개폐 신호에 기초하여 제1 개폐 밸브(36), 제2 개폐 밸브(37)를 제어하는 것도 가능하다.
제어 장치(90)는 ECU(93)에 접속되어, ECU(93)가 취득하는 엔진 회전 속도(N) 및 연료 분사량(F)이나 발전용 엔진(25)에 관한 각종 정보를 각각 취득한다. 또한, 제어 장치(90)는 발전용 엔진(25)에 관한 각 정보를, ECU(93)를 통하지 않고 직접 취득할 수도 있다.
제어 장치(90)는 GPS 장치(91)에 접속되어, GPS 장치(91)가 검출한 위치를 취득한다. 또한, 제어 장치(90)는 입력 장치(도시하지 않음)에 접속되어, 입력 장치로부터 입력되는 목표 정화율 및 요소수의 농도에 대한 신호를 취득할 수도 있다. 또한, 목표 정화율 및 요소수의 농도의 정보를 미리 제어 장치(90)에 저장해 두어도 좋다. 제어 장치(90)는 알림 장치(92)에 접속되고, 배출 가스 정화장치(50)의 상태의 통지, NOx 촉매(75)의 이상 열화를 나타내는 촉매 이상 경보를 발한다.
(배기 유속(Ve), 기준 배기 유속(Vt), 차압(ΔP)과 초기 차압(ΔPi)의 차의 기준값의 설명)
여기서, 배출 가스 정화장치(50)에서는 산출한 배기 유속(Ve)과 기준 배기 유속(Vt)의 비교, 및 촉매 반응부(70)의 차압(ΔP)과 산출한 촉매 반응부(70)의 초기 차압(ΔPi)의 차의 기준값에 기초하여, 공기 분사 노즐(82)에 의한 가압 공기의 분사의 조건을 바꾼다.
여기에서는 배기 유속(Ve), 기준 배기 유속(Vt), 차압(ΔP)과 초기 차압(ΔPi)의 차의 기준값에 대해 설명한다.
우선, 배기 유속(Ve) 및 기준 배기 유속(Vt)에 대해서 설명한다. 도 6은 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)의 부하율 마다의 차압의 경시 변화를 나타내는 도면이다. 도 7은 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)의 배기 유속과 차압의 저하율의 관계를 도시한 도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 발전용 엔진(25)을 소정의 엔진 회전 속도(N)에서 부하율 100 % 및 부하율 75 %에서 운전한 경우, 촉매 반응부(70)의 차압 상승량(ΔP-ΔPi)은 운전 시간의 경과에 대하여 완만하게 증가한다.
한편, 발전용 엔진(25)을 소정의 엔진 회전 속도(N)에서 부하율 25 %로 운전한 경우, 촉매 반응부(70)의 차압 증가량(ΔP-ΔPi)은 부하율 100 % 및 부하율 75 %로 운전한 경우에 비해 급속히 증가한다. 여기에서, 촉매 반응부(70)의 차압(ΔP)은 NOx 촉매(75)에 매진이 부착되어 NOx 촉매(75)가 막힘으로써 상승한다.
즉, NOx 촉매(75)는 발전용 엔진(25)의 부하율(Wr)이 낮을수록 매진이 부착되기 쉽다. 이것은 발전용 엔진(25)의 부하율(Wr)이 낮은 경우에 배기 유속(Ve)이 내려가므로, 배기의 힘이 작용함으로써 NOx 촉매(75)로부터 제거되는 매진의 양이 감소되기 때문이다.
따라서, 도 7에 도시한 바와 같이, 배출 가스 정화장치(50)는 배기 유속(Ve)이 느릴수록(부하율(Wr)이 낮을수록), 수트블로우 처리에 의해 NOx 촉매(75)로부터 매진이 제거됨에 의한 촉매 반응부(70)의 차압(ΔP)의 저하율이 커진다. 이에 의해, 배출 가스 정화장치(50)는 수트블로우 처리에 의한 촉매 반응(70)의 차압(ΔP)의 저하율(α)이 소정값 이상이 되는 기준 배기 유속(Vt) 이하의 배기 유속(Ve)으로 수트블로우 처리를 실시함으로써, 효율적인 매진의 제거를 실시할 수 있다. 이와 같이, 기준 배기 유속(Vt)을 정하고, 수트블로우 처리를 실시하는 배기 유속(Ve)을 판정할 수 있다.
다음에, 촉매 반응부(70)의 차압(ΔP)과 산출한 촉매 반응부(70)의 초기 차압(ΔPi)의 차의 기준값에 대하여 설명한다.
도 8은 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)의 차압 상승량과 탈질률 저하율의 관계를 도시한 도면이다. 도 9는 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)의 각 초기 차압에서의 기준 차압 상승량을 나타내는 도면이다. 또한, 도 8에서는 소정의 엔진 회전 속도(N)에서의 각 부하율(Wr)에서의 차압(ΔP)의 상승량과 탈질률의 저하율을 나타내고 있다. 도 9는 각 초기 차압(ΔPi)에서의 제1 기준차압 상승량(ΔPt1)과 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2)을 나타낸 기준 차압 상승량 맵(M4)이다.
