WO2016147649A1 - 排出ガス浄化装置 - Google Patents

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WO2016147649A1
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exhaust gas
air
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pressurized air
air injection
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義典 福井
新 早田
佳博 山口
井上　剛
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ヤンマー株式会社
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    • F01N2590/02—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for marine vessels or naval applications

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine.
  • the exhaust gas from the internal combustion engine includes carbon dioxide, nitrogen oxides, particulate matter, and the like.
  • nitrogen oxides hereinafter referred to as NOx
  • the exhaust path of the internal combustion engine may be provided with an exhaust gas purification device that removes NOx from the exhaust gas.
  • a selective catalytic reduction method (hereinafter referred to as an SCR method) using urea or ammonia as a reducing agent is generally employed in an exhaust gas purification device that removes NOx.
  • SCR method a NOx catalyst having a honeycomb structure made of a material in which an active component such as V or Cr is supported on an oxide carrier such as Ti is used.
  • urea water When urea water is used as the reducing agent, the urea water is injected upstream of the NOx catalyst and is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas to become ammonia. And by making it contact with a NOx catalyst, ammonia acts on NOx and decomposes NOx into harmless nitrogen and water.
  • the above honeycomb structured NOx catalyst has a large number of through holes. Therefore, when the exhaust gas passes through the through hole, the dust contained in the exhaust gas may adhere to the NOx catalyst and close the hole, thereby reducing the reduction reaction.
  • a technique has been studied in which pressurized air is injected onto the NOx catalyst to remove the dust adhering to the NOx catalyst.
  • a device that injects pressurized air continuously for 5 to 10 minutes, for example, intermittently for 5 to 10 seconds at intervals of several minutes An apparatus for injecting pressurized air is being studied.
  • the injection speed of the pressurized air is, for example, about 20 m / s to 40 m / s.
  • the air source becomes large.
  • a compressor, an air tank, a pressure reducing valve, etc. which are air sources, are increased in size.
  • the load capacity of transported goods is reduced by increasing the size of the air source.
  • the conventional exhaust gas purification device requires a large amount of air during injection, the air piping system has a large diameter. Therefore, in a ship with a limited load capacity, this leads to a reduction in the load capacity of the transported goods and an increase in equipment cost.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an exhaust gas purification device capable of reducing the capacity of an air source of pressurized air to be injected and accurately removing dust adhering to the NOx catalyst. .
  • the exhaust gas purifying apparatus of the embodiment has a function of removing dust adhering to a catalyst disposed inside a cylindrical casing by injecting pressurized air.
  • the exhaust gas purification device includes a plurality of air injection nozzles that are arranged on a side wall of the casing and inject pressurized air into the casing to generate a shock wave, and each of the air injection nozzles is sequentially one by one.
  • the compressed air having the same flow rate is injected for a time t1 with a predetermined time interval.
  • the present invention it is possible to reduce the capacity of the air source of the pressurized air to be injected and to accurately remove the dust adhering to the NOx catalyst.
  • FIG. 4 is a view showing a BB cross section of FIG. 3. It is a perspective view of the exhaust-gas purification apparatus of embodiment. It is a figure which shows the time-dependent change of the differential pressure
  • Drawing 1 is a figure showing the outline of ship 1 provided with exhaust gas purification device 50 of an embodiment.
  • exhaust gas purifying device 50 according to the embodiment is applied to a diesel generator 24 mounted on a ship 1 is shown.
  • the ship 1 includes a hull 2, a cabin 3 (bridge) provided on the stern side of the hull 2, a funnel 4 (chimney) arranged at the rear of the cabin 3, a propeller 5 and a rudder provided at the lower rear of the hull 2. 6 is provided.
  • the skeg 8 is integrally formed on the bottom 7 of the stern side.
  • a propeller shaft 9 that rotationally drives the propeller 5 is supported on the skeg 8.
  • a plurality of compartments 10 are provided on the bow side and the center of the hull 2.
  • An engine room 11 is provided on the stern side in the hull 2.
  • a main engine 21 for example, a diesel engine that is a drive source of the propeller 5, a speed reducer 22, and a power generation device 23 for supplying electric power to the electric system in the hull 2 are arranged. Yes.
  • the propeller 5 is rotationally driven by the rotational power from the main engine 21 via the speed reducer 22.
  • the interior of the engine room 11 is divided up and down by an upper deck 13, a second deck 14, a third deck 15 and an inner bottom plate 16.
  • the main engine 21 and the speed reducer 22 are provided on the inner bottom plate 16 at the lowermost stage of the engine room 11, and the power generation device 23 is provided on the third deck 15 at the middle stage of the engine room 11.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • the power generation device 23 includes a plurality of diesel generators 24.
  • the diesel generator 24 includes a power generation engine 25 and a power generator 26 that generates power by driving the power generation engine 25.
  • a diesel engine is used as the power generation engine 25 is shown.
  • the upstream side indicates the upstream side in the fluid flow direction
  • the downstream side indicates the downstream side in the fluid flow direction.
  • the diesel generator 24 is basically operated efficiently in accordance with the required power amount in the hull 2. For example, all of the diesel generators 24 are operated at the time of entering and leaving a port that consumes a large amount of power. On the other hand, an arbitrary number of diesel generators 24 are operated when the berth is relatively low in power consumption. The generated power generated by the operation of each generator 26 is supplied to the electrical system in the hull 2.
  • each power generation engine 25 extends to the funnel 4 and directly communicates with the outside.
  • one exhaust path 30 is provided for one power generation engine 25.
  • three power generation engines 25 are provided, three exhaust paths 30 are provided.
  • Each exhaust passage 30 has the same configuration.
  • the exhaust path 30 includes, for example, a bypass path 31 extending to the funnel 4, a main path 32 branched from a middle portion of the bypass path 31, and a composite casing 33 provided with the bypass path 31 and the main path 32 arranged side by side.
  • the exhaust path 30 includes an exhaust outlet portion formed on the downstream side in the composite casing 33 where the bypass path 31 and the main path 32 merge. The exhaust outlet portion will be described later. Further, the exhaust path 30 includes a merging path 34 extending from the exhaust outlet portion to the funnel 4.
  • the composite casing 33 is disposed above the third deck 15 on which the power generation engine 25 is disposed.
  • the configuration of the composite casing 33 will be described in detail later.
  • the exhaust path 30 from the power generation engine 25 to the composite casing 33 is constituted by, for example, a cylindrical pipe.
  • route 34 downstream from the composite casing 33 is also comprised by cylindrical piping, for example.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an overall configuration of an exhaust system including the exhaust gas purifying device 50 according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a view showing a BB cross section of FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view of the exhaust gas purification device 50 of the embodiment.
  • the composite casing 33 is constituted by, for example, a square tube made of a heat-resistant metal material. As described above, the composite casing 33 includes the bypass path 31 and the main path 32 provided side by side.
  • a partition plate 40 extending along the direction in which the exhaust gas flows is disposed in the composite casing 33.
  • the partition plate 40 divides the composite casing 33 into a bypass path 31 side and a main path 32 side.
  • both the bypass path 31 and the main path 32 constitute a path having a rectangular (square) channel cross section.
  • a casing portion 76 that forms the bypass path 31 and the main path 32 are formed by a part of the outer casing 33 a that forms the outer casing of the composite casing 33 and the partition plate 40.
  • the casing part 74 is configured.
  • An exhaust gas purification device 50 is provided in the main path 32 in the composite casing 33, that is, in the casing portion 74.
  • the upstream end portion of the partition plate 40 is formed on the upstream end surface 43 of the composite casing 33 to which the main side introduction pipe 41 of the bypass path 31 and the bypass side introduction pipe 42 of the main path 32 are fixed. It is fixed.
  • the main path 32 on the downstream side of the bypass side introduction pipe 42 is formed in an expanded shape (diffuser shape) whose cross-sectional area increases as it goes downstream.
  • the downstream end portion of the partition plate 40 is interrupted in an exhaust outlet portion 44 formed on the downstream side in the composite casing 33 where the bypass path 31 and the main path 32 merge.
  • the main path 32 on the exhaust outlet 44 side is formed in a tapered shape in which the cross-sectional area decreases as it goes downstream.
  • the exhaust outlet portion 44 includes a lead-out pipe 45 connected to the merging path 34.
  • the first on-off valve 36 and the second on-off valve 37 switching for flowing the exhaust gas to the bypass path 31 or the main path 32 is performed by the first on-off valve 36 and the second on-off valve 37.
  • the first on-off valve 36 is provided in the bypass path 31 on the downstream side of the branch with the main path 32.
  • the first on-off valve 36 is provided on the upstream side of the composite casing 33.
  • the second on-off valve 37 is provided in the main path 32 near the branch portion.
  • the 2nd on-off valve 37 is provided in the upstream rather than the urea water injection nozzle 51, for example.
  • the first on-off valve 36 and the second on-off valve 37 are configured to be able to open and close in conjunction with each other. Specifically, the first on-off valve 36 and the second on-off valve 37 are when the first on-off valve 36 is closed when the second on-off valve 37 is open, and when the second on-off valve 37 is closed. In addition, the first on-off valve 36 is configured to be in an open state.
  • the exhaust gas purifying device 50 purifies exhaust gas discharged from the power generation engine 25 that drives the generator 26. Further, the exhaust gas purification device 50 includes a soot blower section. This soot blower part removes the dust adhering to the NOx catalyst 75 of the catalyst reaction part 70 by injecting pressurized air. The NOx catalyst 75 is provided in the main path 32 in the composite casing 33.
  • the exhaust gas purifying device 50 is mainly provided in the main path 32.
  • the exhaust gas purifying device 50 includes a urea water injection nozzle 51, a urea supply channel 52, a urea water tank 59, a first air supply channel 53, a pressurized air supply pump 54 (compressor), an air tank 55, and a urea air valve 56.
  • the exhaust gas purification device 50 includes, for example, a control device 90, a GPS (Global Positioning System) device 91, a notification device 92, and an ECU (Engine Control Unit) 93. Further, the exhaust gas purification device 50 includes a mixer 35 between the urea water injection nozzle 51 and the composite casing 33, for example.
  • the urea water injection nozzle 51 supplies urea water into the main path 32.
  • the urea water injection nozzle 51 is composed of a tubular member.
  • the urea water injection nozzle 51 is provided on the upstream side of the catalyst reaction unit 70.
  • the urea water injection nozzle 51 is disposed inside the main path 32 on the upstream side of the mixer 35, for example, as shown in FIG.
  • a urea supply flow path 52 that is a flow path of urea water is connected to the urea water injection nozzle 51.
  • the urea water injection nozzle 51 is connected to a first air supply channel 53 that is a channel for pressurized air. Note that, on the downstream side of the air tank 55, the flow path of the pressurized air is branched into a first air supply flow path 53 and a second air supply flow path 85 described later.
  • the pressurized air supply pump 54 supplies pressurized air.
  • the pressurized air supply pump 54 supplies air after being pressurized (compressed), for example.
  • the pressurized air supply pump 54 supplies air to the air tank 55 (reservoir tank 81) when the pressure of the air tank 55 (reservoir tank 81) falls below a predetermined pressure.
  • the pressurized air supply pump 54 stops.
  • the pressurized air supply pump 54 is not particularly limited as long as the pressure of the air tank 55 (reservoir tank 81) can be maintained at a predetermined pressure.
  • the urea air valve 56 communicates or blocks the flow path of the pressurized air.
  • the urea air valve 56 is provided in the first air supply channel 53.
  • the urea air valve 56 is composed of, for example, an electromagnetic valve.
  • the urea air valve 56 brings the first air supply flow path 53 into a communicating state, whereby pressurized air is supplied to the urea water injection nozzle 51.
  • the urea water supply pump 57 supplies urea water.
  • the urea water supply pump 57 is provided in the urea supply channel 52.
  • the urea water supply pump 57 supplies urea water in the urea water tank 59 to the urea water injection nozzle 51 through the urea supply flow path 52 at a predetermined flow rate.
  • the switching valve 58 shuts out or communicates with the urea supply channel 52.
  • the switching valve 58 is provided downstream of the urea water supply pump 57 in the urea supply flow path 52.
  • the switching valve 58 is constituted by, for example, an electromagnetic valve.
  • the urea water is supplied to the urea water injection nozzle 51 by the switching valve 58 bringing the urea supply flow path 52 into a communicating state.
  • the catalytic reaction unit 70 selectively reduces NOx in the exhaust gas by the NOx catalyst 75.
  • the catalytic reaction unit 70 is provided in the main path 32 in the composite casing 33.
  • the catalyst reaction unit 70 includes a cylindrical casing portion 74 and a NOx catalyst 75 disposed inside the casing portion 74.
  • the casing 74 also constitutes a part of the main path 32 in the composite casing 33 that extends in the exhaust gas flow direction. This casing part 74 is comprised with a square tube, for example.
  • a first NOx catalyst 71, a second NOx catalyst 72, and a third NOx catalyst 73 are arranged at predetermined intervals in the exhaust gas flow direction in order from the upstream side.
  • the casing part 74 is configured such that the first NOx catalyst 71, the second NOx catalyst 72, and the third NOx catalyst 73 can be sealed and detachable therein.
  • the NOx catalyst may be, for example, one stage or a plurality of stages.
  • the NOx catalyst 75 is made of a material containing a metal such as alumina, zirconia, vanadia / titania or zeolite.
  • the NOx catalyst 75 is composed of a substantially rectangular parallelepiped having a honeycomb structure in which a large number of through holes are formed.
  • the NOx catalyst 75 is arranged inside the casing portion 74 so that the axial direction of the through hole coincides with the flow direction of the exhaust gas. Therefore, the exhaust gas supplied from the upstream side of the casing part 74 flows through the through holes of the NOx catalysts 75 in the order of the first NOx catalyst 71, the second NOx catalyst 72, and the third NOx catalyst 73.
  • the exhaust gas is discharged from the catalyst reaction unit 70 to the exhaust outlet 44.
  • the soot blower 80 is for injecting pressurized air to generate a shock wave and removing dust adhering to the NOx catalyst 75.
  • the soot blower unit 80 includes an air injection nozzle 82, an injection valve 83, a pressure control valve 84, and a second air supply channel 85.
