WO2017064877A1 - 船舶の排気ガス浄化装置 - Google Patents

船舶の排気ガス浄化装置 Download PDF

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亮太 小林
井上　剛
横山　哲也
泰幸 高畑
俊次 濱岡
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ヤンマー株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purification device that removes harmful components in exhaust gas discharged from a ship-mounted engine.
  • diesel A diesel generator that combines an engine and a generator that generates electricity by driving the diesel engine (see, for example, Patent Document 1).
  • Diesel engines are known to be one of the most energy efficient types of internal combustion engines, and the amount of carbon dioxide contained in exhaust gas per unit output is small.
  • a low-quality fuel such as heavy oil can be used, there is an advantage that it is economically excellent.
  • the exhaust gas of a diesel engine contains a large amount of nitrogen oxides, sulfur oxides and particulate matter.
  • nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) are harmful to human bodies and exhibit strong acidity, and are also considered to cause acid rain. Accordingly, it is understood that a machine that drives a diesel generator, such as a ship, has a very large amount of NOx emission and a large burden on the global environment.
  • a selective catalytic reduction method (hereinafter referred to as the SCR method) using urea as a reducing agent has become common as a post-treatment means for greatly purifying NOx (see Patent Documents 2 and 3, etc.).
  • the SCR method uses 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.
  • urea water as a reducing agent aqueous solution is sprayed on the upstream side of the NOx catalyst, the urea water is thermally decomposed and hydrolyzed by the heat of the exhaust gas to produce ammonia, which acts on NOx as a reducing agent and harms NOx. Decomposes into nitrogen and water.
  • the exhaust gas purification apparatus provided with the mixer (exhaust mixer) which mixes exhaust gas and urea water is proposed.
  • Patent Document 3 an exhaust gas purification device is provided in which a purification casing that houses the NOx catalyst is provided in the exhaust path of the engine, and a bypass path that bypasses the exhaust gas without passing through the NOx catalyst is disposed in the purification casing.
  • the exhaust gas is sent to the NOx catalyst side in the purification casing during the navigation in the regulated sea area, and the exhaust gas is sent to the bypass path side in the purification casing during the navigation outside the regulated sea area.
  • JP 2006-341742 A Japanese Patent Laying-Open No. 2015-075042 Japanese Patent No. 5129400
  • the urea water nozzle When the urea water injected from the urea water nozzle at the upstream side in the exhaust gas movement direction is mixed with the exhaust gas by the exhaust mixer at the downstream side in the exhaust gas movement direction, the urea water nozzle is used to sufficiently diffuse the urea water. And a certain distance of the exhaust mixer is required. If the urea water nozzle gets too close to the exhaust mixer, the urea water is not sufficiently diffused, causing the urea water to concentrate locally on the exhaust mixer, leading to a partial temperature drop of the exhaust mixer. Urea precipitation occurs. If the urea water is not sufficiently diffused, the efficiency of the reducing action (denitration action) is also reduced. On the other hand, if the exhaust pipe is lengthened in order to ensure the distance between the urea water nozzle and the exhaust mixer, the exhaust gas purification device will be enlarged.
  • a junction chamber is provided on the downstream side of the purification casing to join the main path having the NOx catalyst for performing denitration and the bypass path. Therefore, when exhaust gas is allowed to pass through the bypass path, the exhaust gas that has passed through the bypass path flows into the main path through the merge chamber in the purification casing and flows back to the NOx catalyst. Thereby, the NOx removal performance of the NOx catalyst is lowered.
  • the present invention has an object to provide an exhaust gas purifying apparatus for a ship which has been improved by examining the current situation as described above.
  • the exhaust gas purification apparatus for a ship of the present invention is provided with a main path provided with a catalyst, which is an exhaust path of an engine mounted on a ship, and a bypass path branched from a middle portion of the main path in a purification casing.
  • the exhaust gas purifying apparatus for joining the downstream side of the main path and the bypass path in the exhaust gas movement direction to exhaust outside the purification casing, the main path from the upstream side to the downstream side in the exhaust gas movement direction in the purification casing.
  • a partition plate that divides the bypass path along the exhaust gas movement direction, and the downstream end of the partition plate is between the exhaust outlet of the purification casing and the exhaust outlet of the main path. It is installed to pass through and an opening is provided to constitute a backflow prevention plate.
  • the backflow prevention plate may be a perforated plate in which the opening is formed in a porous shape. At this time, the opening may be provided in a part of the backflow prevention plate.
  • the exhaust outlet may be provided on the main path side, or the exhaust outlet may be provided on the bypass path side.
  • a reducing agent injector of a reducing agent supply device that supplies a reducing agent to the exhaust gas is disposed upstream of the catalyst in the exhaust gas movement direction in the main path.
  • cooling air may be supplied to the reducing agent injector.
  • a reducing agent injector of a reducing agent supply device that supplies a reducing agent to exhaust gas that passes through an exhaust pipe of an engine mounted on a ship, and a downstream side in the exhaust gas movement direction of the reducing agent injector
  • the exhaust gas purifier includes: an exhaust mixer that mixes exhaust gas and a reducing agent; and a selective catalyst reduction device that promotes reduction of NOx in the exhaust gas of the engine downstream of the exhaust mixer in the exhaust gas movement direction.
  • the reducing agent injectors having a plurality of the reducing agent injectors, and the injection ports of the reducing agent injectors being arranged at equal intervals along the circumferential direction of the exhaust pipe,
  • the exhaust mixer includes a plurality of mixing fins arranged at equal intervals along the circumferential direction of the exhaust pipe, and is arranged along the circumferential direction of the exhaust pipe.
  • the injection port of the reducing agent injector may be arranged at a position overlapping the upstream end of the mixing fin on a straight line along the exhaust gas movement direction. Moreover, the injection port of the reducing agent injector may be arranged in a central region between the center of the exhaust pipe and the inner peripheral surface.
  • the exhaust gas that has passed through the bypass path is guided from the exhaust outlet along the backflow prevention plate and exhausted from the purification casing. Since the backflow prevention plate is provided between the downstream outlet side of the main path and the exhaust outlet, inflow of exhaust gas that has passed through the bypass path to the main path is suppressed. Accordingly, it is possible to prevent the NOx catalyst in the purification casing from being denitrified.
  • the backflow prevention plate has an opening inside thereof, and the outlet side of the main path communicates with the exhaust outlet through the opening.