배출 가스 정화장치(50)는 발전용 엔진(25)의 부하율에 관계없이 장기적인 운전에 의해 NOx 촉매(75)의 잔류 매진이 퇴적된다. 이에 의해, 도 8에 도시한 바와 같이, 촉매 반응부(70)의 초기 차압(ΔPi)과 현상태의 차압(ΔP)의 차가 증가하고, 또한 탈질율이 저하된다. 그래서, 배출 가스 정화장치(50)에서는 임의의 배기 유속(Ve)에서의 촉매 반응(70)의 초기 차압(ΔPi)과 현상황의 차압(ΔP)의 차로부터 탈질률의 저하량을 추측한다.
이에 의해, 배출 가스 정화장치(50)에서는 각 부하율(Wr)에서 탈질률의 저하율이 소정값 β 이상이 되는 촉매 반응(70)의 초기 차압(ΔPi)과 현상황의 차압(ΔP)의 차의 기준값인 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1) 이상으로 판정했을 때, 촉매 교환이나 수동에 의한 청소를 실시한다. 이에 의해, 장기적인 운전에서도 NOx 촉매 (75)의 탈질률의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 배출 가스 정화장치(50)에서는 각 부하율(Wr)에 있어서 탈질률의 저하율이 소정값 γ 이상이 되는 촉매 반응부(70)의 초기 차압(ΔPi)과 현상태의 차압(ΔP)의 차의 기준값인 제2 기준차압 상승량(ΔPt2) 이상으로 판정했을 때, 통상의 수트블로우 처리(표준 모드)보다 세정 효과가 높은 수트블로우 처리(세정 모드)를 실시한다. 이에 의해, 장기적인 운전에 있어서도, NOx 촉매(75)의 탈질률의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 예를 들어, 배출 가스 정화장치(50)가 NOx 농도 센서 등을 구비하고 있는 경우, 각 부하율(Wr)에서 차압 상승량으로부터 산출한 탈질률의 저하율과 취득한 NOx 농도를 비교함으로써, NOx 촉매(75)의 이상 열화(도 8에서의 파선부분)을 검출할 수 있다.
따라서, 배출 가스 정화장치(50)에서는 각 초기 차압(ΔPi)에서의 NOx 촉매 (75)의 경년 열화에 의한 교환 등이 필요한 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1)과, 통상의 수트블로우 처리보다도 세정효과가 높은 수트블로우 처리가 필요한 제2 기준차압 상승량(ΔPt2)을, 정한 기준 차압 상승량 맵(M4)에 기초하여(도 9 참조), 초기 차압(ΔPi)과 차압 상승량(ΔP-ΔPi)으로부터 수트블로어부(80)의 제어 모드를 결정한다.
(수트블로어부(80)에서의 시퀀스의 설명)
다음에, 배출 가스 정화장치(50)의 수트블로우(80)에서의 시퀀스에 대해 설명한다.
도 10은 실시형태의 배출 가스 정화장치(50)에서의 표준모드의 가압공기의 분사 시퀀스를 도시한 도면이다. 도 11은 종래의 배출 가스 정화장치에서의 표준모드의 가압공기의 분사 시퀀스를 도시한 도면이다. 도 10 및 도 11에서 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 가압공기의 분사유량을 나타낸다.
또한, 도 10 및 도 11에는 4개의 공기 분사 노즐(82)을 구비했을 때의 분사 시퀀스가 개시되어 있다. 또한, 4개의 공기 분사 노즐(82)에 각각 ⅰ~ⅳ의 번호를 부여하고, 도 10 및 도 11에서는 모든 공기 분사 노즐(82)에서의 분사인 것을 명백하게 하고 있다. 예를 들어 도 10에서 ⅰ가 붙은 가압공기의 분사는 ⅰ가 부여된 공기 분사 노즐(82)에 의한 것임을 나타내고 있다.
한편, 비교를 위해 도시된, 종래의 분사 시퀀스에서는 4개의 공기 분사 노즐로부터 동시에 가압 공기가 분사되므로, 도 11에는 「ⅰ~ⅳ」로 나타내고 있다. 또한, 종래의 분사 시퀀스에서의 공기 분사 노즐은 실시형태의 배출 가스 정화장치(50)에서의 공기 분사 노즐(82)과 동일한 것이다. 또한, 종래 및 실시형태의 모든 분사 시퀀스에서도, 하나의 공기 분사 노즐로부터 분사되는 가압 공기의 유량은 동일하다.
여기에서, 표준 모드의 분사 스퀀스는 상술한 차압 상승량(ΔP-ΔPi)이 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1) 및 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2)보다 작고, 또한 배기 유속(Ve)이 기준 배기 유속(Vt)보다 작을 때 실행된다.
도 10에 도시한 바와 같이, 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)에서의 분사 시퀀스에서는 각 공기 분사 노즐(82)이 하나씩 순차적으로, 시간 t2의 간격으로 시간 t1 동안, 동일 유량의 가압 공기를 분사한다. 즉, 각 공기 분사 노즐(82)이 동시에 가압 공기를 분사하는 것은 아니다. 예를 들어, 하나의 공기 분사 노즐(82)이 가압 공기를 분사한 후, 시간 t2의 간격을 두고, 다른 다음 하나의 공기 분사 노즐(82)이 가압 공기를 분사한다.