  • the air injection nozzle 82 is for injecting pressurized air into the casing portion 74 to generate a shock wave.
  • the air injection nozzle 82 is composed of, for example, an omnidirectional nozzle.
  • the shock wave generated from the outlet of the air injection nozzle 82 has no directivity. Therefore, the shock wave propagates uniformly from the outlet of the air injection nozzle 82 in all directions such as up, down, left and right.
  • the air injection nozzle 82 is disposed, for example, on the side wall of the casing portion 74 upstream of the most upstream first NOx catalyst 71.
  • the casing portion 74 is disposed so as to be inserted into one side wall of the casing portion 74 formed of a square tube.
  • the several air injection nozzle 82 is arrange
  • the direction of the injection port of each air injection nozzle 82 is not particularly limited, but is preferably directed in the same direction.
  • the direction of the injection port of the air injection nozzle 82 can be, for example, a direction perpendicular to the direction in which the exhaust gas flows.
  • the air injection nozzle 82 is connected to the reservoir tank 81 via a second air supply passage 85 which is a passage for pressurized air.
  • the reservoir tank 81 is connected to an air tank 55 disposed at a spaced position.
  • the injection valve 83 communicates or blocks the flow path of the pressurized air.
  • the injection valve 83 is composed of an electromagnetic on-off valve using pilot air.
  • the injection valve 83 is provided in the second air supply channel 85 connected to the air injection nozzle 82.
  • the injection valve 83 is configured to switch whether to supply pressurized air from the reservoir tank 81 to the air injection nozzle 82.
  • one injection valve 83 is provided for each air injection nozzle 82.
  • the injection valve 83 causes the second air supply channel 85 and the air injection nozzle 82 to communicate with each other, so that pressurized air is supplied to the air injection nozzle 82.
  • the pressure control valve 84 changes the pressure of the pressurized air. As shown in FIG. 3, for example, the pressure control valve 84 is located upstream of the reservoir tank 81 and downstream of the branch portion between the first air supply channel 53 and the second air supply channel 85. Two air supply channels 85 are provided.
  • the pressure control valve 84 can change the pressure of the pressurized air in the reservoir tank 81 by a signal from the control device 90. Thereby, in the soot blower part 80, it is also possible to change the pressure of pressurized air according to the state of the NOx catalyst 75, for example.
  • the second air supply channel 85 supplies pressurized air.
  • the second air supply channel 85 connects the reservoir tank 81 and the air injection nozzle 82.
  • the 2nd air supply flow path 85 is provided with the blow piping 85a and the nozzle piping 85b branched from this blow piping 85a, for example.
  • the blow pipe 85a is a pipe directly connected to the reservoir tank 81.
  • a pressure control valve 84 is interposed in the blow pipe 85a.
  • the nozzle pipe 85 b is a pipe that supplies pressurized air to each air injection nozzle 82. Therefore, the nozzle pipe 85b is provided according to the number of air injection nozzles 82.
  • an injection valve 83 is interposed in each nozzle pipe 85b.
  • An air injection nozzle 82 is attached to the downstream end of the nozzle pipe 85b.
  • the pipe diameter of the blow pipe 85a in the present embodiment is equal to the pipe diameter of the nozzle pipe 85b.
  • the nozzle pipe 85 b is bent at the position where the injection valve 83 is interposed and faces the side wall of the casing portion 74.
  • the nozzle pipe 85b and the blow pipe 85a on the upstream side of the bent part are piped in a direction different from the pipe direction of the nozzle pipe 85b on the downstream side of the bent part. That is, the nozzle pipe 85 b and the blow pipe 85 a on the upstream side of the bent part are not piped in a direction perpendicular to the side wall of the casing part 74. Since the second air supply channel 85 is thus piped, a large space is not required behind the side wall of the casing portion 74 when the air injection nozzle 82 is pulled out from the side wall and removed.
  • the differential pressure sensor 60 detects a differential pressure ⁇ P between the exhaust gas pressure upstream of the catalyst reaction unit 70 and the exhaust gas pressure downstream of the catalyst reaction unit 70.
  • the differential pressure sensor 60 includes an upstream pressure detector 60a and a downstream pressure detector 60b.
  • the upstream pressure detection unit 60 a is disposed on the upstream side of the catalyst reaction unit 70
  • the downstream pressure detection unit 60 b is disposed on the downstream side of the catalyst reaction unit 70. That is, the differential pressure sensor 60 detects a differential pressure ⁇ P between the exhaust gas pressure upstream of the first NOx catalyst 71 and the exhaust gas pressure downstream of the third NOx catalyst 73.
  • the exhaust gas temperature sensor 61 detects the exhaust gas temperature T.
  • the exhaust gas temperature sensor 61 is disposed, for example, in the bypass path 31 (for example, the inlet of the bypass path 31 immediately downstream of the power generation engine 25). By providing the exhaust gas temperature sensor 61, the exhaust gas temperature T immediately after combustion in the power generation engine 25 can be detected.
  • the ECU 93 is for controlling the power generation engine 25.
  • the ECU 93 may be configured such that a CPU, ROM, RAM, HDD, or the like is connected by a bus, or may be configured by a one-chip LSI or the like.
  • the ECU 93 can acquire information about the engine rotation speed N and the fuel injection amount F.
  • the notification device 92 notifies the operator of the state of the exhaust gas purification device 50.
  • the notification device is provided, for example, on a control panel in which the control device 90 is stored.
  • the notification device 92 includes a display screen that shows the state of the exhaust gas purification device 50, a speaker that emits an alarm sound, a switch that stops alarm notification, and the like.
  • Control device 90 controls urea air valve 56, urea water supply pump 57, switching valve 58, injection valve 83, pressure control valve 84, first on-off valve 36, second on-off valve 37, and the like.
  • the control device 90 includes a urea air valve 56, a urea water supply pump 57, a switching valve 58, an injection valve 83, a pressure control valve 84, a first on-off valve 36, a second on-off valve 37, and the like.
  • Exhaust flow velocity map M2 for calculating exhaust flow velocity based on programs and data, restricted region map M1 for calculating exhaust restricted regions, engine speed N, fuel injection amount F, generator output and exhaust gas temperature T, each exhaust flow velocity
  • the initial differential pressure map M3 for calculating the initial differential pressure ⁇ Pi that is the differential pressure of the catalyst reaction unit 70 in the initial state is stored.
  • control device 90 has a condition different from the first reference differential pressure increase amount ⁇ Pt1 that needs to be replaced due to aging deterioration of the catalyst at each initial differential pressure ⁇ Pi, and the soot blow process under normal predetermined conditions, A reference differential pressure increase amount map M4 and the like for calculating the second reference differential pressure increase amount ⁇ Pt2 that requires a soot blow process with high effect are stored.
  • the control device 90 may be configured such that a CPU, ROM, RAM, HDD, or the like is connected by a bus, or may be configured by a one-chip LSI or the like.
  • the control device 90 may be configured integrally with the ECU 93 that controls the power generation engine 25.
  • control of the control device 90 is shown below.
  • the control device 90 is connected to the solenoid of the urea air valve 56 and controls the opening and closing of the urea air valve 56.
  • the control device 90 is connected to the drive motor of the urea water supply pump 57 and controls the operation state of the urea water supply pump 57. That is, the control device 90 can arbitrarily change the amount of urea water added to the exhaust gas by controlling the operation state of the urea water supply pump 57.
  • the control device 90 is connected to the switching valve 58 and controls opening and closing of the switching valve 58.
  • the control device 90 is connected to the injection valve 83 and controls the opening and closing of the injection valve 83.
  • the control device 90 is connected to the pressure control valve 84 and controls opening and closing of the pressure control valve 84.
  • the control device 90 is connected to the differential pressure sensor 60 and acquires a signal about the differential pressure ⁇ P between the upstream exhaust gas pressure and the downstream exhaust gas pressure of the catalyst reaction unit 70 detected by the differential pressure sensor 60. .
  • the control device 90 is connected to the first on-off valve 36 and the second on-off valve 37, and controls the opening and closing of the first on-off valve 36 and the second on-off valve 37. Note that the control device 90 can also manually acquire the opening / closing signals of the first opening / closing valve 36 and the second opening / closing valve 37 and control the first opening / closing valve 36 and the second opening / closing valve 37 based on the opening / closing signal. is there.
  • the control device 90 is connected to the ECU 93 and acquires various information related to the engine rotation speed N, the fuel injection amount F, and the power generation engine 25 acquired by the ECU 93. Further, the control device 90 may directly acquire each piece of information related to the power generation engine 25 without using the ECU 93.
  • the control device 90 is connected to the GPS device 91 and acquires the position detected by the GPS device 91. Further, the control device 90 is connected to an input device (not shown), and can acquire a signal regarding the target purification rate and the concentration of urea water input from the input device. Information on the target purification rate and urea water concentration may be stored in the control device 90 in advance.
  • the control device 90 is connected to the notification device 92 and issues a notification of a state of the exhaust gas purification device 50 and a catalyst abnormality alarm indicating abnormal deterioration of the NOx catalyst 75.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a change with time in the differential pressure for each load factor of the exhaust gas purifying apparatus 50 according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the exhaust flow rate and the rate of decrease in the differential pressure of the exhaust gas purifying apparatus 50 according to the embodiment.
  • the differential pressure increase ( ⁇ P ⁇ Pi) of the catalyst reaction unit 70 is operated at a load factor of 100% and a load factor of 75%. It increases rapidly compared to the case.
  • the differential pressure ⁇ P of the catalyst reaction unit 70 increases due to dust adhering to the NOx catalyst 75 and clogging of the NOx catalyst 75.
  • the NOx catalyst 75 is more likely to have dust. This is because the exhaust flow velocity Ve decreases when the load factor Wr of the power generation engine 25 is low, and the amount of soot removed from the NOx catalyst 75 is reduced by the action of the exhaust force.
  • the exhaust gas purifying device 50 has a catalyst reaction unit 70 that is caused by the removal of soot dust from the NOx catalyst 75 by the soot blow process as the exhaust flow rate Ve is slower (the load factor Wr is lower).
  • the decreasing rate of the differential pressure ⁇ P increases.
  • the exhaust gas purification device 50 performs the soot blow process at an exhaust flow velocity Ve that is equal to or lower than the reference exhaust flow speed Vt at which the reduction rate ⁇ of the differential pressure ⁇ P of the catalyst reaction unit 70 due to the soot blow process is greater than or equal to a predetermined value. Dust removal can be performed.
  • the reference exhaust flow velocity Vt can be determined and the exhaust flow velocity Ve for performing the soot blow process can be determined.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the differential pressure increase amount and the denitration rate decrease rate of the exhaust gas purification device 50 of the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a reference differential pressure increase amount at each initial differential pressure of the exhaust gas purifying apparatus 50 of the embodiment.
  • FIG. 8 shows the increase amount of the differential pressure ⁇ P and the decrease rate of the NOx removal rate at each load factor Wr at a predetermined engine speed N.
  • FIG. 9 is a reference differential pressure increase map M4 showing the first reference differential pressure increase ⁇ Pt1 and the second reference differential pressure increase ⁇ Pt2 at each initial differential pressure ⁇ Pi.
  • the exhaust gas purifying device 50 accumulates residual dust in the NOx catalyst 75 by long-term operation regardless of the load factor of the power generation engine 25. As a result, as shown in FIG. 8, the difference between the initial differential pressure ⁇ Pi of the catalyst reaction section 70 and the current differential pressure ⁇ P increases and the denitration rate decreases. Therefore, the exhaust gas purifying device 50 estimates the reduction amount of the denitration rate from the difference between the initial differential pressure ⁇ Pi of the catalyst reaction unit 70 and the current differential pressure ⁇ P at an arbitrary exhaust flow velocity Ve.
  • a certain first reference differential pressure increase amount ⁇ Pt1 catalyst replacement or manual cleaning is performed. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in the NOx removal rate of the NOx catalyst 75 even in a long-term operation.
  • the exhaust gas purifying device 50 includes a NOx concentration sensor or the like, by comparing the decrease rate of the denitration rate calculated from the differential pressure increase amount and the acquired NOx concentration at each load factor Wr, Abnormal deterioration of the NOx catalyst 75 (broken line portion in FIG. 8) can be detected.
  • the first reference differential pressure increase amount ⁇ Pt1 that requires replacement due to aging of the NOx catalyst 75 at each initial differential pressure ⁇ Pi, and the soot blow process that has a higher cleaning effect than the normal soot blow process.
  • the soot blower portion is calculated from the initial differential pressure ⁇ Pi and the differential pressure increase amount ( ⁇ P ⁇ Pi). 80 control modes are determined.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a standard mode pressurized air injection sequence in the exhaust gas purifying apparatus 50 of the embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing a standard mode injection sequence of pressurized air in a conventional exhaust gas purifying apparatus. 10 and 11, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the injection flow rate of pressurized air.
  • FIG.10 and FIG.11 the injection sequence when the four air injection nozzles 82 are provided is shown. Further, the numbers i to iv are assigned to the four air injection nozzles 82, respectively, and in FIGS. 10 and 11, it is made clear that the injection is in any of the air injection nozzles 82. For example, in FIG. 10, it is shown that the injection of pressurized air to which i is attached is due to the air injection nozzle 82 to which i is assigned.
  • the air injection nozzle in the conventional injection sequence is the same as the air injection nozzle 82 in the exhaust gas purification apparatus 50 of the embodiment.
  • the flow rate of the pressurized air injected from one air injection nozzle is the same in both the injection sequences of the conventional and the embodiments.
  • the above-described differential pressure increase amount ( ⁇ P ⁇ Pi) is smaller than the first reference differential pressure increase amount ⁇ Pt1 and the second reference differential pressure increase amount ⁇ Pt2, and the exhaust flow velocity Ve is the reference. It is executed when the exhaust flow velocity Vt is smaller.
  • each air injection nozzle 82 sequentially pressurizes air at the same flow rate at time t2 at time t2. Inject. That is, the air injection nozzles 82 do not inject pressurized air at the same time. For example, after one air injection nozzle 82 injects pressurized air, another one different air injection nozzle 82 injects pressurized air at intervals of time t2.