  • FIG. 2 is a front sectional view taken along the line II-II in FIG. 1. It is a front view of a composite casing. It is a side view of a composite casing. It is a rear view of a composite casing. It is a side view of a composite casing. It is sectional drawing of the exit part of a composite casing. It is a cross-sectional perspective view which shows the internal structure of an exhaust mixer. It is the front view which looked at the exhaust mixer from the exhaust gas moving direction upstream. It is side surface sectional drawing of an exhaust mixer. It is side surface sectional drawing explaining the exhaust gas flow which goes to a composite casing from an exhaust mixer.
  • the ship 1 according to the first embodiment is provided in a hull 2, a cabin 3 (bridge) provided on the stern side of the hull 2, a funnel 4 (chimney) arranged behind the cabin 3, and a lower rear part of the hull 2.
  • a propeller 5 and a rudder 6 are 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 hold 10 is provided on the bow side and the center in the hull 2.
  • An engine room 11 is provided on the stern side in the hull 2.
  • a main engine 21 diesel engine in the first embodiment
  • a speed reducer 22 that are driving sources of the propeller 5
  • a power generation device 23 for supplying electric power to the electrical system in the hull 2 are arranged. is doing.
  • 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 partitioned vertically 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 installed on the inner bottom plate 16 at the lowest stage of the engine room 11, and the power generator 23 is installed on the third deck 15 at the middle stage of the engine room 11.
  • the hold 10 is divided into a plurality of sections.
  • the power generator 23 includes a plurality of diesel generators 24 (three in the first embodiment).
  • the diesel generator 24 is configured by combining a power generation engine 25 (a diesel engine in the first embodiment) and a power generator 26 that generates power by driving the power generation engine 25.
  • the diesel generator 24 is basically configured to operate efficiently in accordance with the required power amount in the hull 2. For example, a plurality of diesel generators 24 are operated when entering and leaving a port that consumes a large amount of power, and 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.
  • a power transducer is electrically connected to each generator 26. The power transducer detects power generated by each generator 26.
  • Each power generation engine 25 is connected to an intake path (not shown) for air intake and an exhaust path 30 for exhaust gas discharge.
  • the air taken in through the intake path is sent into each cylinder of the power generation engine 25 (inside the cylinder in the intake stroke).
  • the compression stroke of each cylinder is completed, the fuel sucked up from the fuel tank is pumped into the combustion chamber of each cylinder by the fuel injection device, and the expansion stroke accompanying the self-ignition combustion of the air-fuel mixture is performed by each combustion chamber.
  • the exhaust path 30 of each power generation engine 25 extends to the funnel 4 and directly communicates with the outside. As described above, since there are three power generation engines 25, there are three exhaust paths 30.
  • the exhaust path 30 of each power generation engine 25 includes a main path 31 extending to the funnel 4, a bypass path 32 branched from a middle portion of the main path 31, and a composite casing communicating with both the main path 31 and the bypass path 32. (Purification casing) 33. That is, in the first embodiment, a plurality of power generation engines 25 are mounted, and an exhaust gas purification system including the main path 31, the bypass path 32, the composite casing 33, and the like is associated with each power generation engine 25 on a one-to-one basis. Yes.
  • the composite casing 33 is made of a heat-resistant metal material and has a substantially cylindrical shape (in the first embodiment, a rectangular tube shape), and is disposed above the third deck 15 on which the power generation engines 25 are disposed. In this case, the composite casing 33 is located on the upper side of the engine room 11 (on the second deck 14 on the upper stage of the engine room 11).
  • a NOx catalyst 34 and a slip treatment catalyst 35 (details will be described later) serving as a selective catalyst reduction device that promotes reduction of NOx in the exhaust gas of the power generation engine 25 are accommodated.
  • the bypass path 32 is a path for bypassing the exhaust gas without passing through the NOx catalyst 34 and the slip treatment catalyst 35.
  • the main path 31 and the bypass path 32 are merged at the exhaust outlet portion 42 of the composite casing 33 (the downstream side in the exhaust gas movement direction (hereinafter simply referred to as the downstream side) from the slip treatment catalyst 35).
  • the NOx catalyst 34 may be used without the slip treatment catalyst 35.
  • the main side which is a fluid-operated switching valve is used as a path switching member for switching the exhaust gas movement direction between the main path 31 and the bypass path 32.
  • a switching valve 37 and a bypass side switching valve 38 are provided.
  • the main side switching valve 37 and the bypass side switching valve 38 of the present embodiment are configured by a single-acting switching valve.
  • the main-side switching valve 37 and the bypass-side switching valve 38 are composed of air-actuated butterfly valves.
  • the main side switching valve 37 is provided on the inlet side to the composite casing 33 in the main path 31.
  • the bypass side switching valve 38 is provided on the inlet side to the composite casing 33 in the bypass path 32.
  • the main path 31 side in the composite casing 33 includes, in order from the upstream side in the exhaust gas movement direction (hereinafter simply referred to as the upstream side), a NOx catalyst 34 that promotes reduction of NOx in the exhaust gas, and an excessively supplied reducing agent.
  • a slip treatment catalyst 35 that promotes an oxidation treatment of (urea water (urea aqueous solution), more specifically, ammonia after hydrolysis) is accommodated in series.
  • Each of the catalysts 34 and 35 has a honeycomb structure composed of a large number of cells partitioned by porous (filterable) partition walls, and has a catalytic metal such as alumina, zirconia, vanadia / titania or zeolite. is doing.
  • the NOx catalyst 34 selectively reduces NOx in the exhaust gas to the main path 31 side in the composite casing 33 by using ammonia generated by hydrolysis of urea water from the urea water injection nozzle 61 described later as a reducing agent.
  • the sent exhaust gas is purified.
  • the slip treatment catalyst 35 oxidizes unreacted (surplus) ammonia flowing out from the NOx catalyst 34 to harmless nitrogen.
  • both the main path 31 and the bypass path 32 are provided side by side in the composite casing 33.
  • a partition plate 40 extending along the exhaust gas movement direction is disposed in the composite casing 33. Due to the presence of the partition plate 40, the inside of the composite casing 33 is divided into a main path 31 side and a bypass path 32 side.
  • the heat of the exhaust gas is used to warm the NOx catalyst 34 and the slip treatment catalyst 35 on the main path 31 side. Is possible. For this reason, the NOx catalyst 34 and the slip treatment catalyst 35 can always be warmed up regardless of whether or not the exhaust gas is purified.
