KR20100107037A - 배기가스 정화장치 - Google Patents

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KR20100107037A
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타이수케 오노
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얀마 가부시키가이샤
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Abstract

배기가스 정화장치(1)에서, 기관측 배기통로(100)에 접속되는 주 배기통로(2) 및 분기 배기통로(3)를 갖추고, 주 배기통로(2) 및 분기 배기통로(3)의 배기 입구(2a, 3a)에, 배기가스를 차단할 수 있는 차단밸브(4A, 4B)를 갖추고, 주 배기통로(2) 내에, 공기 과잉분위기에서 질소산화물을 일시적으로 흡착하고, 이렇게 흡착한 질소산화물을 승온분위기 또는 환원분위기에서 탈리하는 질소산화물 흡착재(5)와, 질소산화물 흡착재(5)보다 배기 상류 측에 배치되고서, 공기노즐(61)을 가짐과 더불어, 공기노즐(61)로부터 공급되는 공기를 승온분위기 또는 환원분위기로 하는 흡착물질 탈리수단(6)과, 질소산화물 흡착재(5)보다 배기 하류 측에 배치되고서, 공기노즐(71), 연료노즐(72) 및 착화노즐(73)로 구성되는 연소장치(7)를 갖추고, 분기 배기통로(3)의 배기 출구(3a)로부터는, 기관측 배기통로(100)로부터의 배기가스가 그대로 배출된다.

Description

배기가스 정화장치 {EXHAUST GAS PURIFICATION DEVICE}
본 발명은, 디젤기관, 가스기관, 가솔린기관 또는 가스터빈기관 같은 내연기관, 또는 소각로나 보일러와 같은 연소기기의 배기가스를 정화하는 장치에 관한 것으로, 특히 공기 과잉 상태에서 통상운전을 실행하는 내연기관 등의 배기통로에 접속되어 질소산화물을 제거하는 배기가스 정화장치에 관한 것이다.
내연기관 등에서 배출되는 배기가스에는, 유해성분으로서, 질소산화물, 일산화탄소 및 탄화수소 등이 함유되어 있다. 이들 물질을 배기가스로부터 제거해서 배기가스를 정화하는 장치는, 종래에도 여러 가지가 개발되어 있다.
본 출원인은, 배기가스 정화장치를 개발하고, 이미 특허출원을 해놓고 있다(특허문헌 1). 도 5에는, 특허문헌 1의 도 1에 기재된 배기가스정화 장치가 도시되어 있다. 도 5에 도시된 것과 같이, 본 출원인에 의한 종전의 배기가스 정화장치에는, 내연기관 등에 접속되는 복수의 분기 배기통로(202a, 202b) 각각에, 질소산화물 흡착재(204)와, 흡착물질 탈리수단(203)과, 연소장치(205)가 설치되어 있다. 내연기관 등에서 나온 배기가스는, 일부의 분기 배기통로(202a; 또는 202b)에만 공급되고, 다른 분기 배기통로(202b; 또는 202a)에는 공급되지 않는다. 그리고, 배기가스의 공급된 분기 배기통로(202a)에서는, 질소산화물이 질소산화물 흡착재(204)에 흡착되어 제거됨과 더불어, 질소산화물 흡착재(204)가 갖고 있는 산화촉매에 의해, 일산화탄소 및 탄화수소가 이산화탄소나 물로 산화되게 된다. 한편, 배기가스의 공급이 차단된 분기 배기통로(202b)에서는, 흡착물질 탈리수단(203)에 의해 질소산화물 흡착재(204)로부터 질소산화물이 탈리되고, 탈리된 질소산화물이 연소장치(205)에 의해 질소로 환원되게 된다. 즉, 일부의 분기 배기통로(202a)에서는, 질소산화물을 질소산화물 흡착재(204)에 흡착시키는 통상적인 운전이 행해지고, 동시에 다른 분기 배기통로(202b)에서는, 질소산화물을 흡착재(204)로부터 탈리(脫離)시키는 재생운전이 행해져, 질소산화물 흡착재(204)의 흡착능력의 유지가 도모되도록 되어 있다.
도 5에 나타나 있는 배기가스 정화장치는, 삼원촉매나, 암모니아나 요소 등을 이용하지 않는 정화장치이다. 삼원촉매는, 질소산화물, 일산화탄소 및 탄화수소를 동시에 분해할 수 있는 촉매이지만, 공기 과잉조건 하에서는 유효하게 작용되지 않는다. 암모니아 등을 이용한 정화장치는, 장치 자체가 매우 복잡하고 고가이며, 환원제로서의 암모니아 등의 유지비나 암모니아 등의 공급 체제의 정비 도 필요하게 되어 문제점이 많다. 도 5에 도시되어 있는 배기가스 정화장치는, 상기 문제점을 해결하고 있다. 도 5에 도시된 배기가스 정화장치는, 공기 과잉조건 하에서 운전되는 내연기관 등에서 배출되는 배기가스로부터 유해성분(질소산화물, 일산화탄소, 탄화수소)을 제거해서 정화하고, 더구나 그 정화능력을 저하되지 않게 유지할 수 있다.
그런데, 질소산화물 흡착재의 흡착능력을 유지하기 위해, 도 5에 도시되어 있는 배기가스 정화장치에서는, 복수의 분기 배기통로의 각각에, 유해성분의 제거에 관련되는 수단(흡착제, 탈리수단, 연소장치)이 배치되도록 되어 있다. 그 때문에, 배기가스 정화장치의 제조비용이 높아지게 되는 문제가 있었다.
이에 본 발명은, 제조비용이 낮은 배기가스 정화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 제1 발명은, 내연기관 또는 연소기기의 기관측 배기통로에 접속되는 배기가스 정화장치에 있어서,
상기 기관측 배기통로에 접속되는 주 배기통로 및 분기 배기통로와,
상기 주 배기통로 및 상기 분기 배기통로의 배기 입구에서, 배기가스를 차단할 수 있는 배기가스 차단수단과,
상기 주 배기통로 내에 설치되어, 공기 과잉분위기에서 질소산화물을 일시적으로 흡착하고, 이렇게 흡착한 질소산화물을 승온분위기 또는 환원분위기에서 탈리하는 질소산화물 흡착재와,
상기 주 배기통로 내에서 상기 질소산화물 흡착재보다 배기 상류 측에 배치되고서, 공기공급수단을 가짐과 더불어, 상기 공기공급수단으로부터 공급되는 공기를 승온(昇溫) 또는 환원분위기가 되도록 하는 흡착물질 이탈수단과,
상기 주 배기통로 내에서 상기 질소산화물 흡착재보다 배기 하류 측에 배치되고서, 공기공급수단, 연료공급수단 및 착화수단으로 구성되는 연소장치를 갖추되,
상기 분기 배기통로는, 상기 기관측 배기통로으로부터의 배기가스가 처리 되지 않고 그대로 배출되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 발명은, 다음의 구성(a), (b)를 채용하는 것이 바람직하다.
(a) 상기 주 배기통로 내에서 상기 연소장치의 배기 하류 측에 배치되어, 배기가스에 함유된 입자상 물질을 포획할 수 있는 필터 부재를 구비하고 있다.