  • the air injection nozzles 82 again inject the pressurized air at the same flow rate for the time t1 at intervals of the time t2.
  • the period from the start of injection of the first air injection nozzle 82 (here, i air injection nozzle 82) until the elapse of time t3 is referred to as a basic sequence.
  • This basic sequence is started after the exhaust gas begins to flow through the exhaust gas purifying device 50 or after the power generation engine 25 is operated, and is repeatedly executed while the standard mode condition described above is satisfied. . That is, the basic sequence is repeatedly executed regardless of the amount of accumulated dust in the NOx catalyst 75 as long as the standard mode condition described above is satisfied.
  • the time t1 which is the time during which the air injection nozzle 82 is injecting pressurized air, is 0.1 to 0.5 seconds.
  • the time t1 is set in this range in order to form a shock wave effective for removing dust while maintaining the consumption amount of the pressurized air to the minimum.
  • the time t2 may be 30 seconds to 5 minutes, for example, about 1 minute.
  • the time t2 is not limited to this time.
  • the time t2 is arbitrarily set by, for example, the time during which the pressure of the air tank 55 (reservoir tank 81) rises to a predetermined pressure after one air injection nozzle 82 injects pressurized air.
  • time t3 is 20 minutes or more, for example, about 30 minutes. Note that the time t3 is not limited to this time.
  • the time t3 is set based on, for example, the accumulation amount of dust in the NOx catalyst 75, in other words, the above-described differential pressure increase amount ( ⁇ P ⁇ Pi).
  • the aforementioned differential pressure increase ( ⁇ P ⁇ Pi) becomes “0”.
  • the time t3 when no pressurized air is injected from any of the air injection nozzles 82, soot accumulates on the NOx catalyst 75, and the above-described differential pressure increase ( ⁇ P ⁇ Pi) increases.
  • the time t3 is preferably set to be equal to or less than the time until the differential pressure increase amount that allows the differential pressure increase amount ( ⁇ P ⁇ Pi) to be “0” in one basic sequence.
  • the conventional injection sequence includes a time t4 in which the pressurized air is not injected from any of the air injection nozzles after the pressurized air is injected, that is, after the time t1.
  • the basic sequence is comprised by the time t1 and the time t4.
  • the total flow rate of the pressurized air injected in the basic sequence of the embodiment is the same as the total flow rate of the pressurized air injected in the conventional basic sequence.
  • the total flow rate of the pressurized air injected in one basic sequence is constant. Therefore, for example, by increasing the number of air injection nozzles 82, the flow rate of pressurized air injected from one air injection nozzle 82 during time t1 can be reduced. That is, the flow rate of the pressurized air injected from one air injection nozzle 82 differs depending on the number of air injection nozzles 82 arranged.
  • Table 1 shows the specifications for executing the injection sequence in the exhaust gas purification device 50 of the embodiment and the injection sequence in the conventional exhaust gas purification device according to the number of air injection nozzles. Here, each specification when two, three, and four air injection nozzles are used is shown.
  • the area of the cross-section of the flow path in the casing 74 of the catalyst reaction unit 70 when two air injection nozzles are provided is 1A, and is shown as an area ratio.
  • the area of the channel cross section in the casing 74 of the catalyst reaction unit 70 when four air injection nozzles are provided is 2.8 times the area of the channel cross section when two air injection nozzles are provided (2. 8A).
  • the flow rate of the pressurized air at the time t1 of the embodiment is 1M 1 , 1M 2 , 1M 3
  • the flow rate of the pressurized air at the time t1 of the conventional mode is a flow rate ratio. Show.
  • the flow rate of the pressurized air at the time t1 of the conventional form is twice (2M 1 ) the flow rate of the pressurized air (1M 1 ) at the time t1 of the embodiment. It is shown that.
  • each air injection nozzle 82 sequentially injects pressurized air of the same flow rate one by one, so that it is one time (time) compared to the conventional injection sequence.
  • the flow rate of the pressurized air injected during (t1) is small. Therefore, the diameter (nominal diameter) of the blow pipe 85a of the embodiment can be made smaller than the diameter (nominal diameter) of the conventional blow pipe. Thereby, the space for installing the piping can be narrowed. Moreover, since piping with a smaller nominal diameter than before can be used, the manufacturing cost can be reduced.
  • the load on the pressurized air supply pump 54 can be reduced.
  • the pressurized air supply pump 54 can be downsized. Further, the capacity of the air tank 55 (reservoir tank 81) can be reduced.
  • the number of air injection nozzles 82 can be increased as the area of the flow path cross section in the casing 74 of the catalyst reaction unit 70 increases. Further, when the area of the cross section of the flow path in the casing 74 of the catalyst reaction unit 70 is constant, as described above, by increasing the number of the air injection nozzles 82, the time from one air injection nozzle 82 to the time t1 is increased. The flow rate of the pressurized air to be injected can be reduced.
  • the number of the air injection nozzles 82 is four, so that the pressurized air injected from one air injection nozzle 82 during the time t1 flow rate, and 1 / 2M 1.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram showing a soot blow process in the catalyst reaction unit 70 in the exhaust gas purifying apparatus 50 of the embodiment.
  • FIG. 13 is a view showing a photograph of the NOx catalyst 75 to which dust has adhered in the exhaust gas purifying apparatus 50 of the embodiment.
  • FIG. 14 is a view showing a photograph of the NOx catalyst 75 after the basic mode basic sequence is performed once in the exhaust gas purifying apparatus 50 of the embodiment.
  • FIG. 14 shows a state after the basic mode basic sequence is performed once for the NOx catalyst 75 in the state shown in FIG. 13.
  • FIG. 15 is a view showing a photograph of the NOx catalyst after performing the conventional soot blow process in the conventional exhaust gas purifying apparatus.
  • FIG. 15 shows a state after the conventional soot blow process is performed on the NOx catalyst in the state shown in FIG.
  • 13 to 15 show the end face on the upstream side of the NOx catalyst located on the most upstream side.
  • pressurized air is supplied by the soot blower unit 80 into the casing unit 74 of the catalytic reaction unit 70 whose internal pressure is the pressure P for the time t1.
  • the pressurized air has a pressure (P + ⁇ IP) in the casing portion 74 after supply that is equal to or greater than a predetermined value x
  • the unit The pressure increase rate ⁇ IP / t1 per time is supplied so as to be equal to or greater than a predetermined value y.
  • the time t1 is as described with reference to FIG. (P + ⁇ IP) ⁇ x Equation (1) ⁇ IP / t1 ⁇ y (2)
  • a shock wave IW is generated in the casing portion 74 due to a rapid pressure rise, as shown in FIG.
  • the shock wave IW propagates spherically from the air injection nozzle 82 into the casing part 74 using the exhaust gas in the casing part 74 as a medium. Since the exhaust gas is filled in the casing part 74, the shock wave IW is not limited to the air injection nozzle 82 and the position in the casing part 74. Propagate in the direction. That is, the shock wave IW reaches all surfaces of the NOx catalyst 75 that are in contact with the exhaust gas in the casing portion 74.
  • the force due to the shock wave IW is equal to the dust adhering to the surface of the NOx catalyst 75 in contact with the exhaust gas in the casing portion 74.
  • the dust adhering to the NOx catalyst 75 shown in FIG. 13 is entirely removed by the action of the force by the shock wave IW.
  • the air injection nozzle 82 is not provided between the NOx catalysts, and the upstream side of the most upstream first NOx catalyst 71 is air.
  • FIG.16 and FIG.17 is a figure which shows the flowchart for demonstrating the soot blow control of the soot blower part 80 of the exhaust gas purification apparatus 50 of embodiment.
  • the exhaust gas purification device 50 is mounted on a ship will be described as an example.
  • the control device 90 is configured such that the current position of the ship on which the exhaust gas purifying device 50 is mounted is in the exhaust gas regulation area, and the calculated differential pressure ⁇ P of the catalytic reaction unit 70 and the calculated initial differential pressure ⁇ Pi of the catalytic reaction unit 70 If the difference is smaller than the first reference differential pressure increase amount ⁇ Pt1, soot blow control is started.
  • the soot blow control includes a standard mode for performing a normal soot blow process and a cleaning mode for performing a soot blow process having a higher cleaning effect than the standard mode.
  • the control device 90 issues an alarm as a differential pressure abnormality. I will inform you.
  • the control device 90 determines that the difference between the differential pressure ⁇ P of the catalyst reaction unit 70 and the calculated initial differential pressure ⁇ Pi of the catalyst reaction unit 70 is smaller than the second reference differential pressure increase amount ⁇ Pt2, and the calculated exhaust flow velocity.
  • Ve is smaller than the reference exhaust flow velocity Vt, the soot blow process in the standard mode is performed.
  • the control device 90 performs the soot blow process in the cleaning mode. . Further, the control device 90 does not perform the soot blow process when the calculated exhaust flow velocity Ve is equal to or higher than the reference exhaust flow velocity Vt.
  • each air injection nozzle 82 sequentially injects pressurized air at the same flow rate at time t2 at time t1.
  • the blow pressure in the cleaning mode is set higher (for example, 0.8 MPa) than the blow pressure (for example, 0.5 MPa) in the standard mode, for example.
  • the time t2 (see FIG. 10) in the cleaning mode may be shorter than the time t2 in the standard mode while taking into account the pressure recovery of the air tank 55 (reservoir tank 81).
  • the time t3 (see FIG. 10) in the cleaning mode may be shorter than the time t3 in the standard mode while taking into account the amount of accumulated dust.
  • control device 90 performs soot blow control in conjunction with the start and stop of the power generation engine 25, for example.
  • control device 90 acquires the current position of the ship detected by the GPS device 91 (step S110).
  • control device 90 determines whether or not the current position of the ship acquired based on the restricted area map M1 is within the restricted area (step S120).
  • step S120 When it is determined in step S120 that the acquired current position of the ship is not within the restricted area (NO in step S120), the control device 90 switches the first on-off valve 36 to the open state and sets the second on-off valve 37. Switching to the closed state (step S230). And the control apparatus 90 performs step S110. In this case, the exhaust gas does not pass through the exhaust gas purification device 50 and is directly discharged into the atmosphere.
  • step S120 when it is determined in step S120 that the acquired current position of the ship is within the restricted area (YES in step S120), the control device 90 switches the first on-off valve 36 to the closed state and performs the second opening / closing.
  • the valve 37 is switched to the open state (step S130). In this case, the exhaust gas is purified by the exhaust gas purification device 50 and then exhausted to the atmosphere.
  • control device 90 acquires the engine rotation speed N, the fuel injection amount F, and the generator output from the ECU 93, acquires the differential pressure ⁇ P of the catalyst reaction unit 70 from the differential pressure sensor 60, and The exhaust gas temperature T is acquired (step S140).
  • control device 90 calculates the exhaust flow velocity Ve from the acquired engine rotation speed N, fuel injection amount F, and exhaust gas temperature T based on the exhaust flow velocity map M2 (step S150).
  • control device 90 calculates an initial differential pressure ⁇ Pi of the catalyst reaction unit 70 at the exhaust flow velocity Ve based on the calculated exhaust flow velocity Ve based on the initial differential pressure map M3 (step S160).
  • control device 90 determines the first reference differential pressure increase amount ⁇ Pt1 determined to require replacement of the catalyst due to aging of the catalyst based on the reference differential pressure increase amount map M4 from the calculated ⁇ Pi, and the cleaning mode.
  • the second reference differential pressure increase amount ⁇ Pt2 that requires processing in step S170 is calculated (step S170).
  • control device 90 determines whether or not the difference between the acquired differential pressure ⁇ P of the catalyst reaction unit 70 and the calculated initial differential pressure ⁇ Pi of the catalyst reaction unit 70 is smaller than the calculated first reference differential pressure increase amount ⁇ Pt1. Is determined (step S180).
  • step S180 When it is determined in step S180 that the difference between the differential pressure ⁇ P and the initial differential pressure ⁇ Pi is smaller than the first reference differential pressure increase amount ⁇ Pt1 (YES in step S180), the control device 90 performs the soot blow control A. Start (step S300).
  • step S180 the difference between the differential pressure ⁇ P and the initial differential pressure ⁇ Pi is not smaller than the first reference differential pressure increase amount ⁇ Pt1 (the difference between the differential pressure ⁇ P and the initial differential pressure ⁇ Pi is the first reference differential difference).
  • the control device 90 issues a differential pressure abnormality alarm by the notification device 92 (step S290).
  • the control apparatus 90 performs step S110 after completion of alerting
  • step S300 the soot blow control A which is step S300 will be described.
  • the controller 90 determines that the difference between the acquired differential pressure ⁇ P of the catalyst reaction unit 70 and the calculated initial differential pressure ⁇ Pi of the catalyst reaction unit 70 is greater than the calculated second reference differential pressure increase amount ⁇ Pt2. Is also smaller (step S310).
  • step S310 the difference between the differential pressure ⁇ P and the initial differential pressure ⁇ Pi is not smaller than the second reference differential pressure increase amount ⁇ Pt2 (the difference between the differential pressure ⁇ P and the initial differential pressure ⁇ Pi is the second reference differential pressure increase amount). If it is determined that it is greater than or equal to ⁇ Pt2 (NO in step S310), the control device 90 performs the soot blow process in the cleaning mode (step S340). And the control apparatus 90 complete
  • step S310 when it is determined that the difference between the differential pressure ⁇ P and the initial differential pressure ⁇ Pi is smaller than the second reference differential pressure increase amount ⁇ Pt2 (YES in step S310), the control device 90 calculates the calculated exhaust gas. It is determined whether or not the flow velocity Ve is smaller than the reference exhaust flow velocity Vt (step S320).
  • step S320 When it is determined in step S320 that the exhaust flow velocity Ve is not smaller than the reference exhaust flow velocity Vt (the exhaust flow velocity Ve is equal to or higher than the reference exhaust flow velocity Vt) (NO in step S320), the control device 90 performs the soot blow control A. And step S110 is executed (see FIG. 16).