  • exhaust gas passes through the main path 31, it contributes to shortening of the warm-up operation, and in some cases, the warm-up operation becomes unnecessary. .
  • the exhaust inlet 41 on the main path 31 side in the composite casing 33 is formed in a tapered shape (conical shape) that decreases in cross-sectional area toward the upstream side.
  • the downstream end 400 of the partition plate 40 extends to the exhaust outlet 42 on the downstream side of the slip treatment catalyst 35 in the composite casing 33, and is provided with an opening 401. For this reason, in the exhaust outlet part 42 of the composite casing 33, the main path 31 side and the bypass path 32 side merge.
  • the exhaust outlet portion 42 of the composite casing 33 has an outlet (exhaust outlet) 49 at the downstream end, and the exhaust outlet pipe 60 is communicated with the outlet 49. Further, the exhaust outlet portion 42 has a tapered shape (conical shape) that reduces the cross-sectional area toward the downstream outlet 49, and the outlet 49 is located downstream of the composite casing 33. It is provided at the center position of the side end. That is, in the composite casing 33, the outlet 49 is provided at a position overlapping the exhaust side of the main path 31.
  • the downstream end 400 of the partition plate 40 extends to a position that shields the exit side of the main path 31 and is fixed to the inner wall surface of the composite casing 33.
  • the downstream end 400 of the partition plate 40 is provided as a backflow prevention plate that prevents the exhaust gas flowing out from the bypass path 32 to the exhaust outlet section 42 from flowing into the main path 31 (hereinafter referred to as the partition plate 40).
  • the downstream end 400 is referred to as a backflow prevention plate 400).
  • the backflow prevention plate 400 extends from a position at the boundary between the main path 31 and the bypass path 32 and downstream of the slip treatment catalyst 35 toward a position at the periphery of the outlet 49 and away from the bypass path 32. Has been.
  • the backflow prevention board 400 is provided with the opening part 401, and the main path 31 side and the bypass path
  • the exhaust gas that has passed through the main path 31 reaches the outlet 49 of the exhaust outlet 42 through the opening 401 of the backflow prevention plate 400, and the purified exhaust gas is exhausted from the exhaust exhaust pipe 60.
  • the exhaust gas that has passed through the bypass path 32 is guided by the backflow prevention plate 400 and reaches the exhaust outlet portion 42 outlet 49 so that the amount of inflow into the main path 31 (the exhaust gas flow rate that flows back to the main path 31). ) Are reduced, and most of them are exhausted from the exhaust exhaust pipe 60. Therefore, deterioration of the NOx catalyst 34 and the slip treatment catalyst 35 in the main path 31 when using the bypass path 32 can be suppressed.
  • a plurality of squirt nozzles 43 as squirts are attached to one side of the composite casing 33.
  • Compressed gas (air) from a gas supply source (not shown) is blown toward the NOx catalyst 34 and the slip treatment catalyst 35 by each blast nozzle 43.
  • the blow nozzle 43 By the action of the blow nozzle 43, the dust accumulated on the main path 31 side in the composite casing 33 during use can be forcibly removed.
  • a main side inlet and a bypass side inlet are formed on the front side of the exhaust inlet 41 of the composite casing 33.
  • the main side inflow port communicates with the main path 31 side in the composite casing 33
  • the bypass side inflow port communicates with the bypass path 32 side in the composite casing 33.
  • a main-side introduction pipe 51 that communicates with the main-side inlet and a bypass-side introduction pipe 52 that communicates with the bypass-side inlet are provided on the front outer surface side of the exhaust inlet 41 of the composite casing 33.
  • the main side introduction pipe 51 and the bypass side introduction pipe 52 are connected to the bifurcated pipe 53 via relay pipes 55 and 56, respectively.
  • the inlet side of the main relay pipe 55 is fastened to the main outlet part 57 of the bifurcated pipe 53 via a flange.
  • the other end side of the main side relay pipe 55 communicates with the main side introduction pipe 51.
  • An inlet side of the bypass side relay pipe 56 is fastened to the bypass side outlet portion 58 of the bifurcated pipe 53 via a flange.
  • the outlet side of the bypass side relay pipe 56 is fastened with a bypass side introduction pipe 52 via an adjustment pipe 69 having a bellows structure for adjusting the length.
  • the inlet 59 of the bifurcated pipe 53 is connected to the upstream side of the main path 31 via a flange.
  • the bifurcated pipe 53 corresponds to a branch portion between the main path 31 and the bypass path 32.
  • a main-side switching valve 37 is provided in the main-side outlet 57 of the bifurcated pipe 53 that communicates with the main path 31 side in the composite casing 33.
  • a bypass-side switching valve 38 is provided in the bypass-side outlet 58 of the bifurcated pipe 53 that communicates with the bypass path 32 in the composite casing 33.
  • On the rear surface side of the exhaust outlet portion 42 of the composite casing 33 an outlet 49 is formed close to the main path 31 side.
  • An exhaust discharge pipe 60 communicating with the outflow port 49 is provided on the rear outer surface side of the exhaust outlet portion 42 of the composite casing 33.
  • the exhaust discharge pipe 60 is connected to the downstream side of the main path 31 via a flange.
  • a urea water injection nozzle 61 that injects urea water, which is a reducing agent, into exhaust gas in order from the upstream side between the main side switching valve 37 and the main side introduction pipe 51 connected to the composite casing 33 in the main path 31.
  • an exhaust mixer 62 for mixing the exhaust gas and urea water.
  • the main relay pipe 55 is provided with a plurality of urea water injection nozzles 61 (two in the first embodiment). The urea water is injected from the urea water injection nozzle 61 into the main-side relay pipe 55 in the form of a mist.
  • An exhaust mixer 62 is provided between the main side relay pipe 55 and the main side introduction pipe 51.
  • the exhaust mixer 62 is located downstream from the urea water injection nozzle 61 provided in the main-side relay pipe 55 by a predetermined distance.
  • the predetermined distance in this case is a distance necessary for hydrolyzing the urea water injected from the urea water injection nozzle 61 into ammonia in the main-side relay pipe 55.
  • the exhaust mixer 62 according to the first embodiment includes a cylindrical mixer pipe 71 having the same inner diameter as the main relay pipe 55 and the main inlet pipe 51, and a mixer pipe 71.
  • a plurality of mixing fins 72 (four in the first embodiment) provided on the inner peripheral side of the, and a shaft core body 73 located at the shaft core of the mixer tube 71.