그리고, 최후의 공기 분사 노즐(82)(여기에서는 ⅳ의 공기 분사 노즐(82))이 가압 공기를 분사한 후, 시간 t3의 동안, 모든 공기 분사 노즐(82)로부터도 가압 공기가 분사되지 않는다. 그리고, 시간 t3 경과 후, 다시 각 공기 분사 노즐(82)이 하나씩 순차, 시간 t2의 간격으로, 시간 t1의 동안, 동일 유량의 가압 공기를 분사한다.
여기에서, 최초의 공기 분사 노즐(82)(여기에서는 ⅰ의 공기 분사 노즐(82))의 분사 개시부터, 시간 t3 경과 후까지를 기본 시퀀스라고 부른다. 이 기본 시퀀스는 배출 가스가 배출 가스 정화장치(50)를 흐르기 시작 후, 또는 발전용 엔진(25)을 작동시킨 후부터 개시되고, 상기한 표준 모드의 조건을 만족하고 있는 동안은 반복 실행된다. 즉, 기본 시퀀스는 상기한 표준 모드의 조건을 만족하고 있는 동안은 NOx 촉매(75)에서의 매진의 퇴적량에 관계없이 반복 실행된다.
여기서 공기 분사 노즐(82)이 가압 공기를 분사하고 있는 시간인 시간 t1은 0.1 초 ~ 0.5 초이다. 여기에서, 시간 t1을 이 범위로 하는 것은, 가압공기의 소비량을 최소로 유지하고, 또한 매진의 제거에 유효한 충격파를 형성하기 위함이다.
시간 t2는 30 초 ~ 5 분이면 충분하고, 예를 들어 1 분 정도이다. 또한, 시간 t2는 이 시간에 한정되는 것은 아니다. 시간 t2는 예를 들어, 하나의 공기 분사 노즐(82)이 가압 공기를 분사한 후, 에어 탱크(55)(리저버 탱크(81))의 압력이 소정의 압력까지 상승하는 시간 등에서 임의로 설정된다.
시간 t3은 20 분 이상이면 충분하고, 예를 들어, 30 분 정도이다. 또한, 시간 t3은 이 시간에 한정되는 것은 아니다. 시간 t3은 예를 들어, NOx 촉매(75)에서의 매진의 퇴적량, 다시 말하면, 전술한 차압 상승량(ΔP-ΔPi)에 기초하여 설정된다.
여기에서, 표준 모드에서 1 회의 기본 시퀀스가 실행되면, 상술한 차압 상승량(ΔP-ΔPi)은 「0」이 된다. 그리고, 모든 공기 분사 노즐(82)로부터도 가압 공기가 분사되지 않는 시간 t3의 동안은, NOx 촉매(75)에 매진이 퇴적하고, 전술한 차압 상승량(ΔP-ΔPi)은 증가한다. 이 시간 t3 후에도 1 회의 기본 시퀀스에서 차압 증가량(ΔP-ΔPi)을 「0」으로 하는 것이 바람직하다. 그래서, 시간 t3은 예를 들어, 1회의 기본 시퀀스로 차압 상승량(ΔP-ΔPi)을 「0」으로 할 수 있는 차압 상승량이 될 때까지의 시간 이하로 설정되는 것이 바람직하다.
한편, 도 11에 도시한 바와 같이, 종래의 배출 가스 정화장치에서의 분사 시퀀스에서는 4 개의 공기 분사 노즐로부터 동시에 가압 공기가 분사된다. 이 때, 4 개의 공기 분사 노즐로부터 각각 동일 유량의 가압 공기가 분사된다. 그 때문에, 시간 t1에 분사되는 가압 공기의 유량은 도 10에 나타낸 하나의 공기 분사 노즐(82)로부터 분사되는 가압 공기의 유량의 4 배가 된다. 또한, 종래의 분사 시퀀스에서는 가압 공기를 분사 후, 즉 시간 t1 후, 모든 공기 분사 노즐로부터도 가압 공기가 분사되지 않는 시간 t4를 갖춘다. 그리고, 종래의 분사 시퀀스에서는 시간 t1과 시간 t4로 기본 시퀀스를 구성하고 있다.
또한, 실시 형태의 기본 시퀀스에서 분사되는 가압 공기의 전체 유량은 종래의 기본 시퀀스에서 분사되는 가압 공기의 전체 유량과 동일하다.
여기에서 촉매 반응(70)의 케이싱부(74) 내의 유로 단면이 일정한 경우, 하나의 기본 시퀀스에서 분사되는 가압 공기의 전체 유량은 일정하다. 그 때문에, 예를 들면, 공기 분사 노즐(82)의 수를 증가시킴으로써, 하나의 공기 분사 노즐(82)로부터 시간 t1 사이에 분사되는 가압 공기의 유량을 감소시킬 수 있다. 즉, 하나의 공기 분사 노즐(82)로부터 분사되는 가압 공기의 유량은 배치되는 공기 분사 노즐(82)의 수에 따라 다르다.
여기서, 표 1은 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)에서의 분사 시퀀스 및 종래의 배출 가스 정화장치의 분사 시퀀스를 실행할 때의 사양을, 공기 분사 노즐수에 따라서 나타낸 것이다. 여기에서는 공기 분사 노즐을 2 개, 3 개, 4 개 사용한 경우에서의 각 사양을 나타내고 있다.