  • step S320 determines whether the exhaust flow velocity Ve is smaller than the reference exhaust flow velocity Vt (YES in step S320). If it is determined in step S320 that the exhaust flow velocity Ve is smaller than the reference exhaust flow velocity Vt (YES in step S320), the control device 90 performs the soot blow process in the standard mode (step S330). And the control apparatus 90 complete
  • the injection sequence in the standard mode is as described with reference to FIG.
  • the air injection nozzle 82 includes a plurality of air injection nozzles 82, and each air injection nozzle 82 sequentially injects pressurized air of the same flow rate one by one. Soot adhering to the surface of the NOx catalyst can be removed. Therefore, compared with the conventional injection sequence which injects the pressurized air of the same flow rate from several air injection nozzles simultaneously, the flow volume of the pressurized air injected at once can be decreased. Therefore, the diameter (nominal diameter) of the blow pipe 85a of the embodiment can be made smaller than the diameter (nominal diameter) of the conventional blow pipe. Thereby, the space for installing the piping can be narrowed. Further, the manufacturing cost can be reduced.
  • the flow rate of the pressurized air injected at one time is smaller than the injection sequence in the conventional exhaust gas purification device, so the load of the pressurized air supply pump 54 Can be reduced. As a result, it is possible to reduce the capacity and size of the pressurized air supply pump 54. Further, the capacity of the air tank 55 (reservoir tank 81) can be reduced.
  • the exhaust gas purifying device 50 propagates the shock wave IW using pressurized air using the exhaust gas as a medium, thereby applying the force of the shock wave IW to the entire surface of the NOx catalyst 75 in contact with the exhaust gas. Can act. That is, the dust is uniformly removed from the NOx catalyst 75 by the pressure fluctuation in the catalyst reaction unit 70. Thereby, the exhaust gas purification device 50 can recover the purification rate (denitration rate) of the NOx catalyst 75 and the differential pressure ⁇ P to the initial state.
  • the soot blow process is performed in such a manner that dust can be efficiently removed based on the operating state of the power generation engine 25.
  • the exhaust gas purification device 50 can achieve both improvement of the dust removal rate by the soot blow process and suppression of the amount of pressurized air used for the soot blow process.
  • the exhaust gas purification apparatus 50 of the embodiment does not include the air injection nozzle 82 between the NOx catalysts, and the most upstream first NOx.
  • the air injection nozzle 82 By providing the air injection nozzle 82 on the upstream side of the catalyst 71, the dust adhering to the NOx catalyst 75 can be removed entirely without any spots. Therefore, the total number of air injection nozzles 82 can be reduced.
  • the exhaust gas purification apparatus 50 can estimate the accumulation of residual dust on the NOx catalyst 75 due to the change over time by the increase in the differential pressure ⁇ P of the catalyst reaction unit 70. Further, the exhaust gas purification device 50 can issue a differential pressure abnormality alarm by the notification device 92 based on the differential pressure increase amount ( ⁇ P ⁇ Pi), and can perform the soot blow process in the standard mode or the cleaning mode.
  • the air injection nozzle 82 is disposed on the side wall of the casing portion 74 on the upstream side of the most upstream first NOx catalyst 71 .
  • the present invention is not limited to this configuration. Absent.
  • the position where the air injection nozzle 82 is disposed in the casing portion 74 may be a position other than the upstream side of the first NOx catalyst 71.
  • the air injection nozzle 82 may be disposed on the side wall of the casing portion 74 between the first NOx catalyst 71 and the second NOx catalyst 72.
  • part of the dust removed from the surface of the first NOx catalyst 71 may be temporarily dispersed upstream of the first NOx catalyst 71.
  • the dispersed soot and dust are guided to the downstream side by the flow of the exhaust gas, pass through the through hole of the NOx catalyst 75, and are guided to the downstream side.
  • the force of the shock wave IW can be applied to the entire surface of the NOx catalyst 75 in contact with the exhaust gas.
  • the dust is uniformly removed from the NOx catalyst 75. That is, even when the position at which the air injection nozzle 82 is disposed in the casing 74 is set to a position other than the upstream side of the first NOx catalyst 71, the upstream side of the first NOx catalyst 71 described above. The same effect as when the air injection nozzle 82 is provided on the side wall of the casing portion 74 can be obtained.
  • the air injection nozzle 82 is arranged on one side wall of the casing portion 74 configured by a square tube, but the air injection nozzle 82 may be arranged on a plurality of side walls. . Also in this case, the same effect as when the air injection nozzle 82 is disposed on one side wall can be obtained.
  • the exhaust gas purifying device 50 is provided in the exhaust system of the power generation engine 25 , but the present invention is not limited to this.
  • the exhaust gas purifying device 50 according to the embodiment may be provided, for example, in an exhaust system such as a main engine of a ship or an exhaust system such as a generator engine installed on land.
  • Upstream pressure detection part 60b ... downstream pressure detection unit, 61 ... exhaust gas temperature sensor, 70 ... catalytic reaction unit, 71 ... first NOx catalyst, 72 ... second NOx catalyst, 73 ... third NOx catalyst, 74, 76 ... Casing portion, 75 ... NOx catalyst, 80 ... soot blower portion, 81 ... reservoir tank, 82 ... air injection nozzle, 83 ... injection valve, 84 ... pressure control valve, 85 ... air supply flow path, 85a ... blow piping, 85b ... nozzle Piping, 90 ... control device, 91 ... GPS device, 92 ... notification device.

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Abstract

　実施形態の排出ガス浄化装置５０は、筒状のケーシング部７４の内部に配置されたＮＯｘ触媒７５に付着した煤塵を加圧空気を噴射して除去する機能を備える。ＮＯｘ触媒７５よりも上流側のケーシング部７４の側壁に配置され、加圧空気をケーシング部７４内に噴射して衝撃波を発生させる複数の空気噴射ノズル８２を備え、各空気噴射ノズル８２が、一つずつ順次、所定の時間間隔をあけて、時間ｔ１の間、同流量の加圧空気を噴射する。

Description

排出ガス浄化装置
　本発明の実施形態は、内燃機関の排出ガス浄化装置に関する。