  • the core body 73 is configured to generate a swirling flow in the exhaust gas passing through the exhaust mixer 62 and the mist-like urea water.
  • Each mixing fin 72 is a member for turning the exhaust gas flow into a swirling flow, and is arranged radially from the center of the mixer tube 71 toward the inner peripheral surface of the mixer tube 71.
  • the radially inner side end surface of each mixing fin 72 is fixed to the shaft core 73
  • the radially outer side end surface of each mixing fin 72 is fixed to the inner peripheral surface of the mixer tube 71.
  • Each mixing fin 72 is located at equal angles along the circumferential direction of the mixer tube 71 (positioned symmetrically about the shaft core 73).
  • the number of mixing fins 72 is not limited to the four in the first embodiment.
  • each mixing fin 72 are configured to make a predetermined angle with respect to the exhaust gas movement direction (axial center direction of the mixer tube 71 and the like). That is, each mixing fin 72 is bent in the middle of the exhaust gas movement direction. In this case, each mixing fin 72 is bent so that the angle of the upstream fin plate portion 72a with respect to the exhaust gas movement direction is the inclination angle ⁇ 1, and the angle of the downstream fin plate portion 72b with respect to the exhaust gas movement direction is the inclination angle ⁇ 2. I am letting.
  • the inclination angle ⁇ 2 of the downstream fin plate portion 72b is set larger than the inclination angle ⁇ 1 of the upstream fin plate portion 72a.
  • the inclination angles ⁇ 1 and ⁇ 2 of the fin plate portions 72a and 72b are larger on the downstream side than on the upstream side.
  • the inclination angles ⁇ 1 and ⁇ 2 of the fin plate portions 72a and 72b increase continuously or stepwise from the upstream side toward the downstream side.
  • the upstream tip portion of the shaft core 73 that supports the radially inner side end surface of each mixing fin 72 has a tapered shape (conical shape) that decreases in cross-sectional area toward the upstream side. Forming. Further, the downstream base end portion of the shaft core 73 is formed in a taper shape (cone shape) having a rear narrowing that reduces the cross-sectional area toward the downstream side. For this reason, the exhaust gas flowing into the vicinity of the shaft core of the mixer tube 71 is guided toward the mixing fins 72 on the radially outer side by the tapered upstream tip portion of the shaft core 73.
  • the exhaust mixer 62 has a configuration in which the mixing fins 72 are fixed to the shaft core 73.
  • the configuration may be such that the shaft core 73 is not provided as shown in FIG. That is, a plurality of support stays 73x (two in this embodiment) that are rod-shaped are fixed by crossing each other, and the support stays 73x are arranged so that the crossing position of the support stays 73x is at the center of the mixer tube 71.
  • a two-sheet mixing fin 72 is fixed to each support stay 73x with the crossing position of the support stays 73x as the center.
  • the upstream end of the mixing fin 72 is bent so as to be parallel to the opening surface of the mixer tube 71 after extending from the center of the mixer tube 71 toward the inner peripheral surface of the mixer tube 71 up to the middle. It consists of an edge.
  • the urea water injection nozzle 61 has a urea water injection port 611 disposed at a position overlapping with the mixing fins 72 of the downstream exhaust mixer 62 in the cross section of the main path 31 (main side relay pipe 55).
  • the urea water injection ports 611 of the urea water injection nozzle 61 are arranged at equal intervals (equal angles) along the circumferential direction of the main path 31 (main-side relay pipe 55).
  • the urea water injection nozzles 61 are installed as many as the divisor of the number of the mixing fins 72, and each urea water injection port 611 is arranged around the main path 31 (the main side relay pipe 55 and the mixer pipe body 71).
  • the exhaust mixer 62 is disposed at a position synchronized with the installation position of the mixing fin 72.
  • the number of urea water injection nozzles 61 is not limited to the two in the first embodiment.
  • the main path 31 and the bypass path 32 in each exhaust path 30 are provided with a main-side switching valve 37 and a bypass-side switching valve 38 as opening / closing members for opening and closing each (three sets in the embodiment, a total of six). .
  • the main-side switching valve 37 and the bypass-side switching valve 38 have a relationship that when one is opened, the other is closed in order to select a path through which the exhaust gas passes. Further, the main side switching valve 37 and the bypass side switching valve 38 are configured to be opened and closed according to the regulated sea area.
  • the main switching valve 37 and the bypass side switching valve 38 as the opening and closing members for opening and closing the exhaust paths 31 and 32 are provided in the main path 31 and the bypass path 32 in each exhaust path 30,
  • the main switching valve 37 and the bypass switching valve 38 are switched between open and closed states when the exhaust gas purification process is necessary and unnecessary, such as when navigating within the regulated sea area and when navigating outside the regulated sea area.
  • the route through which the exhaust gas passes can be selected as appropriate. Therefore, the exhaust gas can be processed efficiently.
  • the exhaust gas purification process is unnecessary, the exhaust gas can be guided to the bypass path 32 side that communicates directly with the outside while avoiding the NOx catalyst 34 and the slip treatment catalyst 35.
  • the main side switching valve 37 and the bypass side switching valve 38 for the power generation engine 25 being stopped are configured so that at least the bypass side switching valve 38 on the bypass path 32 side is closed. For this reason, it is possible to easily and reliably prevent the exhaust gas discharged from the other engine from flowing backward toward the power generation engine 25 that is stopped.
  • the main-side switching valve 37 and the bypass-side switching valve 38 are fluid-operated, and are held open (normally open type) when no fluid is supplied.
  • a main-side valve driver 67 that switches and drives the main-side switching valve 37 and a bypass-side valve driver 68 that switches and drives the bypass-side switching valve 38, each composed of a single-acting pneumatic cylinder, are provided. It has been.
  • the main side valve driver 67 is provided on the outer peripheral side of the main side relay pipe 55 in parallel along the longitudinal direction of the main side relay pipe 55.
  • the bypass side valve driver 68 is provided on the outer peripheral side of the bypass side relay pipe 56 in parallel along the longitudinal direction of the bypass side relay pipe 56.
  • the valve drivers 67 and 68 of the main side switching valve 37 and the bypass side switching valve 38 are each connected to a fluid supply source 81 via a fluid circulation pipe 80 as shown in FIG.
  • the fluid supply source 81 is for supplying air (which may be nitrogen gas) which is a compressed fluid for operating the valve drivers 67 and 68 (for operating the main side switching valve 37 and the bypass side switching valve 38).