(b) 상기 주 배기통로 내에서, 상기 질소산화물 흡착재의 배기 상류 측이면서 상기 흡착물질 탈리수단의 배기 하류 측에 배치되어, 공기 과잉분위기에서 유황산화물을 일시적으로 흡착하고, 이렇게 흡착한 유황산화물을 승온분위기 또는 환원분위기에서 탈리하는 유황산화물 흡착재를 구비하고 있다.
본 발명의 제2 발명은, 내연기관 또는 연소기기의 기관측 배기통로에 접속되는 배기가스 정화장치에 있어서,
상기 배기통로에 접속되는 주 배기통로 및 분기 배기통로와,
상기 주 배기통로의 배기 출구 및 상기 분기 배기통로의 배기 입구에서, 각각 배기가스를 차단할 수 있는 배기가스 차단수단과,
상기 주 배기통로 내에 설치되어, 공기 과잉분위기에서 질소산화물을 일시적으로 흡착하고, 이렇게 흡착한 질소산화물을 승온분위기 또는 환원분위기에서 탈리하는 질소산화물 흡착재와,
상기 주 배기통로 내에서 상기 질소산화물 흡착재보다 배기 하류 측에 배치되고서, 공기공급수단을 가짐과 더불어, 상기 질소산화물 흡착제에 대응해서, 상기 공기공급수단으로부터 공급되는 공기를 승온분위기 또는 환원분위기로 하는 흡착물질 탈리수단과,
상기 주 배기통로 내에서 상기 질소산화물 흡착재보다 배기 상류 측에 배치되어, 유황산화물을 흡착할 수 있는 유황산화물 흡착재와,
상기 주 배기통로 내에서 상기 유황산화물 흡착재보다 배기 상류 측에 배치되고서, 공기공급수단, 연료공급수단 및 착화수단으로 구성되는 연소장치와,
상기 주 배기통로 내에서 상기 연소장치보다 배기 상류 측에 배치되어, 배기가스에 함유된 입자상 물질을 포획할 수 있는 필터 부재와,
통상운전과 재생운전을 실행하는 제어장치를 갖추되,
상기 분기 배기통로가, 상기 기관측 배기통로로부터의 배기가스가 처리되지 않고 그대로 배출되도록 구성되어 있고,
상기 제어장치가, 상기 통상운전에서, 상기 배기가스 차단수단에 의해 상기 주 배기통로의 배기 출구를 개방하는 한편 상기 분기 배기통로의 배기 입구를 폐쇄해서, 배기가스를 주 배기통로를 따라 흐르도록 하고,
상기 제어장치가, 상기 재생운전에서, 상기 배기가스 차단수단에 의해 상기 주 배기통로의 배기 출구를 폐쇄 또는 상기 분기 배기통로의 배기 입구를 개방해서, 상기 흡착물질 탈리수단 및 상기 연소장치를 작동시켜, 상기 배기가스 차단수단 및 상기 연소장치의 공기공급수단이 발생시킨 공기 흐름을, 상기 주 배기통로 내에서의 배기가스의 흐름 방향과는 역방향으로 흐르도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1 발명에 의하면, 배기가스를 그대로 흐르게 하기 위한 분기 배기통로가 설치되어 있기 때문에, 주 배기통로로 배기가스가 유입되는 것을 차단해서, 주 배기통로 내에서 질소산화물 흡착재로부터 질소산화물을 탈리시킬 수가 있다. 그 때문에, 배기가스 정화장치는, 질소산화물의 흡착, 탈리 및 환원에 따른, 질소산화물 흡착재, 흡착물질 탈리수단 및 연소장치를, 1개의 배기통로(주 배기통로)에만 배치하더라도, 질소산화물의 흡착능력을 유지할 수 있다. 따라서, 제조비용이 낮은 배기가스 정화장치가 제공될 수 있게 된다.
그리고, 구성 (a)에 의하면, 배기가스 정화장치는, 필터 부재를 구비함으로써, 입자상 물질을 배기가스로부터 제거할 수 있다. 또, 흡착물질 탈리수단의 작동에 의해 필터 부재의 포획 능력을 유지할 수 있다.
또, 구성 (b)에 의하면, 배기가스 정화장치는, 질소산화물 흡착재의 배기 상류 측에 유황산화물 흡착재를 구비하고 있음으로써, 질소산화물 흡착재로 유황산화물이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 또, 흡착물질 탈리수단의 작동에 의해, 유황산화물 흡착재의 유황산화물의 흡착능력을 유지시킬 수 있다. 더구나, 유황산화물이 탈리되었을 때는, 질소산화물 흡착재도 승온분위기 또는 환원분위기에 놓여지기 때문에, 질소산화물 흡착제에 유황산화물이 부착되지 않게 된다. 즉, 질소산화물 흡착재의 유황산화물의 피독(poisoning)에 의한 성능 열화가 방지된다.
본원의 제2 발명에 의하면, 배기가스를 그대로 흐르게 하기 위한 분기 배기통로가 설치되어 있기 때문에, 주 배기통로로 배기가스가 유입되는 것을 차단해서, 주 배기통로 내에서 질소산화물 흡착재로부터 질소산화물을 탈리시킬 수가 있다. 그 때문에, 배기가스 정화장치는, 질소산화물의 흡착, 탈리 및 환원에 관계된, 질소산화물 흡착재, 흡착물질 탈리수단 및 연소장치를, 1개의 배기통로(주 배기통로)에만 배치하여도, 질소산화물의 흡착능력을 유지할 수 있다. 따라서, 제조비용이 낮은 배기가스 정화장치가 제공된다.
또한, 배기가스 정화장치는, 필터 부재를 구비함으로써, 입자상 물질을 배기가스로부터 제거할 수 있다. 또, 흡착물질 탈리수단의 작동에 의해, 필터 부재의 포획 능력을 유지할 수 있다.
그리고, 배기가스 정화장치는, 질소산화물 흡착재의 배기 상류 측에 유황산화물 흡착재를 구비하고 있음으로써, 질소산화물 흡착재의 유황산화물이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 또, 흡착물질 탈리수단의 작동에 의해, 유황산화물 흡착재의 유황산화물의 흡착능력을 유지시킬 수 있다. 특히, 흡착물질 탈리수단이 작동할 때에, 배기 상류 측을 향해 공기 흐름이 형성되어, 질소산화물 흡착제에 유황산화물이 유입되지 않게 된다. 즉, 질소산화물 흡착재의 유황산화물의 피독(被毒)에 의한 성능 열화가 방지된다.
도 1은, 배기가스 정화장치의 계략도이다(제1 실시형태).
도 2는, 배기가스 정화장치의 계략도이다(제2 실시형태).
도 3은, 배기가스 정화장치의 계략도이다(제3 실시형태).
도 4는, 배기가스 정화장치의 계략도이다(제4 실시형태).
도 5는, 종래의 배기가스 정화장치의 계략도이다.
[제1 실시형태]
도 1을 이용해서, 제1 실시형태의 배기가스 정화장치(1)를 설명한다. 배기가스 정화장치(1)는, 내연기관 또는 연소기기의 기관측 배기통로(100)에 접속되는 장치이다.