　内燃機関からの排出ガスには、二酸化炭素、窒素酸化物及び粒子状物質等が含まれる。これらの中でも、窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）は、人体に有害であるとともに、酸性雨の原因となる。そのため、内燃機関の排気経路には、排出ガスからＮＯｘを除去する排出ガス浄化装置が備えられることがある。
　現在、ＮＯｘを除去する排出ガス浄化装置においては、一般的に、還元剤に尿素やアンモニアを使用した選択触媒還元法（以下、ＳＣＲ法）が採用されている。このＳＣＲ法では、Ｔｉ等の酸化物の担体にＶやＣｒ等の活性成分を担持させた材料からなるハニカム構造のＮＯｘ触媒が用いられる。
　還元剤に尿素水を用いる場合、尿素水は、ＮＯｘ触媒の上流側で噴射され、排出ガスの熱で加水分解されてアンモニアとなる。そして、ＮＯｘ触媒と接触させることで、アンモニアがＮＯｘに作用し、ＮＯｘを無害な窒素と水とに分解する。
　ここで、上記したハニカム構造のＮＯｘ触媒は、多数の貫通孔を有する。そのため、排出ガスがこの貫通孔を通過する際、排出ガスに含まれる煤塵がＮＯｘ触媒に付着して孔を閉塞し還元反応が低下することがある。そこで、ＮＯｘ触媒に加圧空気を噴射して、ＮＯｘ触媒に付着した煤塵を除去する技術が検討されている。
　ＮＯｘ触媒に付着した煤塵を除去する従来の排出ガス浄化装置として、例えば、５分から１０分間、連続して加圧空気を噴射する装置や、例えば、数分間隔で５秒～１０秒間、間欠的に加圧空気を噴射する装置が検討されている。なお、加圧空気の噴射速度は、例えば、２０ｍ／ｓ～４０ｍ／ｓ程度である。このように噴射された加圧空気をＮＯｘ触媒に付着した煤塵に衝突させて煤塵を除去する場合、噴射時間が長いほど除去率が高くなる。
特開昭５９－１２９３２０号公報
　上記した従来の排出ガス浄化装置では、噴射された加圧空気をＮＯｘ触媒に付着した煤塵に衝突させることで煤塵を除去するため、多くの空気量を必要とする。また、除去率を高めるには、加圧空気の噴射時間を長くする必要があるため、さらに多くの空気量が必要となる。
　また、同量の加圧空気を同時に噴射する空気噴射ノズルを複数備える場合には、噴射時に多くの空気量が必要となる。この場合、空気噴射ノズル数の増加に伴って、使用される空気量も増加する。
　このように、従来の排出ガス浄化装置では、噴射時において多くの空気量を必要とするため、大きな能力を有する空気源が使用されている。そのため、空気源は大型化する。例えば、船舶に搭載される排出ガス浄化装置においては、空気源であるコンプレッサ、エアタンク、減圧弁等が大型化する。積載量が限られた船舶においては、空気源の大型化によって、運搬物の積載量が削減される。また、従来の排出ガス浄化装置では、噴射時において多くの空気量を必要とするため、空気の配管系統が大口径となる。そのため、積載量が限られた船舶においては、運搬物の積載量の削減や設備コストの増加に繋がる。
　本発明が解決しようとする課題は、噴射する加圧空気の空気源の小能力化が図れるとともに、ＮＯｘ触媒に付着した煤塵を的確に除去することができる排出ガス浄化装置を提供することである。
　実施形態の排出ガス浄化装置は、筒状のケーシングの内部に配置された触媒に付着した煤塵を、加圧空気を噴射して除去する機能を備える。そして、排出ガス浄化装置は、前記ケーシングの側壁に配置され、加圧空気を前記ケーシング内に噴射して衝撃波を発生させる複数の空気噴射ノズルを備え、各前記空気噴射ノズルが、一つずつ順次、所定の時間間隔をあけて、時間ｔ１の間、同流量の加圧空気を噴射する。
　本発明によれば、噴射する加圧空気の空気源の小能力化が図れるとともに、ＮＯｘ触媒に付着した煤塵を的確に除去することができる。
実施の形態の排出ガス浄化装置を備える船舶の概要を示した図である。 図１のＡ－Ａ断面を示した図である。 実施の形態の排出ガス浄化装置を備える排気系統の全体構成を模式的に示した図である。 図３のＢ－Ｂ断面を示す図である。 実施の形態の排出ガス浄化装置の斜視図である。 実施の形態の排出ガス浄化装置の負荷率毎の差圧の経時変化を示す図である。 実施の形態の排出ガス浄化装置の排気流速と差圧の低下率との関係を示す図である。 実施の形態の排出ガス浄化装置の差圧上昇量と脱硝率の低下率との関係を示す図である。 実施の形態の排出ガス浄化装置の各初期差圧における基準差圧上昇量を示す図である。 実施の形態の排出ガス浄化装置における標準モードの加圧空気の噴射シーケンスを示す図である。 従来の排出ガス浄化装置における標準モードの加圧空気の噴射シーケンスを示す図である。 実施の形態の排出ガス浄化装置における触媒反応部内でのスートブロー処理の態様を示す概念図である。 実施の形態の排出ガス浄化装置において、煤塵が付着したＮＯｘ触媒の写真を示す図である。 実施の形態の排出ガス浄化装置において、標準モードの基本シーケンスを１回行った後のＮＯｘ触媒の写真を示す図である。 従来の排出ガス浄化装置において、従来のスートブロー処理を行った後のＮＯｘ触媒の写真を示す図である。 実施の形態の排出ガス浄化装置のスートブロア部のスートブロー制御を説明するためのフローチャートを示す図である。 実施の形態の排出ガス浄化装置のスートブロア部のスートブロー制御を説明するためのフローチャートを示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
　（船舶１の概要）
　図１は、実施の形態の排出ガス浄化装置５０を備える船舶１の概要を示した図である。なお、ここでは、実施の形態の排出ガス浄化装置５０を船舶１に搭載されたディーゼル発電機２４に適用した一例を示している。
　まず、図１を参照して、船舶１の概要について説明する。船舶１は、船体２と、船体２の船尾側に設けたキャビン３（船橋）と、キャビン３の後方に配置されたファンネル４（煙突）と、船体２の後方下部に設けたプロペラ５及び舵６とを備えている。この場合、船尾側の船底７にスケグ８を一体形成している。このスケグ８には、プロペラ５を回転駆動させる推進軸９が軸支されている。
　船体２内の船首側及び中央部には、複数に区画された船倉１０が設けられている。また、船体２内の船尾側には、機関室１１が設けられている。
　機関室１１には、プロペラ５の駆動源である主エンジン２１（例えば、ディーゼルエンジン）と、減速機２２と、船体２内の電気系統に電力を供給するための発電装置２３とが配置されている。プロペラ５は、主エンジン２１から減速機２２を経由した回転動力によって回転駆動される。
　機関室１１の内部は、上甲板１３、第２甲板１４、第３甲板１５及び内底板１６によって上下に仕切られている。ここでは、機関室１１の最下段の内底板１６上に主エンジン２１及び減速機２２を備え、機関室１１の中段の第３甲板１５上に発電装置２３を備えている。
　（発電装置２３の排気系統の概要）
　次に、発電装置２３の排気系統の概要について説明する。
　図２は、図１のＡ－Ａ断面を示した図である。図２に示すように、発電装置２３は、複数のディーゼル発電機２４を備える。なお、ここでは、ディーゼル発電機２４を３基備えた一例を示している。ディーゼル発電機２４は、発電用エンジン２５と、発電用エンジン２５の駆動によって発電する発電機２６とを備える。なお、ここでは、発電用エンジン２５として、ディーゼルエンジンが使用された一例が示されている。また、以下において、上流側とは、流体の流れ方向における上流側を示し、下流側とは、流体の流れ方向における下流側を示す。
　ディーゼル発電機２４は、基本的に、船体２内の必要電力量に対応して効率的に稼働される。例えば、大量の電力を消費する出入航時等には、全てのディーゼル発電機２４を稼働させる。一方、比較的電力消費の少ない停泊時等には、任意の台数のディーゼル発電機２４を稼働させる。各発電機２６の作動によって生じた発電電力は、船体２内の電気系統に供給される。
　各発電用エンジン２５の排気経路３０は、図２に示すように、ファンネル４まで延び、外部に直接連通している。排気経路３０は、例えば、一つの発電用エンジン２５に対して一つ備えられる。ここでは、３基の発電用エンジン２５を備えるため、排気経路３０は、３本備えられる。なお、各排気経路３０は、同じ構成である。
　排気経路３０は、例えば、ファンネル４まで延びるバイパス経路３１と、バイパス経路３１の中途部から分岐したメイン経路３２と、バイパス経路３１とメイン経路３２とを並設して備える複合ケーシング３３とをそれぞれ備える。また、排気経路３０は、複合ケーシング３３内の下流側に形成された、バイパス経路３１とメイン経路３２とが合流する排気出口部を備える。なお、排気出口部については、後述する。さらに、排気経路３０は、排気出口部からファンネル４まで延びる合流経路３４を備える。
　複合ケーシング３３は、発電用エンジン２５を配置した第３甲板１５よりも上方に配置されている。なお、複合ケーシング３３の構成については、後に詳しく説明する。
　なお、発電用エンジン２５から複合ケーシング３３までの排気経路３０は、例えば、円筒状の配管で構成されている。また、複合ケーシング３３よりも下流側の合流経路３４も、例えば、円筒状の配管で構成されている。
　（排出ガス浄化装置５０の構成）
　次に、実施の形態の排出ガス浄化装置５０の構成について説明する。
　図３は、実施の形態の排出ガス浄化装置５０を備える排気系統の全体構成を模式的に示した図である。図４は、図３のＢ－Ｂ断面を示す図である。図５は、実施の形態の排出ガス浄化装置５０の斜視図である。
　ここで、まず、排出ガス浄化装置５０を備える複合ケーシング３３の構成について説明する。複合ケーシング３３は、例えば、耐熱金属材料からなる角筒で構成される。複合ケーシング３３は、前述したように、バイパス経路３１とメイン経路３２とを並設して備える。
　図３及び図４に示すように、複合ケーシング３３内には、排出ガスの流れる方向に沿って延びる仕切板４０を配置している。この仕切板４０によって、複合ケーシング３３内がバイパス経路３１側とメイン経路３２側とに区画されている。そして、図４に示すように、バイパス経路３１及びメイン経路３２ともに、流路断面が矩形（四角形）の通路を構成する。具体的には、図４に示すように、複合ケーシング３３の外郭を構成する外郭ケーシング３３ａの一部と仕切板４０とによって、バイパス経路３１を形成するケーシング部７６と、メイン経路３２を形成するケーシング部７４とを構成する。なお、複合ケーシング３３内のメイン経路３２、すなわちケーシング部７４内には、排出ガス浄化装置５０が備えられている。
　仕切板４０の上流側端部は、図３に示すように、バイパス経路３１のメイン側導入管４１とメイン経路３２のバイパス側導入管４２とが固定された複合ケーシング３３の上流側端面４３に固着されている。バイパス側導入管４２の下流側のメイン経路３２は、下流側に行くに伴って断面積が増加する拡開状（ディフューザ形状）に形成されている。
　一方、仕切板４０の下流側端部は、複合ケーシング３３内の下流側に形成された、バイパス経路３１とメイン経路３２とが合流する排気出口部４４内で途切れている。そして、排気出口部４４側のメイン経路３２は、下流側に行くに伴って断面積が減少する先窄まりのテーパ状に形成されている。なお、排気出口部４４は、合流経路３４と連結された導出管４５を備える。
　ここで、排出ガスをバイパス経路３１又はメイン経路３２に流すための切り替えは、第１開閉弁３６及び第２開閉弁３７によって行われる。第１開閉弁３６は、図３に示すように、メイン経路３２との分岐よりも下流側のバイパス経路３１に備えられている。なお、第１開閉弁３６は、複合ケーシング３３よりも上流側に設けられる。第２開閉弁３７は、分岐部近傍のメイン経路３２に備えられている。なお、第２開閉弁３７は、例えば、尿素水噴射ノズル５１よりも上流側に設けられる。
　第１開閉弁３６、第２開閉弁３７は、互いに連動して開閉可能に構成されている。具体的には、第１開閉弁３６、第２開閉弁３７は、第２開閉弁３７が開状態のときに第１開閉弁３６が閉状態になり、第２開閉弁３７が閉状態のときに第１開閉弁３６が開状態になるように構成されている。
　これにより、第２開閉弁３７が開状態かつ第１開閉弁３６が閉状態の場合、排出ガスを排出ガス浄化装置５０に供給する経路が構成される（図３の状態）。一方、第２開閉弁３７が閉状態かつ第１開閉弁３６が開状態の場合、排出ガスが排出ガス浄化装置５０で浄化されずに、外部（大気）に放出される経路が構成される。
　続いて、排出ガス浄化装置５０について説明する。
　排出ガス浄化装置５０は、発電機２６を駆動する発電用エンジン２５から排出される排出ガスを浄化するものである。また、排出ガス浄化装置５０は、スートブロア部を備えている。このスートブロア部は、触媒反応部７０のＮＯｘ触媒７５に付着した煤塵を加圧空気を噴射して除去するものである。なお、ＮＯｘ触媒７５は、複合ケーシング３３内のメイン経路３２に備えられる。
　図３に示すように、排出ガス浄化装置５０は、主として、メイン経路３２に設けられている。排出ガス浄化装置５０は、尿素水噴射ノズル５１、尿素供給流路５２、尿素水タンク５９、第１空気供給流路５３、加圧空気供給ポンプ５４（コンプレッサ）、エアタンク５５、尿素用空気弁５６、尿素水供給ポンプ５７、切替弁５８、触媒反応部７０、スートブロア部８０、差圧センサ６０、排出ガス温度センサ６１を備える。
　また、排出ガス浄化装置５０は、例えば、制御装置９０、ＧＰＳ（全地球測位システム）装置９１、報知装置９２、ＥＣＵ（Engine Control Unit）９３を備える。さらに、排出ガス浄化装置５０は、例えば、尿素水噴射ノズル５１と複合ケーシング３３との間にミキサ３５を備える。
　尿素水噴射ノズル５１は、尿素水をメイン経路３２の内部に供給するものである。尿素水噴射ノズル５１は、管状部材で構成されている。尿素水噴射ノズル５１は、触媒反応部７０よりも上流側に設けられる。具体的には、尿素水噴射ノズル５１は、例えば、図３に示すように、ミキサ３５よりも上流側のメイン経路３２の内部に配置される。尿素水噴射ノズル５１には、尿素水の流路である尿素供給流路５２が接続されている。また、尿素水噴射ノズル５１には、加圧空気の流路である第１空気供給流路５３が接続されている。なお、エアタンク５５の下流側で、加圧空気の流路は、第１空気供給流路５３と、後述する第２空気供給流路８５とに分岐している。
　加圧空気供給ポンプ５４は、加圧空気を供給するものである。加圧空気供給ポンプ５４は、例えば、空気を加圧（圧縮）して供給する。加圧空気供給ポンプ５４は、エアタンク５５（リザーバタンク８１）の圧力が所定の圧力を下回った場合、空気をエアタンク５５（リザーバタンク８１）に供給する。そして、エアタンク５５（リザーバタンク８１）の圧力が所定の圧力に達すると、加圧空気供給ポンプ５４は停止する。なお、加圧空気供給ポンプ５４は、特に限定されるものではなく、エアタンク５５（リザーバタンク８１）の圧力を所定の圧力に維持できるものであればよい。