  • a flow rate adjustment unit 84 having an adjustment unit and an open side adjustment unit is provided.
  • Each electromagnetic valve 83 operates based on control information, and is configured to supply or stop the compressed fluid to the valve drivers 67 and 68 of the corresponding switching valves 37 and 38.
  • Each valve driver 67, 68 is provided with a limit switch 85 for detecting whether each electromagnetic valve 83 is in a fluid supply state or in a fluid stop state.
  • a silencer 86 is connected to 68, and a silencer 87 is connected to each solenoid valve 83.
  • both the main-side and bypass-side electromagnetic valves 83 are in a fluid supply stop state, and the fluid supply to the main-side switching valve 37 and the bypass-side switching valve 38 is stopped. Since the main-side switching valve 37 and the bypass-side switching valve 38 are normally open as described above, when the fluid supply is stopped, they are driven by both valve drivers 67 and 68 to be opened. Thereafter, the solenoid valve 83 on the side that does not allow the exhaust gas to pass is in a fluid supply state, and the valve on the side to which the fluid is supplied is closed. Here, the solenoid valve 83 on the side where the exhaust gas is desired to pass is still in the fluid supply stop state, and the switching valve is still in the open state.
  • the path through which the exhaust gas passes is switched.
  • the main side switching valve 37 and the bypass side switching valve 38 the main side switching valve is temporarily changed from the state in which the main side switching valve 37 is opened and the bypass side switching valve 38 is closed (see FIG. 14A).
  • 37 and the bypass side switching valve 38 are both opened (see FIG. 14B), and then the bypass side switching valve 38 is opened and the main side switching valve 37 is closed (see FIG. 14C). )become.
  • the exhaust gas passes through the main path 31. That is, it flows into the main path 31 side in the composite casing 33 via the main side outlet 57, the main side relay pipe 55, the exhaust mixer 62, the main side introduction pipe 51, and the main side inlet 47 of the bifurcated pipe 53, The NOx catalyst 34 and the slip treatment catalyst 35 are passed through for purification treatment.
  • the exhaust gas containing the atomized urea water injected from the urea water injection nozzle 61 is guided to the exhaust mixer 62 through the main-side relay pipe 55.
  • the upstream fin plate portion 72a of each mixing fin 72 changing the exhaust gas movement direction to the direction of the inclination angle ⁇ 1
  • the downstream fin plate portion 72b further changing the exhaust gas movement direction to the direction of the inclination angle ⁇ 2.
  • the exhaust gas containing urea water flows toward the inner peripheral surface of the mixer tube 71 and moves in the circumferential direction along the inner peripheral surface of the mixer tube 71.
  • the exhaust inlet 41 on the main path 31 side in the composite casing 33 has a tapered shape (conical shape) that reduces the cross-sectional area toward the upstream side.
  • the turning diameter becomes large.
  • the exhaust gas reaches the NOx catalyst 34 on the main path 31 side in the composite casing 33 while being more uniformly mixed with the urea water.
  • the urea water injection nozzle 61 is inserted into the main-side relay pipe 55, and the urea water injection port 611 at the front end is arranged facing the downstream side.
  • the urea water injection ports 611 are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the main-side relay pipe 55, and are arranged at positions overlapping the mixing fins 72 of the exhaust mixer 62 installed on the downstream side. Thereby, when the urea water injection nozzle 61 injects the urea water toward the downstream side from the urea water injection port 611, the urea water can be injected toward the mixing fin 72 of the exhaust mixer 62.
  • the urea water is dispersed and injected by the plurality of urea water injection nozzles 61 so that the urea water can be diffused and injected, and the injected urea water is further dispersed by hitting the mixing fins 72. Therefore, the distribution amount of urea water in the exhaust mixer 62 can be made uniform, the mixing efficiency of the exhaust gas and urea water can be increased, and the partial temperature decrease in the exhaust mixer 62 can be suppressed to suppress the occurrence of urea precipitation. Further, since the diffusion efficiency of urea water is increased, the distance between the urea water injection nozzle 61 and the exhaust mixer 62 can be shortened, so that the main-side relay pipe 55 can be shortened.
  • the urea water injection port 611 is provided at a position overlapping the upstream end of the mixing fin 72 on a straight line along the exhaust gas movement direction, and the urea water injection port 611 is urea toward the upstream end of the mixing fin 72. Spray water.
  • the urea water sprayed from the urea water spray nozzle 61 hits the edge of the upstream end of the mixing fin 72, so that the urea water is diffused and guided into the exhaust mixer 62. Therefore, since the dispersion efficiency of urea water in the exhaust mixer 62 is increased, the exhaust gas purification efficiency can be improved.
  • the urea water injection port 611 of the urea water injection nozzle 61 is disposed in a central region between the center of the main path 31 (main side relay pipe 55) and the inner peripheral surface. That is, the urea water injection port 611 is disposed at a position overlapping the upstream tip of the mixing fin 72 and in the central region of the upstream tip of the mixing fin 72. As a result, the urea water injected from the urea water injection nozzle 61 is easily diffused in the main path 31 without unevenness, so that urea deposition in the main path 31 and the exhaust mixer 62 can be suppressed. As shown in FIG. 15, in the exhaust mixer 62 having the configuration shown in FIG. 12, the urea water injection port 611 is disposed at a position overlapping the bent portion at the rain dragon side tip of the mixing fin 72.
  • the urea water injection port 611 of each urea water injection nozzle 61 may be arranged at a position where the distance to the exhaust mixer 62 is different along the exhaust gas movement direction. That is, since the diffusion efficiency of the urea water is increased by providing the plurality of urea water injection nozzles 61, the distance from the urea water injection nozzle 61 to the exhaust mixer 62 can be shortened, and therefore, along the exhaust gas movement direction.
  • the arrangement position of the urea water injection nozzle 61 can be different.
  • the plurality of urea water injection nozzles 61 are inserted from the same direction with respect to the main-side relay pipe 55, and are configured to be able to maintain the composite casing 33 from the same direction.
  • the number of urea water injection nozzles 61 is set in accordance with the number of mixing fins 72 of the exhaust mixer 62. That is, the urea water injection nozzles 61 are provided by the number corresponding to the divisor of the number of the mixing fins 72 of the exhaust mixer 62, and the urea water injection ports 611 of the urea water injection nozzle 61 are connected to the main path 31 (main side relay pipe). 55) at equal intervals. For example, when the number of the mixing fins 72 of the exhaust mixer 62 is four, two or four urea water injection nozzles 61 are arranged. When the number of the mixing fins 72 of the exhaust mixer 62 is six, two, three, or four urea water injection nozzles 61 are arranged.