내연기관 또는 연소기기는, 공기 및 연료의 혼합기체를 연소시켜 배기가스를 생성한다. 배기가스에는, 질소산화물(NOx)이나, 불완전 연소된 미연물(未燃物)로서 일산화탄소(CO)나 탄화수소(HC) 등이 함유되어 있다. 기관측 배기통로(100)는, 내연기관 또는 연소기기가 구비하는 배기통로이다. 내연기관 또는 연소기기에서 생성된 배기가스는, 기관측 배기통로(100)로부터 배출된다.
도 1에는, 배기가스의 통로로서, 기관측 배기통로(100)와, 주 배기통로(2) 및 분기 배기통로(3)와, 합류 배기통로(110)가 나타나 있다. 주 배기통로(2) 및 분기 배기통로(3)는, 배기가스 정화장치(1)가 구비되는 배기통로이다. 기관측 배기통로(100)의 배기 출구(100b)는, 주 배기통로(2)의 배기 입구(2a) 및 분기 배기통로(3)의 배기 입구(3a)에 접속되어 있다. 주 배기통로(2)의 배기 출구(2b) 및 분기 배기통로(3)의 배기 출구(3b)는, 합류 배기통로(110a)에 접속되어 있다. 이들 배기통로(100, 2, 3 및 110)는, 외기로부터 차단된 통로로서, 예컨대 파이프로 구성된다. 한편, 합류 배기통로(110)는, 배기가스 정화장치(1)가 구비되는 배기통로이어도, 내연기관 또는 연소기기의 배기통로이어도 좋다.
기관측 배기통로(100)로부터의 배기가스는, 주 배기통로(2) 내에서는, 배기 입구(2a)로부터 배기 출구(2b)로 흐르고, 분기 배기통로(3) 내에서는, 배기 입구(3a)로부터 배기 출구(3b)로 흐른다. 따라서, 이하에서는, 주 배기통로(2)에 대해, 배기 입구(2a)로부터 배기 출구(2b)로 향하는 방향이 배기 방향(F2)이다. 마찬가지로, 분기 배기통로(3)에 대해, 배기 입구(3a)로부터 배기 출구(3b)로 향하는 방향이 배기 방향(F3)이다.
배기가스 정화장치(1)는, 제어장치(전자 컨트롤 유닛; 10)를 구비하고 있다. 제어장치(10)는, 배기가스 정화장치(1)에 구비되는 각 장치(뒤에 설명됨)를 제어한다.
배기가스 정화장치(1)는, 주 배기통로(2) 및 분기 배기통로(3)의 배기 입구(2a, 3a)에, 배기가스를 차단할 수 있는 배기가스 차단수단을 구비하고 있다.
배기가스 차단수단으로서, 구체적으로는, 배기 입구(2a, 3a)의 각각에, 가스 차단밸브(4a, 4b)가 설치되어 있다. 차단밸브(4a)는, 기관측 배기통로(100)로부터 주 배기통로(2)로 배기가스가 유입되는 것을 차단 또는 허용한다. 마찬가지로, 차단밸브(4b)는, 기관측 배기통로(100)로부터 분기 배기통로(3)로 배기가스가 유입되는 것을 차단 또는 허용한다. 차단밸브(4a, 4b)에서의 차단 및 허용의 절환은, 제어장치(10)의 제어에 의해 실행된다. 한편, 배기가스 차단수단은, 기관측 배기통로(100)에 연통하는 배기가스의 유로를, 주 배기통로(2) 및 분기 배기통로(3) 사이에서 택일적으로 절환할 수 있는 단일의 절환밸브이어도 좋다. 이 절환밸브는, 주 배기통로(2) 및 분기 배기통로(3)의 배기 입구(2a, 3a)에 배치된다.
배기가스 정화장치(1)는, 주 배기통로(2) 내에, 질소산화물 흡착재(5)와, 흡착물질 탈리수단(6)과, 연소장치(7)를 구비하고 있다. 배기 방향(F2)의 상류 측으로부터 하류 측을 향해, 흡착물질 탈리수단(6), 질소산화물 흡착재(5), 연소장치(7)가 순차로 배치되어 있다.
질소산화물 흡착재(5)는, 공기 과잉분위기에서 질소산화물을 일시적으로 흡착하고, 이렇게 흡착한 질소산화물을 승온분위기 또는 환원분위기에서 탈리하는 재료이다.
여기서, 공기 과잉이라 함은, 공기(산소) 및 연료의 혼합기체에서, 공기 과잉률(공급된 혼합기체의 공기연료비를 이상(理想) 공기연료비로 나눈 값)이 1보다 큰 상태를 가리킨다. 또, 공기 과잉률이 1보다 작은 상태는, 연료과잉인 상태이다. 환원분위기라 함은, 연소(산화 및 환원반응)가 발생했을 때에, 환원제가 과잉이고 산소가 부족한 상태에 있는 가스를 가리킨다.
또, 질소산화물 흡착재(5)로부터 질소산화물이 탈리되는 경우는, 다음 3가지 경우가 있다. 탈리의 첫 번째 경우는, 질소산화물 흡착재(5)가 승온 분위기에 놓여져 있는 경우이다. 탈리의 두 번째 경우는, 질소산화물 흡착재(5)가, 환원분위기에 놓여져 있는 경우이다. 탈리의 세 번째 경우는, 질소산화물 흡착재(5)가 승온 분위기이면서 환원분위기에 놓여졌을 경우이다.
질소산화물 흡착재(5)는, 산화작용을 가진 촉매성분도 갖고 있다.
흡착물질 탈리수단(6)은, 공기공급수단을 가짐과 더불어, 상기 공기공급수단으로부터 공급되는 공기를 승온분위기 또는 환원분위기가 되도록 하는 탈리수단이다.
흡착물질 탈리수단(6)은, 본 실시형태에서는 연소장치이다. 연소장치는, 공기공급수단과, 연료공급수단과, 착화수단으로 구성된다. 그리고, 흡착물질 탈리수단(6)은, 연료과잉조건 하에서 연소반응을 발생시킴으로써, 환원제로서의 미연물(일산화탄소 및 탄화수소)을 발생시킴과 더불어, 연소반응의 열에 의해 승온을 실현한다.
흡착물질 탈리수단(6)의 공기공급수단은, 공기공급장치(11)와, 공기조량장치(12)와, 공기노즐(61)을 구비하고 있다. 공기공급장치(11)는, 외기를 포착해서 공기조량장치(12)로 공급한다. 공기조량장치(12)는, 공급된 공기(외기)를, 공기 량을 조정한 후, 공기노즐(61)로 공급한다. 공기노즐(61)은, 주 배기통로(2) 내의 영역 A6로 개구된 노즐이다. 공기노즐(61)로 공급된 공기는, 주 배기통로(2) 내로 분사된다. 여기서, 제어장치(10)가 공기조량장치(12)를 제어해서 공기노즐(61)로 공급되는 공기 량을 조정한다.