또한, 표 1에서 공기 분사 노즐을 2 개 구비할 때의 촉매 반응부(70)의 케이싱부(74)의 유로 단면의 면적을 1A로 하고, 면적비로 나타내고 있다. 예를 들면, 공기 분사 노즐을 4 개 구비할 때의 촉매 반응부(70)의 케이싱부(74) 내의 유로 단면의 면적은, 공기 분사 노즐을 2 개 구비할 때의 유로 단면의 면적의 2.8 배 (2. 8A)임을 나타내고 있다. 또한, 각 공기 분사 노즐수의 조건에서 실시형태의 시간 t1에서의 가압 공기의 유량을 1M1, 1M2, 1M3으로 하고, 종래 형태의 시간 t1에서의 가압 공기의 유량을 유량비로 나타내고 있다. 예를 들면, 공기 분사 노즐을 2 개 구비할 때, 종래 형태의 시간(t1)에서의 가압 공기의 유량은 실시형태의 시간 t1에서의 가압 공기의 유량(1M1)의 2 배(2M1)인 것을 나타내고 있다.
Figure 112017096145760-pct00001
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시형태의 분사 시퀀스에서는 각 공기 분사 노즐(82)이 하나씩 순차, 동일 유량의 가압 공기를 분사하므로, 종래의 분사 시퀀스에 비하여, 1회(시간 t1 동안)에 분사되는 가압 공기의 유량은 적다. 그 때문에, 실시형태의 블로우 배관(85a)의 직경(호칭 직경)은 종래의 블로우 배관의 직경(호칭 직경)보다 작게 할 수 있다. 이에 의해, 배관을 설치하는 공간을 좁게 할 수 있다. 또한, 종래보다 호칭 직경이 작은 배관을 사용할 수 있으므로, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 실시형태의 분사 시퀀스에서는 종래의 분사 시퀀스에 비하여, 1회에 분사되는 가압 공기의 유량은 적으므로, 가압공기 공급펌프(54)의 부하를 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 가압공기 공급펌프(54)의 소형화 등을 도모할 수 있다. 또한, 에어탱크(55)(리저버 탱크(81))의 용량을 삭감할 수 있다.
또한, 촉매 반응부(70)의 케이싱부(74) 내의 유로 단면의 면적의 증가에 따라, 예를 들면, 공기 분사 노즐(82)의 수를 증가시킬 수 있다. 또한, 촉매 반응부(70)의 케이싱부(74) 내의 유로 단면의 면적이 일정한 경우, 상술한 바와 같이, 공기 분사 노즐(82)의 수를 증가시킴으로써, 하나의 공기 분사 노즐(82)로부터 시간 t1 사이에 분사하는 가압 공기의 유량을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 표 1의 유로 단면의 면적이 1A의 조건으로, 예를 들면, 공기 분사 노즐(82)의 수를 4 개로 함으로써, 하나의 공기 분사 노즐(82)로부터 시간 t1 사이에 분사하는 가압 공기의 유량은 1/2M1 이 된다.
(수트블로어부(80)에서의 순간가압 분사방식의 설명)
다음에, 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)의 수트블로어부(80)에서의 가압 공기의 분사 방식인 순간 가압에 대해 설명한다.
도 12는 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)의 촉매 반응부(70) 내에서의 수트블로우 처리의 형태를 도시한 개념도이다. 도 13은 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)에서 매진이 부착된 NOx 촉매(75)의 사진을 나타낸 도면이다. 도 14는 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)에서 표준 모드의 기본 시퀀스를 1 회 실시한 후의 NOx 촉매(75)의 사진을 나타내는 도면이다. 또한, 도 14에는, 도 13에 도시된 상태의 NOx 촉매(75)에, 표준 모드의 기본 시퀀스를 1 회 실시한 후의 상태를 나타내고 있다.
또한, 도 15는 종래의 배출 가스 정화장치에 있어서, 종래의 수트블로우 처리를 실시한 후의 NOx 촉매의 사진을 나타내는 도면이다. 또한, 도 15에는, 도 13에 도시된 상태의 NOx 촉매에, 종래의 수트블로우 처리를 실시한 후의 상태를 나타내고 있다.
또한, 도 13~도 15에는 가장 상류측에 위치하는 NOx 촉매의 상류측의 단면이 도시되어 있다.
실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)에서 수트블로어부(80)에 의해 내압이 압력 P인 촉매 반응부(70)의 케이싱부(74) 내에, 가압 공기가 시간 t1 동안 공급된다. 이 때, 가압 공기는 다음의 수학식 1에 나타낸 바와 같이, 공급후의 케이싱부(74) 내의 압력(P + ΔIP)이 소정값 x 이상이고, 또한 다음의 수학식 2와 같이, 단위 시간당의 압력 증가율(ΔIP/t1)이 소정값 y 이상이 되도록 공급된다. 또한, 시간 t1은 도 10을 참조하여 설명한 바와 같다.
Figure 112017096145760-pct00002
Figure 112017096145760-pct00003
이에 의해, 케이싱부(74)에는 도 12에 도시한 바와 같이 급격한 압력 상승에 의한 충격파(IW)가 발생한다. 이 충격파(IW)는 공기 분사 노즐(82)로부터 케이싱부(74)내의 배출 가스를 매체로 하여 케이싱부(74) 내에 구 형상으로 전파한다. 케이싱부(74) 내에는 배출 가스가 충만해 있는 점에서, 충격파(IW)는 공기 분사 노즐(82)의 방향이나 케이싱부(74)에서의 위치에 관계없이, 공기 분사 노즐(82)을 중심으로 하여 케이싱부(74)내의 전 방향으로 전파된다. 즉, 충격파(IW)는 케이싱부(74)내의 배출 가스와 접촉되어 있는 NOx 촉매(75)의 모든 표면에 도달한다.