  • the downstream end of the partition plate 40 extends from the downstream outlet side of the main path 31 toward the peripheral edge of the outlet 49 in the exhaust outlet portion 42 of the composite casing 33, thereby preventing the backflow prevention plate. 400 is configured.
  • the outlet 49 is disposed at a position overlapping the main path 31, and the backflow prevention plate 400 is installed on the downstream side of the slip treatment catalyst 35 so as to skew from the partition plate 40 toward the periphery of the outlet 49. Yes.
  • the periphery of the backflow prevention plate 400 is fixed to the inner wall surface of the composite casing 33.
  • the exhaust gas that has passed through the bypass path 32 is guided along the backflow prevention plate 400 to the exhaust discharge pipe 60 that communicates with the outlet 49, and is exhausted to the exhaust discharge pipe 60. Since the backflow prevention plate 400 is provided between the downstream outlet side of the main path 31 and the outlet 49, the inflow of exhaust gas that has passed through the bypass path 32 to the main path 31 is suppressed. Therefore, deterioration of the NOx catalyst 34 and the slip treatment catalyst 35 can be prevented, and high purification efficiency can be maintained for a long period.
  • the backflow prevention plate 400 has an opening 401 inside thereof, and the outlet side of the main path 31 communicates with the exhaust discharge pipe 60 through the opening 401.
  • both side edge portions of the downstream end portion of the partition plate 40 are extended downstream along the inner wall surface of the composite casing 33 to constitute the backflow prevention plate 400 provided with the opening 401 therebetween.
  • cooling air is supplied to the urea water injection nozzle 61 in order to cool the urea water injection nozzle 61.
  • the cooling air that has passed through the urea water injection nozzle 61 flows into the upstream side of the main path 31 and flows through the main path 31. Therefore, the cooling air from the urea water injection nozzle 61 passes through the NOx catalyst 34 and the slip treatment catalyst 35 in the main path 31, and the inflow of exhaust gas from the bypass path 32 to the main path 31 is suppressed. Therefore, deterioration of the NOx catalyst 34 and the slip treatment catalyst 35 can be prevented, and high purification efficiency can be maintained for a long period.
  • the backflow prevention plate 400 provided at the downstream end of the partition plate 40 has a porous opening 401. That is, the backflow prevention plate 400 is constituted by a perforated plate having a plurality of holes as openings 401, and is installed between the main path 31 and the exhaust discharge pipe 60 in the exhaust outlet portion 42. The peripheral edge (side edge and downstream edge) of the backflow prevention plate 400 is fixed to the inner wall surface of the composite casing 33.
  • the backflow prevention plate 400 is not provided with holes on both sides fixed to the inner wall surface of the composite casing 33, and is provided with a hole serving as an opening 401 on the inner side.
  • the porous openings are provided at substantially equal intervals, and the shape of the openings may be not only round but also triangular or square.
  • the exhaust gas that has passed through the main path 31 is guided to the exhaust discharge pipe 60 that communicates with the outflow port 49 through the hole that forms the opening 401, and is exhausted to the exhaust discharge pipe 60.
  • the exhaust gas that has passed through the bypass path 32 is guided along the backflow prevention plate 400 to the exhaust discharge pipe 60 that communicates with the outlet 49, and is exhausted to the exhaust discharge pipe 60. Accordingly, inflow of exhaust gas that has passed through the bypass path 32 to the main path 31 is suppressed, and purification efficiency can be maintained. At the same time, a decrease in exhaust flow rate (pressure loss) at the downstream outlet of the main path 31 can be suppressed.
  • a plurality of holes constituting the opening 401 are provided in a part of the backflow prevention plate 400.
  • a plurality of holes may be provided on the entire backflow prevention plate 400.
  • the downstream end portion of the partition plate 40 is interrupted in the exhaust outlet portion 42 on the downstream side of the slip treatment catalyst 35 in the composite casing 33, and the slip treatment catalyst 35 The downstream side is covered with a porous backflow prevention plate 400.
  • the exhaust gas that has passed through the main path 31 flows into the exhaust outlet portion 42 through the hole that forms the opening 401 and is exhausted to the exhaust discharge pipe 60.
  • the backflow prevention plate 400 blocks the inflow to the slip treatment catalyst 35. It is done. Therefore, even if the exhaust gas that has passed through the bypass path 32 flows into the main path 31, since the inflow upstream from the slip processing catalyst 35 is suppressed, the purification efficiency of the NOx catalyst 34 and the slip processing catalyst 35 is reduced. Can be maintained.
  • an outlet 49 provided in the exhaust outlet portion 42 of the composite casing 33 is provided on the bypass path 32 side.
  • the exhaust outlet portion 42 has a tapered shape in which the main path 31 side is inclined so as to reduce the cross-sectional area toward the downstream outlet 49, and the outlet 49 corresponds to the main path 31. It is provided at a position overlapping the exhaust side.
  • the porous opening 401 is formed by extending the downstream end of the partition plate 40 without being bent toward the periphery of the outlet 49 in the exhaust outlet 42 of the composite casing 33.
  • the provided backflow prevention plate 400 is configured. That is, an outlet 49 is provided on the downstream end of the composite casing 33 on the bypass path 32 side than the partition plate 40. Then, the downstream end of the partition plate 40 extends straight along the exhaust gas movement direction in the bypass path 32, and the inner wall surface that is closer to the main path 31 than the outlet 49 in the downstream end of the composite casing 33. In addition, the downstream end of the backflow prevention plate 400 can be brought into contact.
  • the backflow prevention plate 400 has a shape along the exhaust gas movement direction in the bypass path 32, thereby further blocking the inflow of exhaust gas to the main path 31 and reducing the inflow amount of exhaust gas to the main path 31. Further reduction can be achieved. Therefore, inflow of the exhaust gas that has passed through the bypass path 32 into the main path 31 is suppressed, and deterioration of the NOx catalyst 34 and the slip treatment catalyst 35 can be prevented, and at the same time, the exhaust flow rate at the downstream outlet of the main path 31 is reduced. Can be suppressed.