흡착물질 탈리수단(6)의 연료공급수단은, 제어장치(10)와, 연료탱크(13)와, 연료조량장치(14)와, 연료노즐(62)을 구비하고 있다. 연료탱크(13)에는 연료가 비축되어 있다. 연료조량장치(燃料調量裝置: 14)는, 연료탱크(13)로부터 공급되는 연료를, 연료의 량을 조정한 후, 연료노즐(62)로 공급한다. 연료노즐(62)은, 주 배기통로(2) 내의 영역 A6로 개구된 노즐이다. 영역 A6은, 질소산화물 흡착재(5)의 배기 상류 측에 위치해 있다. 연료노즐(62)로 공급된 연료는, 주 배기통로(2) 내로 분사된다. 또, 제어장치(10)는, 연료조량장치(14)를 제어해서, 연료노즐(62)로 공급되는 연료의 량을 조정한다.
흡착물질 탈리수단(6)의 착화수단은, 점화플러그(63)이다. 점화플러그(63)는, 주 배기통로(2) 내에서 착화를 실행하는 장치이다. 여기서, 공기노즐(61)로부터 분사된 공기와, 연료노즐(62)로부터 분사된 연료에 의해, 주 배기통로(2) 내의 영역 A6에 혼합가스가 생성되도록 되어 있다. 점화플러그(63)는, 이 혼합가스를 착화해서 연소시킨다.
흡착물질 탈리수단(6)은 연소장치이기 때문에, 흡착물질 탈리수단(6)의 배기 하류 측에 승온분위기 및 환원분위기를 발생시킨다. 승온분위기는, 혼합가스의 연소의 열에 의해 발생하게 된다. 환원분위기는, 혼합가스의 연소에 의해 미연물(일산화탄소, 탄화수소)이 생성됨으로써 발생한다. 따라서, 흡착물질 탈리수단(脫離手段; 6)은, 공기공급수단을 가짐과 더불어, 상기 공기공급수단으로부터 공급되는 공기를 승온분위기 또는 환원분위기가 되도록 하는 수단이다.
한편, 주 배기통로(2)에서의 흡착물질 탈리수단(6)의 위치는, 정확하게는, 공기노즐(61), 연소 노즐(62) 및 점화플러그(63)의 위치를 가리키고 있다. 공기노즐(61), 연소노즐(62) 및 점화플러그(63)가, 흡착물질 탈리수단(6)에서 주 배기통로(2)에 직접 관련이 있는 요소이다.
한편, 흡착물질 탈리수단(6)은, 앞에서 설명한 것과 같은 연소장치로 한정되지 않는다. 흡착물질 탈리수단(6)은, 공기공급수단을 갖추어 승온분위기 또는 환원분위기의 어느 한쪽을 제공할 수 있으면 된다. 공기공급수단은, 배기 입구(2a)가 폐쇄되었을 때에 주 배기통로(2) 내에서 송풍하기 위해 필요하다.
연소장치(7)는, 공기공급수단과, 연료공급수단과, 점화플러그(63)로 구성된다. 연소장치(7)는, 공기 과잉조건에서 운전되어, 미반응인 채 질소산화물 흡착재(5)를 통과한 환원제(미연물)를 산화시켜 제거한다. 한편, 연소장치(7)가 발생시키는 연소 화염 내에는 국소적으로 연료과잉의 연소영역이 존재하기 때문에, 이 연료과잉의 연소영역에서 질소산화물이 환원되어 제거되게 된다. 특히, 연소장치(7)가 발생시키는 연소영역이, 연소과잉 연소영역과 공기 과잉 연소영역으로 명확하게 분리된 이른바 2단 연소 형태인 경우, 질소산화물 및 미연물의 제거 작용이 효과적으로 실현된다. 그리고, 질소산화물 흡착재(5)에 함유되는 산화촉매 성분이, Pt, Rh, Pd 같은 귀금속인 경우, 질소산화물 흡착재(5)는, 환원분위기에서 질소산화물을 환원하는 환원촉매 성분도 갖게 된다. 이 경우, 질소산화물은, 질소산화물 흡착재(5)로부터 탈리되면 대부분이 환원되어 제거되기 때문에, 질소산화물의 제거 작용이 한층 더 효과적으로 실현될 수 있게 된다.
연소장치(7)의 공기공급수단도, 흡착물질 탈리수단(6)의 공기공급수단과 마찬가지이다. 연소장치(7)의 공기공급수단은, 공기공급장치(11)와, 공기조량장치(12)와, 공기노즐(71)을 구비하고 있다. 즉, 흡착물질 탈리수단(6)의 공기공급수단의 공기노즐(61)이, 연소장치(7)의 공기공급수단에서는, 공기노즐(71)로 치환되어 있다. 한편, 공기노즐(61)은, 주 배기통로(2) 내의 영역 A7로 개구되어 있다. 영역 A7은, 질소산화물 흡착재(5)의 배기 하류 측에 위치해 있다.
연소장치(7)의 연료공급 수단도, 흡착물질 탈리수단(6)의 연료공급 수단과 마찬가지이다. 연소장치(7)의 연료공급 수단은, 연료탱크(13)와, 연료조량장치(14)와, 연료노즐(72)을 구비하고 있다. 즉, 흡착물질 탈리수단(6)의 공기공급수단의 연료노즐(62)이, 연소장치(7)의 연료공급 수단에서는 연료노즐(72)로 치환되어 있다. 한편, 연료노즐(62)은, 주 배기통로(2) 내의 영역 A7로 개구되어 있다.
연소장치(7)의 착화수단도, 흡착물질 탈리수단(6)의 착화수단과 마찬가지이다. 연소장치(7)의 착화수단은 점화플러그(73)로서, 주 배기통로(2) 내의 영역 A7에서 착화를 실행하는 장치이다.
한편, 배기가스 정화장치(1)는, 분기 배기통로(3) 내에는, 배기가스의 처리에 따른 장치를 갖추고 있지 않다. 그 때문에, 기관측 배기통로(100)로부터 분기 배기통로(3)로 공급된 배기가스는, 분기 배기통로(3)의 배기 출구(3b)로부터 그대로 배출되게 된다.
[제1 실시형태의 작동]
다음에는, 배기가스 정화장치(1)의 작동에 대해 설명한다. 여기서, 제어장치(10)가, 배기가스 정화장치(1)를 작동시킨다. 제어장치(10)가 배기가스 정화장치(1)를 작동시키는 운전에는, 통상운전과 재생운전이 있다.
통상운전은, 내연기관 등의 기관측 배기통로(100)로부터 배출되는 배기가스를 주 배기통로(2)를 통해 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 질소산화물 흡착재(5)에 흡착시키는 운전을 의미한다. 통상운전에서는, 제어장치(10)는, 차단밸브(4a)를 개방함과 더불어 차단밸브(4b)를 폐쇄한다. 이때, 제어장치(10)는, 흡착물질 탈리수단(6) 및 연소장치(7)를 작동시키지 않는다.
재생운전은, 통상운전에 의해 질소산화물 흡착재(5)에 흡착된 질소산화물을, 질소산화물 흡착재(5)로부터 탈리시킨 후, 질소로 환원시켜 무해화하는 운전을 의미한다. 재생운전에서는, 제어장치(10)는, 차단밸브(4a)를 폐쇄함과 더불어 차단밸브(4b)를 개방한다. 또, 제어장치(10)는, 흡착물질 탈리수단(6) 및 연소장치(7)를 작동시킨다.