　尿素用空気弁５６は、加圧空気の流路を連通又は遮断するものである。尿素用空気弁５６は、第１空気供給流路５３に設けられる。尿素用空気弁５６は、例えば、電磁弁等で構成される。尿素用空気弁５６が第１空気供給流路５３を連通状態にすることで、尿素水噴射ノズル５１に加圧空気が供給される。
　尿素水供給ポンプ５７は、尿素水を供給するものである。尿素水供給ポンプ５７は、尿素供給流路５２に設けられる。尿素水供給ポンプ５７は、尿素水タンク５９内の尿素水を所定の流量で尿素供給流路５２を介して尿素水噴射ノズル５１に供給する。
　切替弁５８は、尿素供給流路５２を遮断又は連通するものである。切替弁５８は、尿素供給流路５２の尿素水供給ポンプ５７の下流側に設けられる。切替弁５８は、例えば、電磁弁で構成される。切替弁５８が尿素供給流路５２を連通状態にすることで、尿素水噴射ノズル５１に尿素水が供給される。
　触媒反応部７０は、ＮＯｘ触媒７５によって排出ガス中のＮＯｘを選択還元するものである。触媒反応部７０は、複合ケーシング３３内のメイン経路３２に備えられる。触媒反応部７０は、図３及び図４に示すように、筒状のケーシング部７４と、このケーシング部７４の内部に配置されたＮＯｘ触媒７５とを備える。なお、ケーシング部７４は、排出ガスの流れ方向に延設された複合ケーシング３３内のメイン経路３２の一部も構成している。このケーシング部７４は、例えば、角筒で構成される。
　ケーシング部７４には、例えば、上流側から順に、排出ガスの流れ方向に、第１のＮＯｘ触媒７１、第２のＮＯｘ触媒７２、第３のＮＯｘ触媒７３が所定の間隔で配置されている。ケーシング部７４は、その内部に、第１のＮＯｘ触媒７１、第２のＮＯｘ触媒７２及び第３のＮＯｘ触媒７３を密閉可能かつ着脱可能に構成されている。なお、ここでは、３段のＮＯｘ触媒を備えた一例を示したが、この構成に限られるものではない。ＮＯｘ触媒は、例えば、１段であってもよく、複数段であってもよい。
　ＮＯｘ触媒７５は、例えば、アルミナ、ジルコニア、バナジア／チタニア又はゼオライト等の金属を含有する材料から形成されている。ＮＯｘ触媒７５は、多数の貫通孔が形成されたハニカム構造を有する略直方体から構成されている。ＮＯｘ触媒７５は、貫通孔の軸方向が排気の流れ方向と一致するようにケーシング部７４の内部に配置されている。そのため、ケーシング部７４の上流側から供給される排出ガスは、第１のＮＯｘ触媒７１、第２のＮＯｘ触媒７２、第３のＮＯｘ触媒７３の順に各ＮＯｘ触媒７５の貫通孔を通過して流れ、触媒反応部７０から排気出口部４４に排出される。
　スートブロア部８０は、加圧空気を噴射して衝撃波を発生させ、ＮＯｘ触媒７５に付着した煤塵を除去するものである。スートブロア部８０は、空気噴射ノズル８２と、噴射弁８３と、圧力制御弁８４と、第２空気供給流路８５とを具備する。
　空気噴射ノズル８２は、ケーシング部７４内に加圧空気を噴射して、衝撃波を発生させるものである。この空気噴射ノズル８２は、例えば、無指向性ノズルから構成されている。換言すると、空気噴射ノズル８２の出口から発生する衝撃波は、指向性がない。そのため、空気噴射ノズル８２の出口から上下左右等のあらゆる方向に均一に衝撃波が伝播する。
　空気噴射ノズル８２は、例えば、最も上流側の第１のＮＯｘ触媒７１よりも上流側のケーシング部７４の側壁に配置される。例えば、図４及び図５に示すように、角筒で構成されたケーシング部７４の一つの側壁に、ケーシング部７４を挿通するように配置されている。ここでは、複数の空気噴射ノズル８２が、ケーシング部７４の一つの側壁の幅方向に、例えば等間隔に配置されている。この際、各空気噴射ノズル８２の噴射口の向きは、特に限定されるものではないが、同方向に向けられていることが好ましい。空気噴射ノズル８２の噴射口の向きは、例えば、排出ガスが流れる方向に垂直な方向とすることができる。
　このように、空気噴射ノズル８２は、ケーシング部７４の側壁に配置されるため、空気噴射ノズル８２を側壁から後方に引き出して取り外す際、ケーシング部７４の側壁の後方に大きな空間は不要である。
　また、図３に示すように、空気噴射ノズル８２は、加圧空気の流路である第２空気供給流路８５を介してリザーバタンク８１に接続されている。なお、リザーバタンク８１は、離間した位置に配置されているエアタンク５５に接続されている。
　噴射弁８３は、加圧空気の流路を連通又は遮断するものである。噴射弁８３は、パイロットエアによる電磁式開閉弁から構成されている。噴射弁８３は、空気噴射ノズル８２に接続されている第２空気供給流路８５に設けられる。噴射弁８３は、リザーバタンク８１から空気噴射ノズル８２へ加圧空気を供給するか否かを切り換えられるように構成されている。
　本実施の形態では、複数の空気噴射ノズル８２を一つずつ作動させるため、噴射弁８３は、各空気噴射ノズル８２に対して一つずつ備えられる。なお、噴射弁８３が、第２空気供給流路８５と空気噴射ノズル８２とを連通させることで、空気噴射ノズル８２に加圧空気が供給される。
　圧力制御弁８４は、加圧空気の圧力を変更するものである。圧力制御弁８４は、図３に示すように、例えば、リザーバタンク８１よりも上流側で、かつ第１空気供給流路５３と第２空気供給流路８５との分岐部よりも下流側の第２空気供給流路８５に設けられる。圧力制御弁８４は、制御装置９０からの信号によって、リザーバタンク８１内の加圧空気の圧力を変更可能である。これにより、スートブロア部８０では、例えば、ＮＯｘ触媒７５の状態に応じて、加圧空気の圧力を変更することも可能である。
　第２空気供給流路８５は、加圧空気を供給するものである。第２空気供給流路８５は、リザーバタンク８１と空気噴射ノズル８２とを接続している。図４及び図５に示すように、第２空気供給流路８５は、例えば、ブロー配管８５ａと、このブロー配管８５ａから分岐したノズル配管８５ｂとを備える。
　ブロー配管８５ａは、リザーバタンク８１と直結された配管である。このブロー配管８５ａには、圧力制御弁８４が介在する。ノズル配管８５ｂは、各空気噴射ノズル８２に加圧空気を供給する配管である。そのため、ノズル配管８５ｂは、空気噴射ノズル８２の数に応じて設けられる。図５に示すように、各ノズル配管８５ｂには、それぞれ噴射弁８３が介在する。ノズル配管８５ｂの下流端には、空気噴射ノズル８２が取り付けられる。
　従来型におけるブロー配管においては、複数のノズル配管に供給する加圧空気の流量を担保する必要があるため、配管径は、ノズル配管の配管径よりも大きい。これに対して、本実施の形態におけるブロー配管８５ａの配管径は、ノズル配管８５ｂの配管径と等しい。
　ここで、図５に示すように、ノズル配管８５ｂは、例えば、噴射弁８３が介在する位置で屈曲してケーシング部７４の側壁に臨んでいる。一方、この屈曲部よりも上流側のノズル配管８５ｂやブロー配管８５ａは、屈曲部よりも下流側のノズル配管８５ｂの配管方向とは異なる方向に配管されている。すなわち、屈曲部よりも上流側のノズル配管８５ｂやブロー配管８５ａは、ケーシング部７４の側壁に対して垂直な方向に配管されていない。このように第２空気供給流路８５が配管されることで、空気噴射ノズル８２を側壁から後方に引き出して取り外す際、ケーシング部７４の側壁の後方に大きな空間は不要となる。
　差圧センサ６０は、図３に示すように、触媒反応部７０の上流側の排出ガス圧力と触媒反応部７０の下流側の排出ガス圧力との差圧ΔＰを検出するものである。差圧センサ６０は、上流側圧力検知部６０ａと下流側圧力検知部６０ｂとを備える。上流側圧力検知部６０ａは、触媒反応部７０の上流側に配置され、下流側圧力検知部６０ｂは、触媒反応部７０の下流側に配置されている。すなわち、差圧センサ６０は、第１のＮＯｘ触媒７１の上流側の排出ガス圧力と第３のＮＯｘ触媒７３の下流側の排出ガス圧力との差圧ΔＰを検出する。この差圧センサ６０を備えることで、差圧ΔＰの値からＮＯｘ触媒７５の貫通孔の閉塞の有無やその度合いを検出することができる。
　排出ガス温度センサ６１は、排出ガス温度Ｔを検出するものである。排出ガス温度センサ６１は、例えば、バイパス経路３１（例えば、発電用エンジン２５の直下流のバイパス経路３１の入口）に配置される。排出ガス温度センサ６１を備えることで、発電用エンジン２５において燃焼した直後の排出ガス温度Ｔを検出することができる。
　ＥＣＵ９３は、発電用エンジン２５を制御するものである。ＥＣＵ９３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成でもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成でもよい。ＥＣＵ９３は、例えば、エンジン回転速度Ｎ及び燃料噴射量Ｆについての情報を取得することが可能である。
　報知装置９２は、排出ガス浄化装置５０の状態を操作者に報知するものである。報知装置は、例えば、制御装置９０が格納されている制御盤に設けられる。報知装置９２は、排出ガス浄化装置５０の状態を示す表示画面や、警報音を発するスピーカー及び警報の発報を停止させるスイッチ等を備える。
　制御装置９０は、尿素用空気弁５６、尿素水供給ポンプ５７、切替弁５８、噴射弁８３、圧力制御弁８４、第１開閉弁３６及び第２開閉弁３７等を制御する。制御装置９０には、尿素用空気弁５６、尿素水供給ポンプ５７、切替弁５８、噴射弁８３、圧力制御弁８４、第１開閉弁３６及び第２開閉弁３７等を制御するための種々のプログラムやデータ、排気の規制区域を算出する規制区域マップＭ１、エンジン回転速度Ｎ、燃料噴射量Ｆ、発電機出力及び排出ガス温度Ｔに基づいて排気流速を算出する排気流速マップＭ２、各排気流速における初期状態での触媒反応部７０の差圧である初期差圧ΔＰｉを算出する初期差圧マップＭ３が格納されている。さらに、制御装置９０には、各初期差圧ΔＰｉにおいて触媒の経年劣化による交換等が必要な第１基準差圧上昇量ΔＰｔ１と、通常の所定条件におけるスートブロー処理とは異なる条件であり、さらに洗浄効果が高いスートブロー処理が必要な第２基準差圧上昇量ΔＰｔ２と、を算出する基準差圧上昇量マップＭ４等が格納されている。
　制御装置９０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成でもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成でもよい。なお、制御装置９０は、発電用エンジン２５を制御するＥＣＵ９３と一体的に構成されてもよい。
　ここで、制御装置９０の制御の一例を次に示す。
　制御装置９０は、尿素用空気弁５６のソレノイドに接続され、尿素用空気弁５６の開閉を制御する。制御装置９０は、尿素水供給ポンプ５７の駆動モータに接続され、尿素水供給ポンプ５７の運転状態を制御する。すなわち、制御装置９０は、尿素水供給ポンプ５７の運転状態を制御することで排出ガスに添加する尿素水の添加量を任意に変更することができる。制御装置９０は、切替弁５８に接続され、切替弁５８の開閉を制御する。
　制御装置９０は、噴射弁８３に接続され、噴射弁８３の開閉を制御する。制御装置９０は、圧力制御弁８４に接続され、圧力制御弁８４の開閉を制御する。制御装置９０は、差圧センサ６０に接続され、差圧センサ６０が検出する触媒反応部７０の、上流側の排出ガス圧力と下流側の排出ガス圧力との差圧ΔＰについての信号を取得する。
　制御装置９０は、第１開閉弁３６、第２開閉弁３７に接続され、第１開閉弁３６、第２開閉弁３７の開閉を制御する。なお、制御装置９０は、手動による第１開閉弁３６、第２開閉弁３７の開閉信号を取得し、開閉信号に基づいて第１開閉弁３６、第２開閉弁３７を制御することも可能である。
　制御装置９０は、ＥＣＵ９３に接続され、ＥＣＵ９３が取得するエンジン回転速度Ｎ及び燃料噴射量Ｆや発電用エンジン２５に関する各種情報をそれぞれ取得する。また、制御装置９０は、発電用エンジン２５に関する各情報を、ＥＣＵ９３を介さずに直接取得することもある。
　制御装置９０は、ＧＰＳ装置９１に接続され、ＧＰＳ装置９１が検出した位置を取得する。また、制御装置９０は、入力装置（図示しない）に接続され、入力装置から入力される目標浄化率及び尿素水の濃度についての信号を取得することもできる。なお、目標浄化率及び尿素水の濃度の情報を予め制御装置９０に格納しておいてもよい。制御装置９０は、報知装置９２に接続され、排出ガス浄化装置５０の状態の通知、ＮＯｘ触媒７５の異常劣化を示す触媒異常警報の発報を行う。
　（排気流速Ｖｅ、基準排気流速Ｖｔ、差圧ΔＰと初期差圧ΔＰｉとの差の基準値の説明）
　ここで、排出ガス浄化装置５０では、算出した排気流速Ｖｅと基準排気流速Ｖｔとの比較、及び触媒反応部７０の差圧ΔＰと算出した触媒反応部７０の初期差圧ΔＰｉとの差の基準値、に基づいて、空気噴射ノズル８２による加圧空気の噴射の条件を変える。
　ここでは、排気流速Ｖｅ、基準排気流速Ｖｔ、差圧ΔＰと初期差圧ΔＰｉとの差の基準値について説明する。
　まず、排気流速Ｖｅ及び基準排気流速Ｖｔについて説明する。図６は、実施の形態の排出ガス浄化装置５０の負荷率毎の差圧の経時変化を示す図である。図７は、実施の形態の排出ガス浄化装置５０の排気流速と差圧の低下率との関係を示す図である。
　図６に示すように、発電用エンジン２５を所定のエンジン回転速度Ｎにおいて負荷率１００％及び負荷率７５％で運転した場合、触媒反応部７０の差圧上昇量（ΔＰ－ΔＰｉ）は、運転時間の経過に対して緩やかに増加する。
　一方、発電用エンジン２５を所定のエンジン回転速度Ｎにおいて負荷率２５％で運転した場合、触媒反応部７０の差圧上昇量（ΔＰ－ΔＰｉ）は、負荷率１００％及び負荷率７５％で運転した場合に比べて急速に増加する。ここで、触媒反応部７０の差圧ΔＰは、ＮＯｘ触媒７５に煤塵が付着し、ＮＯｘ触媒７５が目詰まりすることで上昇する。
　すなわち、ＮＯｘ触媒７５は、発電用エンジン２５の負荷率Ｗｒが低いほど煤塵が付着しやすい。これは、発電用エンジン２５の負荷率Ｗｒが低い場合に排気流速Ｖｅが下がるため、排気の力が作用することによりＮＯｘ触媒７５から除去される煤塵の量が減少するからである。
　したがって、図７に示すように、排出ガス浄化装置５０は、排気流速Ｖｅが遅いほど（負荷率Ｗｒが低いほど）、スートブロー処理によってＮＯｘ触媒７５から煤塵が除去されたことによる触媒反応部７０の差圧ΔＰの低下率が大きくなる。これにより、排出ガス浄化装置５０は、スートブロー処理による触媒反応部７０の差圧ΔＰの低下率αが所定値以上になる基準排気流速Ｖｔ以下の排気流速Ｖｅでスートブロー処理を実施することで、効率的な煤塵の除去を行うことができる。このように、基準排気流速Ｖｔを定め、スートブロー処理を実施する排気流速Ｖｅを判定することができる。
　次に、触媒反応部７０の差圧ΔＰと算出した触媒反応部７０の初期差圧ΔＰｉとの差の基準値について説明する。
　図８は、実施の形態の排出ガス浄化装置５０の差圧上昇量と脱硝率の低下率との関係を示す図である。図９は、実施の形態の排出ガス浄化装置５０の各初期差圧における基準差圧上昇量を示す図である。なお、図８では、所定のエンジン回転速度Ｎにおける各負荷率Ｗｒでの差圧ΔＰの上昇量と脱硝率の低下率を示している。図９は、各初期差圧ΔＰｉにおける第１基準差圧上昇量ΔＰｔ１と第２基準差圧上昇量ΔＰｔ２とを示した基準差圧上昇量マップＭ４である。