  • a porous hole 401 may be provided in the entire backflow prevention plate 400 as shown in FIG. 23, and the center of the backflow prevention plate 400 may be provided as shown in FIG. Alternatively, a hole 401 cut out from the downstream side in the exhaust gas movement direction may be provided.
  • each unit is not limited to the illustrated embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
  • the present invention is applied to the exhaust gas purification system provided in the exhaust path 30 of the power generation engine 25.
  • the present invention is not limited to this, for example, the exhaust gas purification system in the exhaust system of the main engine 21. You may apply.

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Abstract

本願発明は、還元作用（脱硝作用）の効率低下を抑制できる排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。 本願発明に係る船舶１の排気ガス浄化装置は、船舶１搭載用のエンジン２５の排気経路３０として、外部に連通するメイン経路３１と、メイン経路３１の中途部から分岐したバイパス経路３２とを備える。排気ガス移動方向上流側から下流側までメイン経路３１とバイパス経路３２とを区画する仕切板４０を排気ガス移動方向に沿って延設している。仕切板４０の下流側端部が浄化ケーシング３３の排気流出口４９とメイン経路３１の排気出口との間を通るように設置されるとともに開口部４０１が設けられて、逆流防止板４００を構成した。

Description

船舶の排気ガス浄化装置
　本願発明は、船舶搭載用のエンジンから排出される排気ガス中の有害成分を除去する排気ガス浄化装置に関するものである。
　従来、例えばタンカーや輸送船等の船舶においては、各種補機、荷役装置、照明、空調その他の機器類の消費する電力量が膨大であり、これらの電気系統に電力を供給するために、ディーゼルエンジンと、当該ディーゼルエンジンの駆動にて発電する発電機とを組み合わせてなるディーゼル発電機を備えている（例えば特許文献１等参照）。ディーゼルエンジンは、内燃機関の中で最もエネルギー効率の高いものの１つであることが知られており、単位出力当りの排気ガスに含まれる二酸化炭素量が少ない。しかも、例えば重油のような低質の燃料を使用できるため経済的にも優れるという利点がある。
　ディーゼルエンジンの排気ガス中には、二酸化炭素以外に、窒素酸化物、硫黄酸化物及び粒子状物質等も多く含まれている。特に窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）は、人体に有害で且つ強い酸性を呈するものであり、酸性雨の原因とも考えられている。従って、例えば船舶のように、ディーゼル発電機を駆動させる機械では、ＮＯｘの排出量が極めて多く、地球環境に与える負担が大きいと解される。
　ＮＯｘを大幅に浄化する後処理の手段としては、還元剤に尿素を使用した選択触媒還元法（以下、ＳＣＲ法という）が一般化している（特許文献２及び３等参照）。ＳＣＲ法では一般に、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触媒を用いている。ＮＯｘ触媒の上流側に還元剤水溶液としての尿素水を噴霧すると、尿素水が排気ガスの熱で熱分解及び加水分解されてアンモニアが生成し、アンモニアが還元剤としてＮＯｘに作用し、ＮＯｘを無害な窒素と水とに分解する。そして、特許文献２では、ＮＯｘ触媒による還元作用の効率を向上させるために、排気ガスと尿素水とを混合する混合器（排気ミキサー）が設けられた排気ガス浄化装置が提案されている。
　また、地球環境に配慮すれば、排気ガス中のＮＯｘを可及的に除去することが必要であり、公海領海を問わず一律に規制するのが好ましいが、現状では、ディーゼルエンジンに関する高次の排ガス規制が適用されるのに伴い、ＮＯｘに関して規制海域を設ける予定になっている。前述のように、ＮＯｘ触媒はハニカム構造であるため、排気ガス中のすすや微粒子によって閉塞するおそれがある。また、ＮＯｘ触媒は、排気ガス中の硫黄成分やこれに由来する生成物によって性能が劣化する。ＮＯｘ触媒の寿命を可及的に延ばして、ランニングコスト低減と規制海域での確実な規制遵守とを図るには、規制海域外の航行中はＮＯｘ触媒を排気ガスに晒さないようにすることが望ましい。
　そこで、特許文献３では、エンジンの排気経路中に、ＮＯｘ触媒を収容する浄化ケーシングを設けるとともに、ＮＯｘ触媒を通過せずに排気ガスを迂回させるバイパス経路を浄化ケーシング内に配置させる排気ガス浄化装置が提案されている。この場合、規制海域内の航行中は排気ガスを浄化ケーシング内のＮＯｘ触媒側に送り、規制海域外の航行中は排気ガスを浄化ケーシング内のバイパス経路側に送る。
特開２００６－３４１７４２号公報 特開２０１５－０７５０４２号公報 特許第５１２９４００号公報
　排気ガス移動方向上流側で尿素水ノズルから噴射された尿素水を、排気ガス移動方向下流側の排気ミキサーで排気ガスを混合する構成としたとき、尿素水を十分に拡散させるべく、尿素水ノズルと排気ミキサーの距離がある程度必要となる。尿素水ノズルが排気ミキサーに近づきすぎた場合、尿素水が十分に拡散されていないことから、排気ミキサーに対して局所的に尿素水が集中することにより、排気ミキサーの部分的な温度低下を招き、尿素析出が発生する。そして、尿素水が十分に拡散されないと、還元作用（脱硝作用）の効率も低下してしまう。一方、尿素水ノズルと排気ミキサーの距離を確保すべく、排気管を長くした場合は、排気ガス浄化装置の大型化につながる。
　また、浄化ケーシング内にバイパス経路を構成した場合、浄化ケーシング下流側に、脱硝作用を行うＮＯｘ触媒を有するメイン経路とバイパス経路とを合流させる合流室を設けている。そのため、バイパス経路に排気ガスを通過させたとき、浄化ケーシング内において、バイパス経路を通過した排気ガスが合流室を通じてメイン経路内に流入し、ＮＯｘ触媒に逆流してしまう。これにより、ＮＯｘ触媒の脱硝性能が低下する。
　本願発明は、上記のような現状を検討して改善を施した船舶の排気ガス浄化装置を提供することを目的としている。