그 때문에, 순시 가압 방식을 채용하는 실시형태의 배출 가스 정화장치(50)에서는 케이싱부(74) 내의 배출 가스와 접촉되어 있는 NOx 촉매(75)의 표면에 부착되어 있는 매진에 충격파(IW)에 의한 힘이 동등하게 작용한다. 이에 의해, 도 13에 도시된 NOx 촉매(75)에 부착된 매진은 도 14에 도시한 바와 같이, 충격파(IW)에 의한 힘의 작용에 의해 전체적으로 얼룩없이 제거된다. 또한, 배출 가스의 흐름 방향으로 복수의 NOx 촉매를 배치한 경우에도, 각 NOx 촉매간에 공기 분사 노즐(82)을 구비하지 않고, 가장 상류측의 제1 NOx 촉매(71)보다 상류측에, 공기 분사 노즐(82)을 구비함으로써, 각 NOx 촉매에 부착된 매진을 전체적으로 얼룩없이 제거할 수 있다.
이와 같이, 순간 가압 방식을 채용하는 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)에서는 충격파(IW)에 의한 힘의 작용에 의해 매진을 제거할 수 있다.
한편, 가압 공기를 NOx 촉매에 부딪히게 하여 매진을 제거하는 종래의 수트블로우 처리에서는 가압 공기가 닿은 NOx 촉매의 부분에 부착되어 있는 매진에만 가압 공기의 힘이 작용한다. 그 때문에, 도 15에 나타낸 바와 같이, 가압 공기의 분사 범위에 포함되지 않은 NOx 촉매 부분에 부착되어 있는 매진은, 가압 공기의 힘이 작용하지 않으므로, 제거되지 않는다(도 15의 막힘 부분).
(배출 가스 정화장치(50)의 수트블로우 제어의 설명)
다음에, 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)의 수트블로어부(80)의 수트블로어 제어에 대해서 도 3, 도 16 및 도 17을 참조하여 설명한다.
도 16 및 도 17은 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)의 수트블로어부(80)의 수트블로우 제어를 설명하기 위한 플로우차트를 도시한 도면이다. 또한, 여기에서는 배출 가스 정화장치(50)가 선박에 탑재된 경우를 예시하여 설명한다.
우선, 배출 가스 정화장치(50)의 수트블로어부(80)의 동작의 개요를 설명한다.
제어장치(90)는 배출 가스 정화장치(50)가 탑재되어 있는 선박의 현재위치가 배출 가스의 규제구역 내이고, 촉매 반응부(70)의 차압(ΔP)과 산출한 촉매 반응 (70)의 초기 차압(ΔPi)과의 차가 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1)보다 작은 경우, 수트블로우 제어를 개시한다. 또한, 수트블로우 제어는 통상의 수트블로우 처리를 실시하는 표준 모드와, 이 표준 모드보다 세정 효과가 높은 수트블로우 처리를 실시하는 세정 모드를 구비한다.
한편, 제어 장치(90)는 촉매 반응부(70)의 차압(ΔP)과 산출한 촉매 반응 부(70)의 초기 차압(ΔPi)의 차가 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1) 이상인 경우, 차압 이상으로서 경보를 발한다.
수트블로우 제어에서 제어 장치(90)는 촉매 반응부(70)의 차압(ΔP)과 산출한 촉매 반응부(70)의 초기 차압(ΔPi)의 차가 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2)보다 작고, 또한 산출한 배기 유속(Ve)이 기준 배기 유속(Vt)보다 작은 경우, 표준 모드에 의한 수트블로우 처리를 실시한다.
한편, 제어 장치(90)는 촉매 반응부(70)의 차압(ΔP)과 산출한 촉매 반응부 (70)의 초기 차압(ΔPi)의 차가 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2) 이상인 경우, 세정 모드에 의한 수트블로우 처리를 실시한다. 또한, 제어 장치(90)는 산출한 배기 유속(Ve)이 기준 배기 유속(Vt) 이상인 경우, 수트블로우 처리를 실시하지 않는다.
여기에서, 세정 모드에서의 분사 시퀀스에서는 표준 모드와 동일하게, 각 공기 분사 노즐(82)이 하나씩 순차, 시간 t2 간격으로, 시간 t1 동안, 동일 유량의 가압 공기를 분사한다. 이 때, 세정 모드에서의 블로우압은 예를 들어, 표준 모드에서의 블로우압(예를 들어 0.5 MPa)보다 높게 설정된다(예를 들어 0.8 MPa). 또한, 에어 탱크(55)(리저버 탱크(81))의 압력의 회복을 고려하면서, 세정 모드에서의 시간 t2(도 10 참조)을 표준 모드에서의 시간 t2보다 짧게 해도 좋다. 또한, 매진의 퇴적량을 고려하면서, 세정 모드에서의 시간 t3(도 10 참조)을 표준 모드에서의 시간 t3보다 짧게 해도 좋다.
다음에, 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)의 수트블로어부(80)의 수트블로우 제어에 대해 구체적으로 설명한다. 또한, 제어 장치(90)는 예를 들어, 발전용 엔진(25)의 발진-정지에 연동하여 수트블로우 제어를 실시한다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 제어 장치(90)는 GPS 장치(91)가 검출한 선박의 현재 위치를 취득한다(단계 S110).