　排出ガス浄化装置５０は、発電用エンジン２５の負荷率に関わらず、長期的な運転によってＮＯｘ触媒７５における残留煤塵が堆積する。それによって、図８に示すように、触媒反応部７０の初期差圧ΔＰｉと現状の差圧ΔＰとの差が増加するとともに脱硝率が低下する。そこで、排出ガス浄化装置５０では、任意の排気流速Ｖｅにおける触媒反応部７０の初期差圧ΔＰｉと現状の差圧ΔＰとの差から脱硝率の低下量を推測する。
　これにより、排出ガス浄化装置５０においては、各負荷率Ｗｒにおいて脱硝率の低下率が所定値β以上になる触媒反応部７０の初期差圧ΔＰｉと現状の差圧ΔＰとの差の基準値である第１基準差圧上昇量ΔＰｔ１以上と判定したときに、触媒交換や手動による清掃を行う。これによって、長期的な運転においても、ＮＯｘ触媒７５の脱硝率の低下を抑制することができる。
　また、排出ガス浄化装置５０においては、各負荷率Ｗｒにおいて脱硝率の低下率が所定値γ以上になる触媒反応部７０の初期差圧ΔＰｉと現状の差圧ΔＰとの差の基準値である第２基準差圧上昇量ΔＰｔ２以上と判定したときに、通常のスートブロー処理（標準モード）よりも洗浄効果が高いスートブロー処理（洗浄モード）を行う。これによって、長期的な運転においても、ＮＯｘ触媒７５の脱硝率の低下を抑制することができる。
　なお、例えば、排出ガス浄化装置５０がＮＯｘ濃度センサ等を備えている場合、各負荷率Ｗｒにおいて、差圧上昇量から算出した脱硝率の低下率と取得したＮＯｘ濃度とを比較することで、ＮＯｘ触媒７５の異常劣化（図８における破線部分）を検出することができる。
　したがって、排出ガス浄化装置５０においては、各初期差圧ΔＰｉにおけるＮＯｘ触媒７５の経年劣化による交換等が必要な第１基準差圧上昇量ΔＰｔ１と、通常のスートブロー処理よりも洗浄効果が高いスートブロー処理が必要な第２基準差圧上昇量ΔＰｔ２と、を定めた基準差圧上昇量マップＭ４に基づいて（図９参照）、初期差圧ΔＰｉと差圧上昇量（ΔＰ－ΔＰｉ）とからスートブロア部８０の制御モードを決定する。
　（スートブロア部８０におけるシーケンスの説明）
　次に、排出ガス浄化装置５０のスートブロア部８０におけるシーケンスについて説明する。
　図１０は、実施の形態の排出ガス浄化装置５０における標準モードの加圧空気の噴射シーケンスを示す図である。図１１は、従来の排出ガス浄化装置における標準モードの加圧空気の噴射シーケンスを示す図である。図１０及び図１１において、横軸は時間を示し、縦軸は加圧空気の噴射流量を示す。
　なお、図１０及び図１１には、４個の空気噴射ノズル８２を備えたときの噴射シーケンスが示されている。また、４個の空気噴射ノズル８２にそれぞれｉ～ｉｖの番号を付与し、図１０及び図１１では、いずれの空気噴射ノズル８２における噴射であることを明らかにしている。例えば、図１０において、ｉが付された加圧空気の噴射は、ｉが付与された空気噴射ノズル８２によるものであることを示している。
　一方、比較のため示された、従来の噴射シーケンスでは、４個の空気噴射ノズルから同時に加圧空気が噴射されるため、図１１には「ｉ～ｉｖ」と示されている。なお、従来の噴射シーケンスにおける空気噴射ノズルは、実施の形態の排出ガス浄化装置５０における空気噴射ノズル８２と同じものである。また、従来及び実施の形態のいずれの噴射シーケンスにおいても、一つの空気噴射ノズルから噴射される加圧空気の流量は、同じである。
　ここで、標準モードの噴射シーケンスは、前述した差圧上昇量（ΔＰ－ΔＰｉ）が、第１基準差圧上昇量ΔＰｔ１及び第２基準差圧上昇量ΔＰｔ２よりも小さく、かつ排気流速Ｖｅが基準排気流速Ｖｔよりも小さいときに実行される。
　図１０に示すように、実施の形態の排出ガス浄化装置５０における噴射シーケンスでは、各空気噴射ノズル８２が、一つずつ順次、時間ｔ２の間隔で、時間ｔ１の間、同流量の加圧空気を噴射する。すなわち、各空気噴射ノズル８２が、同時に加圧空気を噴射することはない。例えば、一つの空気噴射ノズル８２が加圧空気を噴射した後、時間ｔ２の間隔をあけて、異なる次の一つの空気噴射ノズル８２が加圧空気を噴射する。
　そして、最後の空気噴射ノズル８２（ここでは、ｉｖの空気噴射ノズル８２）が加圧空気を噴射した後、時間ｔ３の間、いずれの空気噴射ノズル８２からも加圧空気が噴射されない。そして、時間ｔ３経過後、再び、各空気噴射ノズル８２が、一つずつ順次、時間ｔ２の間隔で、時間ｔ１の間、同流量の加圧空気を噴射する。
　ここで、最初の空気噴射ノズル８２（ここでは、ｉの空気噴射ノズル８２）の噴射開始から、時間ｔ３経過後までを基本シーケンスと称する。この基本シーケンスは、排出ガスが排出ガス浄化装置５０を流れ始めた後、又は発電用エンジン２５を作動させた後から開始され、上記した標準モードの条件を満たしている間は、繰り返し実行される。すなわち、基本シーケンスは、上記した標準モードの条件を満たしている間は、ＮＯｘ触媒７５における煤塵の堆積量に関係なく、繰り返し実行される。
　ここで、空気噴射ノズル８２が加圧空気を噴射している時間である時間ｔ１は、０．１秒～０．５秒である。ここで、時間ｔ１をこの範囲とするのは、加圧空気の消費量を最小に維持するとともに、煤塵の除去に有効な衝撃波を形成するためである。
　時間ｔ２は、３０秒～５分あれば足り、例えば、１分程度である。なお、時間ｔ２は、この時間に限られるものではない。時間ｔ２は、例えば、１つの空気噴射ノズル８２が加圧空気を噴射した後、エアタンク５５（リザーバタンク８１）の圧力が所定の圧力まで上昇する時間等で任意に設定される。
　時間ｔ３は、２０分以上あれば足り、例えば、３０分程度である。なお、時間ｔ３は、この時間に限られるものではない。時間ｔ３は、例えば、ＮＯｘ触媒７５における煤塵の堆積量、換言すれば、前述した差圧上昇量（ΔＰ－ΔＰｉ）に基づいて設定される。
　ここで、標準モードにおいて１回の基本シーケンスが実行されると、前述した差圧上昇量（ΔＰ－ΔＰｉ）は「０」となる。そして、いずれの空気噴射ノズル８２からも加圧空気が噴射されない時間ｔ３の間は、ＮＯｘ触媒７５に煤塵が堆積し、前述した差圧上昇量（ΔＰ－ΔＰｉ）は増加する。この時間ｔ３の後でも、１回の基本シーケンスで、差圧上昇量（ΔＰ－ΔＰｉ）を「０」とすることが好ましい。そこで、時間ｔ３は、例えば、１回の基本シーケンスで差圧上昇量（ΔＰ－ΔＰｉ）を「０」とできる差圧上昇量となるまでの時間以下に設定されることが好ましい。
　一方、図１１に示すように、従来の排出ガス浄化装置における噴射シーケンスでは、４個の空気噴射ノズルから同時に加圧空気が噴射される。この際、４個の空気噴射ノズルからそれぞれ同流量の加圧空気が噴射される。そのため、時間ｔ１に噴射される加圧空気の流量は、図１０に示した一つの空気噴射ノズル８２から噴射される加圧空気の流量の４倍となる。また、従来の噴射シーケンスでは、加圧空気を噴射後、すなわち時間ｔ１後、いずれの空気噴射ノズルからも加圧空気が噴射されない時間ｔ４を備える。そして、従来の噴射シーケンスでは、時間ｔ１と時間ｔ４とで基本シーケンスを構成している。
　なお、実施の形態の基本シーケンスにおいて噴射される加圧空気の全流量は、従来の基本シーケンスにおいて噴射される加圧空気の全流量と同じである。
　ここで、触媒反応部７０のケーシング部７４内の流路断面が一定の場合、一つの基本シーケンスにおいて噴射される加圧空気の全流量は一定である。そのため、例えば、空気噴射ノズル８２の数を増やすことで、一つの空気噴射ノズル８２から時間ｔ１の間に噴射する加圧空気の流量を減少させることができる。すなわち、一つの空気噴射ノズル８２から噴射される加圧空気の流量は、配置される空気噴射ノズル８２の数によって異なる。
　ここで、表１は、実施の形態の排出ガス浄化装置５０における噴射シーケンス及び従来の排出ガス浄化装置における噴射シーケンスを実行する際の仕様を、空気噴射ノズル数に応じて示したものである。ここでは、空気噴射ノズルを２個、３個、４個使用した場合における各仕様を示している。
　なお、表１において、空気噴射ノズルを２個備えるときの触媒反応部７０のケーシング部７４内の流路断面の面積を１Ａとし、面積比で示している。例えば、空気噴射ノズルを４個備えるときの触媒反応部７０のケーシング部７４内の流路断面の面積は、空気噴射ノズルを２個備えるときの流路断面の面積の２．８倍（２．８Ａ）であることを示している。また、各空気噴射ノズル数の条件において、実施の形態の時間ｔ１おける加圧空気の流量を１Ｍ１、１Ｍ２、１Ｍ３とし、従来の形態の時間ｔ１おける加圧空気の流量を流量比で示している。例えば、空気噴射ノズルを２個備えるとき、従来の形態の時間ｔ１おける加圧空気の流量は、実施の形態の時間ｔ１おける加圧空気の流量（１Ｍ１）の２倍（２Ｍ１）であることを示している。
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　表１に示すように、実施の形態の噴射シーケンスでは、各空気噴射ノズル８２が、一つずつ順次、同流量の加圧空気を噴射するため、従来の噴射シーケンスに比べて、１回（時間ｔ１間）に噴射される加圧空気の流量は少ない。そのため、実施の形態のブロー配管８５ａの径（呼び径）は、従来のブロー配管の径（呼び径）よりも小さくできる。これによって、配管を設置する空間を狭くすることができる。また、従来よりも呼び径の小さな配管を使用することができるので、製造コストを削減することができる。
　さらに、実施の形態の噴射シーケンスでは、従来の噴射シーケンスに比べて、１回に噴射される加圧空気の流量は少ないため、加圧空気供給ポンプ５４の負荷を低減できる。これによって、加圧空気供給ポンプ５４の小型化等を図ることができる。また、エアタンク５５（リザーバタンク８１）の容量を削減することができる。
　なお、触媒反応部７０のケーシング部７４内の流路断面の面積の増加に伴って、例えば、空気噴射ノズル８２の数を増加させることができる。また、触媒反応部７０のケーシング部７４内の流路断面の面積が一定の場合、前述したように、空気噴射ノズル８２の数を増やすことで、一つの空気噴射ノズル８２から時間ｔ１の間に噴射する加圧空気の流量を減少させることができる。例えば、表１の流路断面の面積が１Ａの条件で、例えば、空気噴射ノズル８２の数を４個とすることで、一つの空気噴射ノズル８２から時間ｔ１の間に噴射する加圧空気の流量は、１／２Ｍ１となる。
　（スートブロア部８０における瞬時加圧噴射方式の説明）
　次に、実施の形態の排出ガス浄化装置５０のスートブロア部８０における加圧空気の噴射方式である瞬時加圧について説明する。
　図１２は、実施の形態の排出ガス浄化装置５０における触媒反応部７０内でのスートブロー処理の態様を示す概念図である。図１３は、実施の形態の排出ガス浄化装置５０において、煤塵が付着したＮＯｘ触媒７５の写真を示す図である。図１４は、実施の形態の排出ガス浄化装置５０において、標準モードの基本シーケンスを１回行った後のＮＯｘ触媒７５の写真を示す図である。また、図１４には、図１３に示された状態のＮＯｘ触媒７５に、標準モードの基本シーケンスを１回行った後の状態を示している。
　また、図１５は、従来の排出ガス浄化装置において、従来のスートブロー処理を行った後のＮＯｘ触媒の写真を示す図である。なお、図１５には、図１３に示された状態のＮＯｘ触媒に、従来のスートブロー処理を行った後の状態を示している。
　なお、図１３～図１５には、最も上流側に位置するＮＯｘ触媒の上流側の端面が示されている。
　実施の形態の排出ガス浄化装置５０において、スートブロア部８０によって内圧が圧力Ｐである触媒反応部７０のケーシング部７４内に、加圧空気が時間ｔ１の間供給される。この際、加圧空気は、次の式（１）に示すとおり、供給後のケーシング部７４内の圧力（Ｐ＋ΔＩＰ）が所定値ｘ以上であるとともに、次の式（２）に示すとおり、単位時間当たりの圧力増加率ΔＩＰ／ｔ１が所定値ｙ以上になるように供給される。なお、時間ｔ１は、図１０を参照して説明したとおりである。
　　　　　　　　　　（Ｐ＋ΔＩＰ）≧ｘ　　…式（１）
　　　　　　　　　　　ΔＩＰ／ｔ１≧ｙ　　…式（２）
　これにより、ケーシング部７４内には、図１２に示すように、急激な圧力上昇による衝撃波ＩＷが発生する。この衝撃波ＩＷは、空気噴射ノズル８２からケーシング部７４内の排出ガスを媒体としてケーシング部７４内に球状に伝播する。ケーシング部７４内には排出ガスが充満していることから、衝撃波ＩＷは、空気噴射ノズル８２の向きやケーシング部７４における位置に関わらず、空気噴射ノズル８２を中心にしてケーシング部７４内の全方向に伝播する。すなわち、衝撃波ＩＷは、ケーシング部７４内の排出ガスと接触しているＮＯｘ触媒７５の全ての表面に到達する。
　そのため、瞬時加圧方式を採用する実施の形態の排出ガス浄化装置５０では、ケーシング部７４内の排出ガスと接触しているＮＯｘ触媒７５の表面に付着している煤塵に衝撃波ＩＷによる力が等しく作用する。これによって、図１３に示されたＮＯｘ触媒７５に付着した煤塵は、図１４に示すように、衝撃波ＩＷによる力の作用によって全体的に斑なく除去される。また、排出ガスの流れ方向に複数のＮＯｘ触媒を配置した場合においても、各ＮＯｘ触媒間に空気噴射ノズル８２を備えることなく、最も上流側の第１のＮＯｘ触媒７１よりも上流側に、空気噴射ノズル８２を備えることで、各ＮＯｘ触媒に付着した煤塵を全体的に斑なく除去することができる。
　このように、瞬時加圧方式を採用する実施の形態の排出ガス浄化装置５０では、衝撃波ＩＷによる力の作用によって煤塵を除去することができる。
　一方、加圧空気をＮＯｘ触媒に当てて煤塵を除去する従来のスートブロー処理では、加圧空気が当たったＮＯｘ触媒の部分に付着している煤塵にのみに加圧空気の力が作用する。そのため、図１５に示すように、加圧空気の噴射範囲に含まれないＮＯｘ触媒の部分に付着している煤塵は、加圧空気の力が作用しないため、除去されない（図１５の目詰まり部分）。
　（排出ガス浄化装置５０におけるスートブロー制御の説明）
　次に、実施の形態の排出ガス浄化装置５０のスートブロア部８０のスートブロー制御について、図３、図１６及び図１７を参照して説明する。
　図１６及び図１７は、実施の形態の排出ガス浄化装置５０のスートブロア部８０のスートブロー制御を説明するためのフローチャートを示す図である。なお、ここでは、排出ガス浄化装置５０が船舶に搭載された場合を例示して説明する。
　まず、排出ガス浄化装置５０のスートブロア部８０の動作の概要を説明する。
　制御装置９０は、排出ガス浄化装置５０が搭載されている船舶の現在位置が排出ガスの規制区域内であり、触媒反応部７０の差圧ΔＰと算出した触媒反応部７０の初期差圧ΔＰｉとの差が第１基準差圧上昇量ΔＰｔ１よりも小さい場合、スートブロー制御を開始する。なお、スートブロー制御は、通常のスートブロー処理を行う標準モードと、この標準モードよりも洗浄効果が高いスートブロー処理を行う洗浄モードとを備える。