배기가스 정화장치(1)에 접속되는 내연기관 등의 작동이 개시되면, 거기에 대응해서 제어장치(10)는 배기가스 정화장치(1)의 작동을 개시하도록 한다. 이때, 제어장치(10)는 통상운전을 개시한다. 차단밸브(4a)가 개방됨으로써, 배기가스는 주 배기통로(2)로 공급되어 배출 방향(F2)을 따라 주 배기통로(2) 내를 흐르게 된다. 한편, 차단밸브(4b)가 폐쇄됨으로써, 배기가스는 분기 배기통로(3) 내로는 유입되지 않는다.
통상운전에서, 배기가스에 함유된 질소산화물은 질소산화물 흡착재(5)에 흡착된다. 그리고, 배기가스로부터 질소산화물이 제거된다. 또, 질소산화물 흡착재(5)가 산화촉매 성분을 갖고 있기 때문에, 배기가스에 함유되는 일산화탄소 및 탄화수소가 산화된다. 일산화탄소 및 탄화수소는, 이산화탄소 및 물로 산화되어 무해화된다. 그리고, 배기가스로부터 일산화탄소 및 탄화수소가 제거된다.
질소산화물 흡착재(5)에 질소산화물이 흡착됨으로써, 질소산화물 흡착재(5)의 흡착능력이 저하된다. 질소산화물 흡착재(5)의 흡착능력을 유지하는 데에는, 질소산화물 흡착재(5)로부터 질소산화물을 탈리시킬 필요가 있다.
제어장치(10)는, 질소산화물 흡착재(5)에 질소산화물이 흡착되는 흡착량이 소정량에 도달하기까지, 또는 소정의 일정시간 사이에 통상운전을 실행한다. 통상운전이 실행되는 시간을, 통상운전시간으로 한다.
제어장치(10)는, 통상운전이 개시되고서부터 통상운전시간이 지나면, 통상운전을 중단하고 재생운전을 개시한다. 차단밸브(4a)가 폐쇄됨으로써, 배기가스는 주 배기통로(2) 내로 유입되지 않는다. 한편, 차단밸브(4b)가 개방됨으로써, 배기가스는 분기 배기통로(3)로 공급되어 배출 방향(F3)을 따라 분기 배기통로(3) 내를 흐르게 된다.
재생운전에서, 제어장치(10)는, 연료과잉조건에서 흡착물질 탈리수단(6)을 작동시킨다. 흡착물질 탈리수단(6)의 작동에 의해, 영역 A6에서 연료·공기의 혼합가스가 생성된 후, 이 혼합가스가 연소된다. 혼합가스가 연소되어 생성되는 연소 후 가스에는, 미연물로서 일산화탄소 및 탄화수소가 포함되어 있다. 일산화탄소 및 탄화수소는, 질소산화물의 환원제로서 작용한다. 또, 연소 후 가스는, 연소의 열 때문에 온도가 높아져 있다. 이 연소 후 가스는, 공기노즐(61)에서 공기가 분사됨에 따라 배기 하류 측으로 보내진다. 그리고, 이 연소 후 가스에 의해, 질소산화물 흡착재(5)의 주위에 환원분위기 및 승온 분위기가 발생한다.
질소산화물 흡착재(5)가 환원분위기 및 승온 분위기에 놓여지므로, 질소산화물 흡착재(5)에 흡착한 질소산화물이 질소산화물 흡착재(5)로부터 탈리된다. 여기서, 질소산화물 흡착재(5)의 재료가 귀금속인 Pt 등인 경우, 탈리된 질소산화물은 즉시 질소로 환원된다.
제어장치(10)는, 흡착물질 탈리수단(6)의 작동과 동시 또는 작동 후에, 연료과잉조건에서 연소장치(7)를 작동시킨다. 연소장치(7)의 작동에 의해, 영역 A7에서 연료·공기의 혼합가스가 생성된 후, 이 혼합가스가 연소된다.
여기서, 질소산화물 등이 포함된 연소 후 가스가, 영역 A7를 통과한다. 질소산화물 등이 포함된 연소 후 가스도, 영역 A7에서 연소된다. 영역 A7의 연료과잉 연소영역에서, 연소 후 가스에 포함되는 질소산화물 등이, 연료 및 미연물(일산화탄소 및 탄화수소)을 환원제로 해서 환원되어 질소로 변화하게 된다. 또, 영역 A7의 공기 과잉 연소영역에서, 미연물은 연소반응에 의해 산화되어 이산화탄소 및 물로 변화된다.
주 배기통로(2)의 배기 출구(2b)로부터는, 2번의 연소를 거친 가스가 배출되는바, 이 가스 중에는 질소산화물이 제거되어 있음과 더불어 미연물인 일산화탄소 및 탄화수소도 제거되어 있다. 즉, 유해물질의 제거된 가스가 주 배기통로(2)로부터 배출된다.
제어장치(10)는, 질소산화물 흡착재(5)에 질소산화물이 흡착되는 흡착량이 0(또는 미소한 일정치)으로 되기까지, 또는 소정의 일정시간의 동안 재생운전을 실행한다. 재생운전의 실행되는 시간을, 재생운전시간으로 한다. 재생운전하는 동안은, 제어장치(10)는, 흡착물질 탈리수단(6) 및 연소장치(7)의 작동을 계속한다. 이 재생운전에 의해, 질소산화물 흡착재(5)로부터 질소산화물이 제거되어, 질소산화물 흡착재(5)의 흡착성능이 재생된다. 제어장치(10)는, 통상운전의 개시시로부터 재생운전시간이 지나면 재생운전을 중단하고, 다시 통상운전을 개시한다. 이후, 제어장치(10)는, 통상운전과 재생운전을 교대로 되풀이한다.
여기서, 재생운전을 하는 동안은, 배기가스가 분기 배기통로(3)를 통해 배출된다. 재생운전을 하는 동안은, 배기가스에 함유된 질소산화물이 제거되지 않은 상태에서, 배기가스가 배기가스 정화장치(1)로부터 배출된다.
그 때문에, 통상운전시간에 대한 재생운전시간의 비(比)가 작아지도록 설정되어 있다. 통상운전시간은, 질소산화물 흡착재(5)가 일정 이상의 흡착성능을 발휘될 수 있는 시간으로 설정되어 있다. 그 때문에, 배기가스 정화장치(1)의 작동조건을 변경시켜도, 통상운전시간의 점하는 비율(통상운전시간/(통상운전시간 + 재생운전시간))을 단축할 수가 없다. 한편, 재생운전시간은, 질소산화물 흡착재(5)가 재생되는 데에 요하는 시간으로서 설정되어 있다. 질소산화물 흡착재(5)의 재생의 속도는, 흡착물질 탈리수단(6) 및 연소장치(7)의 작동조건(단위시간 당의 연료 및 공기의 분사량의 설정 등)의 변경에 의해 단축시킬 수가 있다. 그리고, 통상운전시간에 대한 재생운전시간의 비를 작게 함으로써, 배기가스에 함유되는 질소산화물의 저감율이 높게 유지될 수 있게 된다.
[제1 실시형태의 효과]
제1 실시형태의 배기가스 정화장치(1)는, 다음과 같은 효과를 발휘한다.