계속해서, 제어 장치(90)는 규제 구역 맵(M1)에 기초하여 취득한 선박의 현재 위치가 규제 구역 내에 있는지의 여부를 판정한다(단계 S120).
단계 S120의 판정에서, 취득한 선박의 현재 위치가 규제 구역 내가 아니라고 판정한 경우(단계 S120의 아니오), 제어 장치(90)는 제1 개폐 밸브(36)를 개방 상태로 전환하고, 제2 개폐 밸브(37)를 폐쇄 상태로 전환한다(단계 S230). 그리고, 제어 장치(90)는 단계 S110을 실행한다. 또한, 이 경우 배출 가스는 배출 가스 정화장치(50)를 통과하지 않고 그대로 대기중으로 배출된다.
한편, 단계 S120의 판정에서 취득한 선박의 현재 위치가 규제 구역 내라고 판정한 경우(단계 S120의 예), 제어 장치(90)는 제1 개폐 밸브(36)를 폐쇄 상태로 전환하고, 제2 개폐 밸브(37)를 개방 상태로 전환한다(단계 S130). 또한, 이 경우 배출 가스는 배출 가스 정화장치(50)에 의해 정화된 후에 대기 중으로 배출된다.
계속해서, 제어 장치(90)는 ECU(93)로부터 엔진 회전 속도(N), 연료 분사량(F) 및 발전기 출력을 취득하고, 차압 센서(60)로부터 촉매 반응부(70)의 차압(ΔP)을 취득하고, 배출 가스 온도센서(61)로부터 배출 가스 온도(T)를 취득한다(단계 S140).
계속해서, 제어 장치(90)는 취득한 엔진 회전 속도(N), 연료 분사량(F) 및 배출 가스 온도(T)로부터 배기 유속 맵(M2)에 기초하여, 배기 유속(Ve)을 산출한다 (단계 S150).
계속해서, 제어 장치(90)는 산출한 배기 유속(Ve)으로부터 초기 차압 맵(M3)에 기초하여, 배기 유속(Ve)에서의 촉매 반응부(70)의 초기 차압(ΔPi)을 산출한다 (단계 S160).
계속해서, 제어 장치(90)는 산출한 ΔPi로부터 기준 차압 상승량 맵(M4)에 기초하여, 촉매의 경년 열화에 의해 촉매의 교환 등이 필요하다고 판단되는 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1)과, 세정 모드에서의 처리가 필요해지는 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2)을 산출한다(단계 S170).
계속해서, 제어 장치(90)는 취득한 촉매 반응부(70)의 차압(ΔP)과 산출한 촉매 반응부(70)의 초기 차압(ΔPi)의 차가, 산출한 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1)보다도 작은지의 여부를 판정한다(단계 S180).
단계 S180의 판정에서 차압(ΔP)과 초기 차압(ΔPi)의 차가, 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1)보다 작다고 판정한 경우(단계 S180의 예), 제어 장치(90)는 수트블로우 제어 A를 개시한다(단계 S300).
한편, 단계 S180의 판정에서 차압(ΔP)과 초기 차압(ΔPi)의 차가, 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1)보다 작지 않다고(차압(ΔP)과 초기 차압(ΔPi)의 차가 제1 기준 차압 상승량(ΔPt1) 이상임)판정한 경우(단계 S180의 아니오), 제어장치(90)는 알림 장치(92)에 의해 차압 이상 경보를 발한다(단계 S290). 그리고, 제어 장치 (90)는 차압 이상 경보를 발령 완료한 후, 단계 S110을 실행한다.
다음에, 단계 S300인 수트블로우 제어 A에 대해 설명한다.
도 17에 나타낸 바와 같이, 제어 장치(90)는 취득한 촉매 반응부(70)의 차압(ΔP)과 산출한 촉매 반응부(70)의 초기 차압(ΔPi)의 차가, 산출한 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2) 보다 작은지의 여부를 판정한다(단계 S310).
단계 S310의 판정에서 차압(ΔP)과 초기 차압(ΔPi)의 차가 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2) 보다 작지 않다고(차압(ΔP)과 초기 차압(ΔPi)의 차가 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2) 이상이라고) 판정한 경우(단계 S310의 아니오), 제어 장치(90)는 세정 모드에서 수트블로우 처리를 실시한다(단계 S340). 그리고, 제어 장치(90)는 수트블로우 제어 A를 종료하고, 단계 S110을 실행한다(도 16 참조).
한편, 단계 S310의 판정에서, 차압(ΔP)과 초기 차압(ΔPi)의 차가 제2 기준 차압 상승량(ΔPt2)보다 작다고 판정한 경우(단계 S310의 예), 제어 장치(90)는 산출한 배기 유속(Ve)이 기준 배기 유속(Vt)보다 작은지의 여부를 판정한다(단계 S320).
단계 S320의 판정에 있어서, 배기 유속(Ve)이 기준 배기 유속(Vt)보다도 작지 않다고(배기 유속(Ve)이 기준 배기 유속(Vt) 이상이라고) 판정한 경우(단계 S320의 아니오), 제어 장치(90)는 수트블로우 제어 A를 종료하고 단계 S110을 실행한다(도 16 참조).