　一方、制御装置９０は、触媒反応部７０の差圧ΔＰと算出した触媒反応部７０の初期差圧ΔＰｉとの差が第１基準差圧上昇量ΔＰｔ１以上の場合、差圧異常として警報を発報する。
　スートブロー制御において、制御装置９０は、触媒反応部７０の差圧ΔＰと算出した触媒反応部７０の初期差圧ΔＰｉとの差が第２基準差圧上昇量ΔＰｔ２よりも小さく、かつ算出した排気流速Ｖｅが基準排気流速Ｖｔよりも小さい場合、標準モードによるスートブロー処理を行う。
　一方、制御装置９０は、触媒反応部７０の差圧ΔＰと算出した触媒反応部７０の初期差圧ΔＰｉとの差が第２基準差圧上昇量ΔＰｔ２以上の場合、洗浄モードによるスートブロー処理を行う。また、制御装置９０は、算出した排気流速Ｖｅが基準排気流速Ｖｔ以上である場合、スートブロー処理を行わない。
　ここで、洗浄モードにおける噴射シーケンスにおいては、標準モードと同様に、各空気噴射ノズル８２が、一つずつ順次、時間ｔ２の間隔で、時間ｔ１の間、同流量の加圧空気を噴射する。この際、洗浄モードでのブロー圧は、例えば、標準モードでのブロー圧（例えば０．５ＭＰａ）よりも高く設定される（例えば０．８ＭＰａ）。また、エアタンク５５（リザーバタンク８１）の圧力の回復を考慮しつつ、洗浄モードにおける時間ｔ２（図１０参照）を標準モードにおける時間ｔ２よりも短くしてもよい。さらに、煤塵の堆積量を考慮しつつ、洗浄モードにおける時間ｔ３（図１０参照）を標準モードにおける時間ｔ３よりも短くしてもよい。
　次に、実施の形態の排出ガス浄化装置５０のスートブロア部８０のスートブロー制御について具体的に説明する。なお、制御装置９０は、例えば、発電用エンジン２５の発停に連動してスートブロー制御を行う。
　図１６に示すように、制御装置９０は、ＧＰＳ装置９１が検出した船舶の現在位置を取得する（ステップＳ１１０）。
　続いて、制御装置９０は、規制区域マップＭ１に基づいて取得した船舶の現在位置が規制区域内か否かを判定する（ステップＳ１２０）。
　ステップＳ１２０の判定において、取得した船舶の現在位置が規制区域内でないと判定した場合（ステップＳ１２０のＮＯ）、制御装置９０は、第１開閉弁３６を開状態に切り替え、第２開閉弁３７を閉状態に切り替える（ステップＳ２３０）。そして、制御装置９０は、ステップＳ１１０を実行する。なお、この場合、排出ガスは、排出ガス浄化装置５０を通過せずそのまま大気中へ排出される。
　一方、ステップＳ１２０の判定において、取得した船舶の現在位置が規制区域内であると判定した場合（ステップＳ１２０のＹＥＳ）、制御装置９０は、第１開閉弁３６を閉状態に切り替え、第２開閉弁３７を開状態に切り替える（ステップＳ１３０）。なお、この場合、排出ガスは、排出ガス浄化装置５０によって浄化された後に大気中へ排出される。
　続いて、制御装置９０は、ＥＣＵ９３からエンジン回転速度Ｎ、燃料噴射量Ｆ及び発電機出力を取得し、差圧センサ６０から触媒反応部７０の差圧ΔＰを取得し、排出ガス温度センサ６１から排出ガス温度Ｔを取得する（ステップＳ１４０）。
　続いて、制御装置９０は、取得したエンジン回転速度Ｎ、燃料噴射量Ｆ及び排出ガス温度Ｔから排気流速マップＭ２に基づいて、排気流速Ｖｅを算出する（ステップＳ１５０）。
　続いて、制御装置９０は、算出した排気流速Ｖｅから初期差圧マップＭ３に基づいて、排気流速Ｖｅにおける触媒反応部７０の初期差圧ΔＰｉを算出する（ステップＳ１６０）。
　続いて、制御装置９０は、算出したΔＰｉから基準差圧上昇量マップＭ４に基づいて、触媒の経年劣化により触媒の交換等が必要と判断される第１基準差圧上昇量ΔＰｔ１と、洗浄モードにおける処理が必要となる第２基準差圧上昇量ΔＰｔ２を算出する（ステップＳ１７０）。
　続いて、制御装置９０は、取得した触媒反応部７０の差圧ΔＰと算出した触媒反応部７０の初期差圧ΔＰｉとの差が、算出した第１基準差圧上昇量ΔＰｔ１よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１８０）。
　ステップＳ１８０の判定において、差圧ΔＰと初期差圧ΔＰｉとの差が、第１基準差圧上昇量ΔＰｔ１よりも小さいと判定した場合（ステップＳ１８０のＹＥＳ）、制御装置９０は、スートブロー制御Ａを開始する（ステップＳ３００）。
　一方、ステップＳ１８０の判定において、差圧ΔＰと初期差圧ΔＰｉとの差が、第１基準差圧上昇量ΔＰｔ１よりも小さくない（差圧ΔＰと初期差圧ΔＰｉとの差が第１基準差圧上昇量ΔＰｔ１以上である）と判定した場合（ステップＳ１８０のＮＯ）、制御装置９０は、報知装置９２によって差圧異常警報を発報する（ステップＳ２９０）。そして、制御装置９０は、差圧異常警報を発報完了後、ステップＳ１１０を実行する。
　次に、ステップＳ３００であるスートブロー制御Ａについて説明する。
　図１７に示すように、制御装置９０は、取得した触媒反応部７０の差圧ΔＰと算出した触媒反応部７０の初期差圧ΔＰｉとの差が、算出した第２基準差圧上昇量ΔＰｔ２よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３１０）。
　ステップＳ３１０の判定において、差圧ΔＰと初期差圧ΔＰｉとの差が第２基準差圧上昇量ΔＰｔ２よりも小さくない（差圧ΔＰと初期差圧ΔＰｉとの差が第２基準差圧上昇量ΔＰｔ２以上である）と判定した場合（ステップＳ３１０のＮＯ）、制御装置９０は、洗浄モードでスートブロー処理を行う（ステップＳ３４０）。そして、制御装置９０は、スートブロー制御Ａを終了し、ステップＳ１１０を実行する（図１６参照）。
　一方、ステップＳ３１０の判定において、差圧ΔＰと初期差圧ΔＰｉとの差が第２基準差圧上昇量ΔＰｔ２よりも小さいと判定した場合（ステップＳ３１０のＹＥＳ）、制御装置９０は、算出した排気流速Ｖｅが基準排気流速Ｖｔよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３２０）。
　ステップＳ３２０の判定において、排気流速Ｖｅが基準排気流速Ｖｔよりも小さくない（排気流速Ｖｅが基準排気流速Ｖｔ以上である）と判定した場合（ステップＳ３２０のＮＯ）、制御装置９０は、スートブロー制御Ａを終了し、ステップＳ１１０を実行する（図１６参照）。
　一方、ステップＳ３２０の判定において、排気流速Ｖｅが基準排気流速Ｖｔよりも小さいと判定した場合（ステップＳ３２０のＹＥＳ）、制御装置９０は、標準モードでスートブロー処理を行う（ステップＳ３３０）。そして、制御装置９０は、スートブロー制御Ａを終了し、ステップＳ１１０を実行する（図１６参照）。なお、標準モードにおける噴射シーケンスは、図１０を参照して説明したとおりである。
　上記したように、実施の形態の排出ガス浄化装置５０によれば、複数の空気噴射ノズル８２を備え、各空気噴射ノズル８２が、一つずつ順次、同流量の加圧空気を噴射して、ＮＯｘ触媒の表面に付着した煤塵を除去することができる。そのため、複数の空気噴射ノズルから同時に同流量の加圧空気を噴射する従来の噴射シーケンスに比べて、１回に噴射される加圧空気の流量を少なくすることができる。そのため、実施の形態のブロー配管８５ａの径（呼び径）は、従来のブロー配管の径（呼び径）よりも小さくできる。これによって、配管を設置する空間を狭くすることができる。また、製造コストを削減することができる。
　実施の形態の排出ガス浄化装置５０における噴射シーケンスでは、従来の排出ガス浄化装置における噴射シーケンスに比べて、１回に噴射される加圧空気の流量は少ないため、加圧空気供給ポンプ５４の負荷を低減できる。これによって、加圧空気供給ポンプ５４の小能力化や小型化等を図ることができる。また、エアタンク５５（リザーバタンク８１）の容量を削減することができる。
　実施の形態の排出ガス浄化装置５０は、排出ガスを媒体として加圧空気を利用した衝撃波ＩＷを伝播させることで、排出ガスと接触しているＮＯｘ触媒７５の表面の全域に衝撃波ＩＷの力を作用させることができる。すなわち、触媒反応部７０内の圧力変動によってＮＯｘ触媒７５から均一に煤塵が除去される。これにより、排出ガス浄化装置５０は、ＮＯｘ触媒７５の浄化率（脱硝率）と差圧ΔＰとを初期状態まで回復させることができる。
　実施の形態の排出ガス浄化装置５０は、発電用エンジン２５の運転状態に基づいて、効率的に煤塵が除去できる態様でスートブロー処理が行われる。これによって、排出ガス浄化装置５０は、スートブロー処理による煤塵の除去率の向上と、スートブロー処理に使用される加圧空気量の抑制を両立させることができる。
　実施の形態の排出ガス浄化装置５０は、排出ガスの流れ方向に複数のＮＯｘ触媒を配置した場合においても、各ＮＯｘ触媒間に空気噴射ノズル８２を備えることなく、最も上流側の第１のＮＯｘ触媒７１よりも上流側に、空気噴射ノズル８２を備えることで、ＮＯｘ触媒７５に付着した煤塵を全体的に斑なく除去することができる。そのため、空気噴射ノズル８２の総数を削減することができる。
　実施の形態の排出ガス浄化装置５０は、経時的な変化によるＮＯｘ触媒７５への残留煤塵の堆積を触媒反応部７０の差圧ΔＰの増加によって推測することができる。また、排出ガス浄化装置５０は、差圧上昇量（ΔＰ－ΔＰｉ）に基づいて、報知装置９２によって差圧異常警報を発報したり、スートブロー処理を標準モード又は洗浄モードで行うことができる。
　なお、上記した実施の形態において、空気噴射ノズル８２を最も上流側の第１のＮＯｘ触媒７１よりも上流側のケーシング部７４の側壁に配置した一例を示したが、この構成に限られるものではない。ケーシング部７４における空気噴射ノズル８２が配置される位置は、第１のＮＯｘ触媒７１よりも上流側以外の位置でもよい。
　例えば、図３において、空気噴射ノズル８２は、第１のＮＯｘ触媒７１と第２のＮＯｘ触媒７２との間となるケーシング部７４の側壁に配置されてもよい。この場合、例えば、第１のＮＯｘ触媒７１の表面から除去された煤塵の一部が、第１のＮＯｘ触媒７１の上流側に一時的に分散することもある。しかしながら、この分散した煤塵は、排出ガスの流れによって下流側に導かれ、ＮＯｘ触媒７５の貫通孔を通り、下流側へ導かれる。
　このように、空気噴射ノズル８２がケーシング部７４の側壁のいずれの位置に配置されても、排出ガスと接触しているＮＯｘ触媒７５の表面の全域に衝撃波ＩＷの力を作用させることができる。これによって、ＮＯｘ触媒７５から均一に煤塵が除去される。すなわち、ケーシング部７４における空気噴射ノズル８２が配置される位置を、第１のＮＯｘ触媒７１よりも上流側以外の位置としたときにおいても、前述した、第１のＮＯｘ触媒７１よりも上流側のケーシング部７４の側壁に空気噴射ノズル８２を備えたときと同様の作用効果を得ることができる。
　また、上記した実施の形態において、角筒で構成されたケーシング部７４の一つの側壁に空気噴射ノズル８２を配置した一例を示したが、空気噴射ノズル８２を複数の側壁に配置してもよい。この場合においても、空気噴射ノズル８２を一つの側壁に配置したときと同様の作用効果を得ることができる。
　また、本実施の形態において、排出ガス浄化装置５０を発電用エンジン２５の排気系統に備えた一例を示したが、これに限定されるものではない。実施の形態の排出ガス浄化装置５０は、例えば、船舶の主エンジン等の排気系統や、陸上に設置された発電機用エンジン等の排気系統に備えられてもよい。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　１…船舶、２…船体、３…キャビン、４…ファンネル、５…プロペラ、６…舵、７…船底、８…スケグ、９…推進軸、１０…船倉、１１…機関室、１３…上甲板、１４…第２甲板、１５…第３甲板、１６…内底板、２１…主エンジン、２２…減速機、２３…発電装置、２４…ディーゼル発電機、２５…発電用エンジン、２６…発電機、３０…排気経路、３１…バイパス経路、３２…メイン経路、３３…複合ケーシング、３３ａ…外郭ケーシング、３４…合流経路、３５…ミキサ、３６…第１開閉弁、３７…第２開閉弁、４０…仕切板、４１…メイン側導入管、４２…バイパス側導入管、４３…上流側端面、４４…排気出口部、４５…導出管、５０…排出ガス浄化装置、５１…尿素水噴射ノズル、５２…尿素供給流路、５３…空気供給流路、５４…加圧空気供給ポンプ、５５…エアタンク、５６…尿素用空気弁、５７…尿素水供給ポンプ、５８…切替弁、５９…尿素水タンク、６０…差圧センサ、６０ａ…上流側圧力検知部、６０ｂ…下流側圧力検知部、６１…排出ガス温度センサ、７０…触媒反応部、７１…第１のＮＯｘ触媒、７２…第２のＮＯｘ触媒、７３…第３のＮＯｘ触媒、７４、７６…ケーシング部、７５…ＮＯｘ触媒、８０…スートブロア部、８１…リザーバタンク、８２…空気噴射ノズル、８３…噴射弁、８４…圧力制御弁、８５…空気供給流路、８５ａ…ブロー配管、８５ｂ…ノズル配管、９０…制御装置、９１…ＧＰＳ装置、９２…報知装置。

Claims (8)

  1. 　筒状のケーシングの内部に配置された触媒に付着した煤塵を、加圧空気を噴射して除去する機能を備えた排出ガス浄化装置であって、
    　前記ケーシングの側壁に配置され、加圧空気を前記ケーシング内に噴射して衝撃波を発生させる複数の空気噴射ノズルを備え、
    　各前記空気噴射ノズルが、一つずつ順次、所定の時間間隔をあけて、時間ｔ１の間、同流量の加圧空気を噴射することを特徴とする排出ガス浄化装置。
  2. 　複数の前記空気噴射ノズルのうち、最後の前記空気噴射ノズルから加圧空気を噴射してから所定時間の間、いずれの前記空気噴射ノズルからも加圧空気が噴射されないことを特徴とする請求項１記載の排出ガス浄化装置。
  3. 　前記ケーシングが角筒で構成され、
    　すべての前記空気噴射ノズルが、前記角筒の一つの側壁に備えられていることを特徴とする請求項１または２記載の排出ガス浄化装置。
  4. 　一つの前記空気噴射ノズルから噴射される加圧空気の流量が、前記空気噴射ノズルの数によって異なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の排出ガス浄化装置。
  5. 　一つの前記空気噴射ノズルから噴射される加圧空気の流量が、前記空気噴射ノズルの数の増加に伴って減少することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の排出ガス浄化装置。
  6. 　前記触媒が、排出ガスの流れ方向に複数配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の排出ガス浄化装置。
  7. 　複数の前記空気噴射ノズルが、前記触媒よりも上流側の前記ケーシングの側壁に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の排出ガス浄化装置。
  8. 　前記空気噴射ノズルの出口から発生する衝撃波は、指向性がないことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の排出ガス浄化装置。
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