배기가스를 그대로 흐르게 하기 위한 분기 배기통로(3)가 설치되어 있기 때문에, 주 배기통로(2)로 배기가스가 유입하는 것을 차단해서, 주 배기통로(2) 내에서 질소산화물 흡착재(5)로부터 질소산화물을 탈리시킬 수가 있다. 그 때문에, 배기가스 정화장치(1)는, 질소산화물의 흡착, 탈리 및 환원에 따른, 질소산화물 흡착재(5), 흡착물질 탈리수단(6) 및 연소장치(7)를, 1개의 배기통로(주 배기통로(2))에만 배치하더라도 질소산화물의 흡착능력을 유지할 수 있다. 따라서, 제조비용이 낮은 배기가스 정화장치가 제공된다.
[제2 실시형태]
다음에는, 도 2를 이용해서, 제2 실시형태의 배기가스 정화장치(1)에 대해 설명한다. 제2 실시형태의 배기가스 정화장치(1)에는, 제1 실시형태의 배기가스 정화장치(1)에 필터 부재(8)가 더 갖춰져 있다.
필터 부재(8)는, 주 배기통로(2) 내에서 연소장치(7)의 배기 하류 측에 배치되어 있다.
필터 부재(8)는, 배기가스에 함유되는 입자상 물질을 포획할 수 있도록 된 부재이다. 입자상 물질은, 연료의 불완전 연소에 의해 발생하는, 탄소, 탄화수소, 질산염류의 미립자 등이다.
[제2 실시형태의 작동]
다음에는, 배기가스 정화장치(1)의 작동에 있어서, 필터 부재(8)에 관계되는 점에 대해 설명한다.
제2 실시형태에서는, 제어장치(10)가 배기가스 정화장치(1)를 작동시키는 운전에, 통상운전 및 재생운전이 추가되어, 필터 재생운전 및 필터 통상운전이 있게 된다.
필터 재생운전은, 필터 부재(8)에 포획된 입자상 물질을 산화시켜 제거하는 운전을 의미한다. 필터 재생운전에서는, 제어장치(10)는, 연소장치(7)를 작동시킨다. 연소장치(7)가 작동하면, 영역 A7 및 영역 A7의 배기 하류 측에서 연소반응이 발생한다. 이 연소반응에 의해 필터 부재(8)에 포획된 입자상 물질(탄소)이 산화되어 제거된다. 입자상 물질을 산화시키기 위해, 필터 재생운전에도 연소장치(7)는 공기 과잉의 혼합가스를 생성해서 연소시킨다.
필터 통상운전은, 필터 재생운전이 실행되지 않을 때의 운전을 지칭한다. 즉, 필터 통상운전에는, 제어장치(10)는 연소장치(7)를 작동시키지 않는다.
제어장치(10)는, 필터 부재(8)에 의한 입자상 물질의 포획량이 소정 량에 도달하기까지, 또는 소정의 일정시간 동안 필터 통상운전을 실행하게 된다. 필터 통상운전의 실행되는 시간을 필터 통상운전시간으로 한다.
포획량의 검출은, 필터 부재(8)의 포획량의 검출수단을 설치함으로써 가능하도록 되어 있다. 예컨대 필터 부재(8)의 배기 상류 측 및 배기 하류 측에, 주 배기통로(2) 내의 압력을 검출하는 압력 센서가 포획량의 검출수단으로서 설치된다. 포획량에 따라 필터 부재(8)의 막힘의 정도가 변화되고, 필터 부재(8)의 배기 상류 측과 배기 하류 측과의 사이의 압력차이의 크기가 변화하게 된다. 그 때문에, 이 압력차이의 크기에 의해 포획량을 특정할 수가 있게 된다.
필터 재생운전 및 필터 통상운전은, 통상운전 및 재생운전과는 다른 타이밍으로 실시된다. 한편, 필터 재생운전 및 재생운전은 모두 공기 과잉조건에서의 운전이기 때문에, 통상운전 및 재생운전이 동일한 타이밍으로 실시되어도 좋다.
[0073] [제2 실시형태의 효과]
제2 실시형태의 배기가스 정화장치(1)는, 다음과 같은 효과를 더 발휘한다.
[0074] 배기가스 정화장치(1)는, 필터 부재(8)를 구비함으로써, 입자상 물질을 배기가스로부터 제거할 수 있다. 또, 흡착물질 탈리수단(6)의 작동에 의해, 필터 부재(8)의 포획능력을 유지할 수 있다.
[제3 실시형태]
도 3을 이용해서, 제3 실시형태의 배기가스 정화장치(1)를 설명한다. 제3 실시형태의 배기가스 정화장치(1)에는, 제2 실시형태의 배기가스 정화장치(1)에, 유황 산화물 흡착재(9)가 더 갖춰져 있다.
연료에 유황이 함유되어 있는 경우, 배기가스에 유황산화물이 함유된다. 유황산화물 흡착재(9)는, 배기가스에 함유되는 유황산화물의 제거에 관계된다.
[0076] 유황산화물 흡착재(9)는, 주 배기통로(2) 내에서, 질수산화물 흡착재(5)의 배기 상류 측이면서 흡착물질 탈리수단(6)의 배기 하류 측에 배치되어 있다.
유황산화물 흡착재(9)는, 공기 과잉분위기에서 유황산화물을 일시적으로 흡착하고, 이렇게 흡착한 유황산화물을 승온분위기 또는 환원분위기에서 탈리하는 재료이다. 유황산화물 흡착재(9)에서의 흡착 및 탈리의 작용은, 질소산화물 흡착재(5)에서의 흡착 및 탈리의 작용과 마찬가지이다.
[제3 실시형태의 작동]
다음에는, 배기가스 정화장치(1)의 작동에 있어서, 유황산화물 흡착재(9)에 관계되는 점에 대해 설명한다.
통상운전에서, 배기가스에 함유되는 질소산화물은 질소산화물 흡착재(5)에 흡착된다. 또, 배기가스에 함유되는 유황산화물은 유황산화물 흡착재(9)에 흡착된다. 그리고, 배기가스로부터 유황산화물이 제거된다.
재생운전에서, 제어장치(10)는 흡착물질 탈리수단(6)을 작동시킨다. 흡착물질 탈리수단(6)의 작동에 의해, 연소 후 가스가 영역 A6의 배기 하류 측으로 보내진다. 이 연소 후 가스에 의해, 질소산화물 흡착재(5)의 주위에 환원분위기 및 승온 분위기가 발생함과 더불어, 유황산화물 흡착재(9)의 주위에 환원분위기 및 승온 분위기가 발생하게 된다.
유황산화물 흡착재(9)가 환원분위기 또는 승온 분위기에 놓이게 되면, 유황산화물 흡착재(9)에 흡착된 유황산화물이 유황산화물 흡착재(9)로부터 탈리된다. 이 때문에, 질소산화물 흡착재(5)의 재생운전에서 유황산화물 흡착재(9)의 흡착능력도 재생된다. 여기서, 질소산화물 흡착재(5)도 승온분위기 또는 환원분위기에 놓여져 있기 때문에, 질소산화물 흡착재(5)로의 유황산화물의 흡착이 방지되도록 되어 있다.
[제3 실시형태의 효과]
제3 실시형태의 배기가스 정화장치(1)는, 다음과 같은 효과를 더 발휘한다.