한편, 단계 S320의 판정에서, 배기 유속(Ve)이 기준 배기 유속(Vt)보다 작다고 판정한 경우(단계 S320의 예), 제어 장치(90)는 표준 모드에서 수트블로우 처리를 실시한다(단계 S330). 그리고, 제어 장치(90)는 수트블로우 제어 A를 종료하고, 단계 S110을 실행한다(도 16 참조). 또한, 표준 모드에서의 분사 시퀀스는 도 10을 참조하여 설명한 바와 같다.
상기한 바와 같이, 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)에 따르면, 복수의 공기 분사 노즐(82)을 구비하고, 각 공기 분사 노즐(82)이, 하나씩 순차, 동일 유량의 가압 공기를 분사하여 NOx 촉매의 표면에 부착된 매진을 제거할 수 있다. 그 때문에, 복수의 공기 분사 노즐로부터 동시에 동일 유량의 가압 공기를 분사하는 종래의 분사 시퀀스에 비하여, 1회에 분사되는 가압 공기의 유량을 적게 할 수 있다. 그 때문에, 실시 형태의 블로우 배관(85a)의 직경(호칭 직경)은 종래의 블로우 배관의 직경(호칭 직경)보다 작게 할 수 있다. 이에 의해, 배관을 설치하는 공간을 좁게 할 수 있다. 또한, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)에서의 분사 시퀀스에서는 종래의 배출 가스 정화장치에서의 분사 시퀀스에 비해, 1회에 분사되는 가압 공기의 유량은 적으므로, 가압공기 공급펌프(54)의 부하를 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 가압공기 공급펌프(54)의 소능력화나 소형화 등을 도모할 수 있다. 또한, 에어 탱크(55)(리저버 탱크(81))의 용량을 삭감할 수 있다.
실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)는 배출 가스를 매체로 하여 가압 공기를 이용한 충격파(IW)를 전파시킴으로써, 배출 가스와 접촉되어 있는 NOx 촉매(75)의 표면의 전역에 충격파(IW)의 힘을 작용시킬 수 있다. 즉, 촉매 반응부(70) 내의 압력 변동에 의해 NOx 촉매(75)로부터 균일하게 매진이 제거된다. 이에 의해, 배출 가스 정화장치(50)는 NOx 촉매(75)의 정화율(탈질율)과 차압(ΔP)을 초기 상태까지 회복시킬 수 있다.
실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)는 발전용 엔진(25)의 운전 상태에 기초하여, 효율적으로 매진을 제거할 수 있는 형태로 수트블로우 처리가 실시된다. 이에 의해, 배출 가스 정화장치(50)는 수트블로우 처리에 의한 매진의 제거율 향상과, 수트블로우 처리에 사용되는 가압 공기량의 억제를 양립시킬 수 있다.
실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)는 배출 가스의 흐름 방향으로 복수의 NOx 촉매를 배치한 경우에도, 각 NOx 촉매간에 공기 분사 노즐(82)을 구비하지 않고, 가장 상류측의 제1 NOx 촉매(71)보다 상류측에, 공기 분사 노즐(82)를 구비함으로써, NOx 촉매(75)에 부착된 매진을 전체적으로 얼룩없이 제거할 수 있다. 따라서, 공기 분사 노즐(82)의 총수를 삭감할 수 있다.
실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)는 경시적인 변화에 따른 NOx 촉매(75)로의 잔류 매진의 퇴적을 촉매 반응부(70)의 차압(ΔP)의 증가에 의해 추측할 수 있다. 또한, 배출 가스 정화장치(50)는 차압 상승량(ΔP-ΔPi)에 기초하여 알림 장치(92)에 의해 차압 이상 경보를 발하거나, 수트블로우 처리를 표준 모드 또는 세정 모드로 실시할 수 있다.
또한, 상기한 실시형태에서, 공기 분사 노즐(82)을 가장 상류측의 제1 NOx 촉매(71)보다도 상류측의 케이싱부(74)의 측벽에 배치한 예를 나타냈지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 케이싱부(74)에서의 공기 분사 노즐(82)이 배치되는 위치는 제1 NOx 촉매(71)보다 상류측 이외의 위치이어도 좋다.
예를 들어, 도 3에서 공기 분사 노즐(82)은 제1 NOx 촉매(71)와 제2 NOx 촉매(72)의 사이가 되는 케이싱부(74)의 측벽에 배치되어도 좋다. 이 경우, 예를 들어, 제1 NOx 촉매(71)의 표면으로부터 제거된 매진의 일부가, 제1 NOx 촉매(71)의 상류측에 일시적으로 분산될 수도 있다. 그러나, 이 분산된 매진은 배출 가스의 흐름에 의해 하류측에 인도되고, NOx 촉매(75)의 관통 구멍을 지나 하류측으로 인도된다.