배기가스 정화장치(1)는, 질소산화물 흡착재(5)의 배기 상류 측에 유황산화물 흡착재(9)를 구비하고 있어서, 질소산화물 흡착재(5)로 유황산화물이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 또, 흡착물질 탈리수단(6)의 작동에 의해, 유황산화물 흡착재(9)의 유황산화물의 흡착능력을 유지할 수 있다. 더구나, 유황산화물이 탈리되었을 때는 질소산화물 흡착재(5)도 승온분위기 또는 환원분위기에 놓이기 때문에, 질소산화물 흡착재(5)에 유황산화물이 부착되지 않게 된다. 즉, 질소산화물 흡착재(5)의 유황산화물의 피독에 의한 성능 열화가 방지된다.
[제4 실시형태]
다음에는 도 4를 이용해서, 제4 실시형태의 배기가스 정화장치(1)에 대해 설명한다. 제4 실시형태의 배기가스 정화장치(1)는, 제3 실시형태의 배기가스 정화장치(1)와 비교해서, 장치 구성의 점에서는 동일하지만, 배치 구성의 점에서 다르게 되어 있다. 첫 번째 차이점은, 배기가스차단수단의 배치 구성이다. 두 번째 차이점은, 주 배기통로(2) 내에서의, 질소산화물 흡착재(5), 흡착물질 탈리수단(6), 연소장치(7), 필터 부재(8) 및 유황산화물 흡착재(9)의 배치 구성이다. 또, 배치 구성의 변경에 의해, 제어장치(10)의 제어 내용이 변경된다. 따라서, 세 번째 차이점은, 제어장치(10)의 제어 내용이다.
제4 실시형태에서는, 배기가스 차단수단인 차단밸브(4a, 4b)가, 주 배기통로(2)의 배기 출구(2b), 분기 배기통로(3)의 배기 입구(3a)의 각각에 설치되어 있다.
제4 실시형태에서는, 주 배기통로(2) 내에 배기 방향(F2)을 따라(배기 상류 측으로부터 하류 측을 향해), 필터 부재(8), 연소장치(7), 유황산화물 흡착재(9), 질소산화물 흡착재(5), 흡착물질 탈리수단(6) 및 차단밸브(4a)가 순차로 배치되어 있다.
[0087] [제4 실시형태의 작동]
다음에는, 제4 실시형태의 배기가스 정화장치(1)의 작동에 대해 설명한다. 여기서, 제4 실시형태의 배기가스 정화장치(1)는, 질소산화물 흡착재(5), 유황산화물 흡착재(9) 및 필터 부재(8)를 구비하고 있다. 그 때문에, 제4 실시형태의 제어장치(10)는, 통상운전 및 재생운전을 반복해서 실행함과 더불어, 필터 통상운전 및 필터 재생운전을 반복해서 실행하게 된다.
특히, 제4 실시형태에서는, 통상운전과 재생운전으로, 주 배기통로(2) 내에서, 질소산화물 흡착재(5) 및 유황산화물 흡착재(9)를 통과하는 공기 흐름의 방향이 역방향으로 변화된다. 이에 대해, 제1 ~ 제3 실시형태에서는, 질소산화물 흡착재(5) 및 유황산화물 흡착재(9)를 통과하는 공기 흐름의 방향은 항상 같게 되어 있다.
[0089] 제4 실시형태의 통상운전에서는, 가스가 흐르는 경로는, 제1 ~ 제3 실시형태와 마찬가지이다. 통상운전에서는, 제어장치(10)는, 차단밸브(4a)를 개방함과 더불어 차단밸브(4b)를 폐쇄한다. 차단밸브(4a)가 개방됨으로써, 기관측 배기통로(100)로부터의 배기가스는, 주 배기통로(2) 내를 배출 방향(F2)을 따라 흐른 후 합류 배기통로(110)로 배출된다. 한편, 차단밸브(4b)가 폐쇄됨으로써, 배기가스는 분기 배기통로(3) 내로는 유입되지 않게 된다.
통상운전에서, 배기가스는, 주 배기통로(2) 내에서, 필터 부재(8), 유황산화물 흡착재(9) 및 질소산화물 흡착재(5)를 순차로 통과한다. 그 때문에, 배기가스 중의 유황산화물이 유황산화물 흡착재(9)에 의해 제거된다. 또 배기가스 중의 입자상 물질이 필터 부재(8)에 의해 제거된다. 그리고 배기가스 중의 질소산화물이 질소산화물 흡착재(5)에 의해 제거된다.
제4 실시형태의 재생운전에서는, 가스의 흐르는 경로가, 제1 ~ 제3 실시형태와는 다르다. 재생운전에서는, 제어장치(10)는, 차단밸브(4a)를 폐쇄함과 더불어 차단밸브(4b)를 개방한다. 이때, 차단밸브(4b)가 개방됨으로써, 기관측 배기통로(100)에서 나온 배기가스는 주 배기통로(2) 내를 배출 방향(F3)을 따라 흐른 후 합류 배기통로(110)로 배출된다. 한편, 차단밸브(4a)가 차단되어 있는바, 이 차단밸브(4b)는 주 배기통로(2)의 배기 출구(2b)를 개폐하기 위한 것이다. 주 배기통로(2)의 배기 입구(2a)는 개방되어 있다. 따라서, 흡착물질 탈리수단(6) 또는 연소장치(7)가 작동하면, 흡착물질 탈리수단(6) 및 연소장치(7)는 공기공급수단을 구비하고 있기 때문에, 주 배기통로(2) 내로 배기 방향(F2; 배기가스의 흐름 방향)과는 역방향(FR)의 공기 흐름이 발생한다. 그리고, 흡착물질 탈리수단(6) 및 연소장치(7)에서 생성된 가스가, 주 배기통로(2) 내를 역방향(FR)을 따라 흘러 배기 출구(100b)에서 배기가스와 합류해서, 분기 배기통로(3) 내를 배기 방향(F3)을 따라 흐른 후, 합류 배기통로(110)로 배출된다.
재생운전에서, 흡착물질 탈리수단(6)에 의해 영역 A6에서 생성된 연소 후 가스는, 주 배기통로(2) 내에서, 역방향(FR)을 따라, 질소산화물 흡착재(5), 유황산화물 흡착재(9), 연소장치(7) 및 필터 부재(8)를 순차로 통과한다. 그 때문에, 질소산화물은, 질소산화물 흡착재(5)로부터 탈리된 후, 연소장치(7)에 의해 질소로 환원되어 무해화된다. 유황산화물은, 유황산화물 흡착재(9)로부터 탈리된다. 이와 같이 해서, 질소산화물 흡착재(5) 및 유황산화물 흡착재(9)가 재생된다.
필터 재생운전에서, 연소장치(7)에 의해 영역 A7에서 생성된 공기 과잉의 연소 후 가스는, 주 배기통로(2) 내에서, 역방향(FR)을 따라 흘러, 필터 부재(8)를 통과한다. 그리고, 필터 부재(8)에 포획된 입자상 물질이 연소되어 무해화된다. 이와 같이 해서, 필터 부재(8)가 재생된다.
제4 실시형태에서 도, 제1 ~ 제3 실시형태와 마찬가지로, 통상운전시간에 대한 재생운전시간의 비는 작아지도록 설정되어 있다.