이와 같이, 공기 분사 노즐(82)이 케이싱부(74)의 측벽의 어느 위치에 배치 되어도 배출 가스와 접촉되어 있는 NOx 촉매(75)의 표면의 전역에 충격파(IW)의 힘을 작용시킬 수 있다. 이에 의해, NOx 촉매(75)로부터 균일하게 매진이 제거된다. 즉, 케이싱부(74)에서의 공기 분사 노즐(82)이 배치되는 위치를, 제1 NOx 촉매(71)보다도 상류측 이외의 위치로 했을 때에도, 전술한 제1 NOx 촉매(71)보다 상류측의 케이싱부(74)의 측벽에 공기 분사 노즐(82)을 구비했을 때와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기한 실시형태에서, 각진 통형으로 구성된 케이싱부(74)의 하나의 측벽에 공기 분사 노즐(82)를 배치한 일례를 나타냈지만, 공기 분사 노즐(82)을 복수의 측벽에 배치해도 좋다. 이 경우에도 공기 분사 노즐(82)을 하나의 측벽에 배치했을 때와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에서, 배출 가스 정화장치(50)를 발전용 엔진(25)의 배기 계통에 구비한 예를 나타냈지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 실시 형태의 배출 가스 정화장치(50)는 예를 들어, 선박의 주엔진 등의 배기 계통이나 육상에 설치된 발전기용 엔진 등의 배기 계통에 구비되어도 좋다.
본 발명의 몇가지 실시형태를 설명했지만, 이러한 실시형태는 예로서 제시한 것이고, 발명의 범위를 한정하려는 의도는 없다. 이들 신규의 실시형태는 그 밖의 여러가지 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서, 여러가지 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함되고, 또한 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.
1: 선박 2: 선체
3: 캐빈 4: 퍼넬
5: 프로펠러 6: 키
7: 선저 8: 스케그
9: 추진축 10: 선창
11: 기관실 13: 상갑판
14: 제2 갑판 15: 제3 갑판
16: 내저판 21: 메인 엔진
22: 감속기 23: 발전 장치
24: 디젤 발전기 25: 발전용 엔진
26: 발전기 30: 배기 경로
31: 바이패스 경로 32: 메인 경로
33: 복합 케이싱 33a: 외곽 케이싱
34: 합류 경로 35: 믹서
36: 제1 개폐 밸브 37: 제2 개폐 밸브
40: 칸막이판 41: 메인측 도입관
42: 바이패스측 도입관 43: 상류측 단면
44: 배기 출구부 45: 도출관
50: 배출 가스 정화장치 51: 요소수 분사 노즐
52: 요소 공급 유로 53: 공기 공급 유로
54: 가압공기 공급펌프 55: 에어 탱크
56: 요소용 공기 밸브 57: 요소수 공급 펌프
58: 전환 밸브 59: 요소수 탱크
60: 차압 센서 60a: 상류측 압력 검지부
60b: 하류측 압력 검지부 61: 배출 가스 온도 센서
70: 촉매 반응부 71: 제1 NOx 촉매
72: 제2 NOx 촉매 73: 제3 NOx 촉매
74,76: 케이싱부 75: NOx 촉매
80: 수트블로어부 81: 리저버 탱크
82: 공기 분사 노즐 83: 분사 밸브
84: 압력 제어 밸브 85: 공기 공급 유로
85a: 블로우 배관 85b: 노즐 배관
90: 제어 장치 91: GPS 장치
92: 경보 장치.

Claims (8)

  1. 통형 케이싱의 내부에 배치된 촉매에 부착된 매진을 제거하는 기능을 갖춘 선박용 배출 가스 정화장치로서,
    상기 케이싱의 측벽에 배치되고, 가압 공기를 상기 케이싱 내에 분사하여 충격파를 발생시키는 복수의 공기 분사 노즐을 구비하고,
    배출 가스를 매체로 하여 가압 공기를 이용한 충격파를 전파시킴으로써, 배출 가스와 접촉되는 상기 촉매의 표면의 전역에 충격파의 힘을 작용시켜, 상기 케이싱 내의 압력 변동에 의해 상기 촉매로부터 매진이 제거되도록 구성함과 함께,
    각 상기 공기 분사 노즐이 하나씩 순차적으로 소정의 시간 t2 의 간격을 두고, 시간 t1 동안, 가압 공기를 분사하고,
    상기 시간 t1 은, 0.1 초 ~ 0.5 초로 설정되고,
    상기 시간 t2 는, 30 초 ~ 5 분으로 설정되어 있는, 선박용 배출 가스 정화장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 공기 분사 노즐 중 최후의 상기 공기 분사 노즐로부터 가압 공기를 분사하고 나서 소정 시간 동안, 어느 상기 공기 분사 노즐로부터도 가압 공기가 분사되지 않는, 선박용 배출 가스 정화장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 케이싱이 각진 통형으로 구성되고,
    모든 상기 공기 분사 노즐이 상기 각진 통형의 하나의 측벽에 구비되어 있는, 선박용 배출 가스 정화장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서
    하나의 상기 공기 분사 노즐로부터 분사되는 가압 공기의 유량이, 상기 공기 분사 노즐의 수에 따라 다른, 선박용 배출 가스 정화장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서
    하나의 상기 공기 분사 노즐로부터 분사되는 가압 공기의 유량이, 상기 공기 분사 노즐의 수의 증가에 따라 감소되는, 선박용 배출 가스 정화장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서
    상기 촉매가, 배출 가스의 흐름 방향으로 복수 배치되어 있는, 선박용 배출 가스 정화장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서
    복수의 상기 공기 분사 노즐이, 상기 촉매보다 상류측의 상기 케이싱의 측벽에 배치되어 있는, 선박용 배출 가스 정화장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서
    상기 공기 분사 노즐의 출구로부터 발생하는 충격파는 지향성이 없는, 선박용 배출 가스 정화장치.
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