[제4 실시형태의 효과]
제4 실시형태의 배기가스 정화장치(1)는, 다음과 같은 효과를 발휘한다.
배기가스를 그대로 흐르도록 하기 위한 분기 배기통로(3)가 설치되어 있기 때문에, 주 배기통로(2)로 배기가스가 유입되는 것을 차단해서, 주 배기통로(2) 내에서 질소산화물 흡착재(5)로부터 질소산화물을 탈리시킬 수가 있다. 그 때문에, 배기가스 정화장치(1)는, 질소산화물의 흡착, 탈리 및 환원에 따른, 질소산화물 흡착재(5), 흡착물질 탈리수단(6) 및 연소장치(7)를, 1개의 배기통로(주 배기통로(2))에만 배치하면, 질소산화물의 흡착능력을 유지할 수 있다. 따라서, 제조비용이 낮은 배기가스 정화장치가 제공된다.
그리고, 배기가스 정화장치(1)는, 필터 부재(8)를 구비하고 있어서, 입자상 물질을 배기가스로부터 제거할 수 있다. 또, 연소장치(7)의 작동에 의해 필터 부재(8)의 포획능력을 유지할 수 있다.
그리고, 배기가스 정화장치(1)는, 질소산화물 흡착재(5)의 배기 상류 측에 유황산화물 흡착재(9)를 구비하고 있기 때문에, 질소산화물 흡착재(5)로 유황산화물이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 또, 흡착물질 탈리수단(6)의 작동에 의해 유황산화물 흡착재(9)의 유황산화물의 흡착능력이 유지될 수 있다. 특히, 흡착물질 탈리수단(6)이 작동할 때에, 배기 상류 측을 향해 공기 흐름(역방향(FR)으로의 연소 후 가스의 흐름)이 형성되어, 질소산화물 흡착재(5)에 유황산화물이 유입되지 않게 된다. 즉, 질소산화물 흡착재(5)의 유황산화물의 피독에 의한 성능 열화가 방지된다.
1 - - - 배기가스 정화장치
2 - - - 주 배기통로
2a - - - 배기 입구
2b - - - 배기 출구
3 - - - - 분기 배기통로
3a - - - 배기 입구
3b - - - 배기 출구
4a, 4b - - - 차단밸브
5 - - - 질소산화물 흡착재
6 - - - 흡착물질 탈리수단
7 - - - 연소장치
8 - - - 필터 일부 재
9 - - - 유황산화물 흡착재
10 - - - 제어장치
61, 71 - - - 공기노즐(공기공급수단의 일부)
62, 72 - - - 연료노즐(연료공급수단의 일부)
63, 73 - - - 점화플러그(착화장치)
100 - - - 기관측 배기통로
100b - - - 배기 출구

Claims (4)

  1. 내연기관 또는 연소기기의 기관측 배기통로에 접속되는 배기가스 정화장치에 있어서,
    상기 기관측 배기통로에 접속되는 주 배기통로 및 분기 배기통로와,
    상기 주 배기통로 및 상기 분기 배기통로의 배기 입구에서 배기가스를 차단할 수 있는 배기가스 차단수단과,
    상기 주 배기통로 내에 설치되어, 공기 과잉분위기에서 질소산화물을 일시적으로 흡착해서, 이렇게 흡착한 질소산화물을 승온분위기 또는 환원분위기에서 탈리하는 질소산화물 흡착재와,
    상기 주 배기통로 내에서 상기 질소산화물 흡착재보다 배기 상류 측에 배치되어, 공기공급수단을 가짐과 더불어 상기 공기공급수단으로부터 공급되는 공기를 승온분위기 또는 환원분위기로 만드는 흡착물질 이탈수단과,
    상기 주 배기통로 내에서 상기 질소산화물 흡착재보다 배기 하류 측에 배치되고서, 공기공급수단, 연료공급수단 및 착화수단으로 구성되는 연소장치를 갖추되,
    상기 분기 배기통로는, 상기 기관측 배기통로로부터의 배기가스가 처리되지 않고 그대로 배출되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 주 배기통로 내에서 상기 연소장치의 배기 하류 측에 배치되어, 배기가스에 함유된 입자상 물질을 포획가능한 필터 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 주 배기통로 내에서, 상기 질소산화물 흡착재의 배기 상류 측이면서 상기 흡착물질 탈리수단의 배기 하류 측에 배치되어, 공기 과잉분위기에서 유황산화물을 일시적으로 흡착하고, 이렇게 흡착한 유황산화물을 승온분위기 또는 환원분위기에서 탈리하는 유황산화물 흡착재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.
  4. 내연기관 또는 연소기기의 기관측 배기통로에 접속되는 배기가스 정화장치에 있어서,
    상기 배기통로에 접속되는 주 배기통로 및 분기 배기통로와, 상기 주 배기통로의 배기 출구 및 상기 분기 배기통로의 배기 입구에서, 각각 배기가스를 차단할 수 있는 배기가스 차단수단과,
    상기 주 배기통로 내에 설치되어, 공기 과잉분위기에서 질소산화물을 일시적으로 흡착하고, 이렇게 흡착한 질소산화물을 승온분위기 또는 환원분위기에서 탈리하는 질소산화물 흡착재와,
    상기 주 배기통로 내에서 상기 질소산화물 흡착재보다 배기 하류 측에 배치되고서, 공기공급수단을 가짐과 더불어, 상기 질소산화물 흡착제에 대응해서, 상기 공기공급수단으로부터 공급되는 공기를 승온분위기 또는 환원분위기로 하는 흡착물질 이탈수단과,
    상기 주 배기통로 내에서 상기 질소산화물 흡착재보다 배기 상류 측에 배치되어, 유황산화물을 흡착할 수 있도록 하는 유황산화물 흡착재와,
    상기 주 배기통로 내에서, 상기 유황산화물 흡착재보다 배기 상류 측에 배치되고서, 공기공급수단, 연료공급수단 및 착화수단으로 구성되는 연소장치와,
    상기 주 배기통로 내에서 상기 연소장치보다 배기 상류 측에 배치되고서, 배기가스에 함유된 입자상 물질을 포획할 수 있는 필터 부재와,
    통상운전과 재생운전을 실행하는 제어장치를 갖추되,
    상기 분기 배기통로가, 상기 기관측 배기통로로부터의 배기가스가 처리되지 않고 그대로 배출되도록 구성되어 있고,
    상기 제어장치가, 상기 통상운전에서, 상기 배기가스 차단수단에 의해 상기 주 배기통로의 배기 출구를 개방하는 한편 상기 분기 배기통로의 배기 입구를 폐쇄해서, 배기가스를 주 배기통로를 따라 흐르도록 하고,
    상기 제어장치가, 상기 재생운전에서, 상기 배기가스 차단수단에 의해 상기 주 배기통로의 배기 출구를 폐쇄하는 한편 상기 분기 배기통로의 배기 입구를 개방하고, 상기 흡착물질 탈리수단 및 상기 연소장치를 작동시켜, 상기 배기가스 차단수단 및 상기 연소장치의 공기공급수단이 발생시킨 공기 흐름을, 상기 주 배기통로 내에서의 배기가스의 흐를 방향과는 역방향으로 흐르도록 하는 배기가스 정화장치.
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