　本願発明の船舶の排気ガス浄化装置は、船舶搭載用のエンジンの排気経路であって触媒を設けたメイン経路と、前記メイン経路の中途部から分岐したバイパス経路とを浄化ケーシング内に設けるとともに、前記メイン経路及び前記バイパス経路の排気ガス移動方向下流側を合流させて前記浄化ケーシング外部に排気させる排気ガス浄化装置において、前記浄化ケーシング内において、排気ガス移動方向上流側から下流側まで前記メイン経路と前記バイパス経路とを区画する仕切板を排気ガス移動方向に沿って延設しており、前記仕切板の下流側端部が前記浄化ケーシングの排気流出口と前記メイン経路の排気出口との間を通るように設置されるとともに開口部が設けられて、逆流防止板を構成したというものである。
　上記排気ガス浄化装置において、前記逆流防止板は、前記開口部を多孔状に設けられた多孔板で構成されているものとしてもよい。このとき、前記開口部が前記逆流防止板内側の一部に設けられているものとしてもよい。
　また、上記排気ガス浄化装置において、前記排気流出口が前記メイン経路側に設けられているものとしてもよいし、前記排気流出口が前記バイパス経路側に設けられているものとしてもよい。
　また、上記排気ガス浄化装置において、前記メイン経路において、排気ガスに還元剤を供給する還元剤供給装置の還元剤噴射体が、前記触媒より排気ガス移動方向上流側に配置されており、前記排気ガスが前記バイパス経路を通過している際、前記還元剤噴射体に冷却空気が供給されるものとしてもよい。
　上記排気ガス浄化装置において、船舶搭載用であるエンジンの排気管内を通過する排気ガスに還元剤を供給する還元剤供給装置の還元剤噴射体と、前記還元剤噴射体の排気ガス移動方向下流側で排気ガスと還元剤とを混合させる排気ミキサーと、前記排気ミキサーの排気ガス移動方向下流側で前記エンジンの排気ガス中にあるＮＯｘの還元を促す選択触媒還元装置とを備えた排気ガス浄化装置であって、複数の前記還元剤噴射体を有しており、前記還元剤噴射体の噴射口が前記排気管の周方向に沿って等間隔に配置されているものとすることで、複数の還元剤噴射体により還元剤を分散して噴射することで、還元剤を拡散して噴射できる上に、下流側の排気ミキサーで還元剤を更に排気管内で分散できる。従って、排気ミキサーを通過した排気ガスと還元剤とを十分に混合できるため、触媒における還元効率を向上できる。
　そして、前記排気ミキサーが、前記排気管の周方向に沿って等間隔に配置された複数の混合フィンを備えており、前記排気管の周方向に沿って、前記還元剤噴射体の噴射口の設置位置を、前記混合フィンの設置位置と同期させたものとすることで、還元剤噴射体が噴射口より下流側に向けて還元剤を噴射させた際、排気ミキサーの混合フィンに向けて還元剤を噴射できる。従って、複数の還元剤噴射体により還元剤を分散して噴射することで、還元剤を拡散して噴射できる上に、噴射後の還元剤が混合フィンに当たることで更に分散される。そのため、排気ミキサーにおける還元剤の分布量を均一化でき、排気ガスと尿素水との混合効率を高めるとともに、排気ミキサーにおける部分的な温度低下を抑制して、触媒における還元効率を高める。
　上記排気ガス浄化装置において、前記還元剤噴射体の噴射口が、排気ガス移動方向に沿う直線上で前記混合フィンの上流側先端と重なる位置に配置されているものとしてもよい。また、還元剤噴射体の噴射口が、前記排気管の中心と内周面との間となる中央領域に配置されているものとしてもよい。
　本願発明によると、バイパス経路を通過した排気ガスは、逆流防止板に沿って、排気流出口誘導されて浄化ケーシングから排気される。そして、逆流防止板がメイン経路の下流出口側と排気流出口の間に設けられているため、バイパス経路を通過した排気ガスのメイン経路への流入が抑制される。従って、浄化ケーシング内のNOx触媒の脱硝性能低下を防止できる。
　また、本願発明によると、逆流防止板は、その内側に開口部を設けており、開口部を通じて、メイン経路の出口側が排気流出口と連通する。このように開口部を構成することにより、メイン経路の出口側において、逆流防止板による圧力抵抗を低減できるため、メイン経路における圧力損失を抑制できる。
船舶の全体側面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ視正面断面図である。 複合ケーシングの正面図である。 複合ケーシングの側面図である。 複合ケーシングの背面図である。 複合ケーシングの側面図である。 複合ケーシングの出口部断面図である。 排気ミキサーの内部構造を示す断面斜視図である。 排気ミキサーを排気ガス移動方向上流側から見た正面図である。 排気ミキサーの側面断面図である。 排気ミキサーから複合ケーシングに向かう排気ガス流れを説明する側面断面図である。 別の構成となる排気ミキサーの内部構造を示す断面斜視図である。 切換バルブを作動させる流体流通配管の回路図である。 排気経路の切換動作を説明する概略図である。 尿素水噴射ノズルと排気ミキサーの関係を示す排気ガス移動方向上流側から見た正面図である。 尿素水噴射ノズルと排気ミキサーの関係を示す側面断面図である。 尿素水噴射ノズルと排気ミキサーの別の配置例を示す排気ガス移動方向上流側から見た概略正面図である。 第１実施形態における複合ケーシングの内部構成を示す斜視図である。 第２実施形態における複合ケーシングの内部構成を示す斜視図である。 第２実施形態における複合ケーシングの内部構成の別構成を示す斜視図である。 第３実施形態における複合ケーシングの内部構成を示す斜視図である。 第４実施形態における複合ケーシングの内部構成を示す斜視図である。 第４実施形態における複合ケーシングの内部構成の別構成を示す斜視図である。 第４実施形態における複合ケーシングの内部構成の別構成を示す斜視図である。
　以下に、本願発明を具体化した実施形態を、船舶に搭載されたディーゼル発電機に適用した場合の図面に基づいて説明する。
　（船舶の概要）
　まず始めに、図１を参照しながら、第１実施形態における船舶１の概要について説明する。第１実施形態の船舶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の後方に配置したファンネル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。スケグ８には、プロペラ５を回転駆動させる推進軸９を軸支している。船体２内の船首側及び中央部には船倉１０を設けている。船体２内の船尾側には機関室１１を設けている。
　機関室１１には、プロペラ５の駆動源である主エンジン２１（第１実施形態ではディーゼルエンジン）及び減速機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とを配置している。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、プロペラ５が回転駆動する。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。第１実施形態では、機関室１１最下段の内底板１６上に主エンジン２１及び減速機２２を据え付け、機関室１１中段の第３甲板１５上に発電装置２３を据え付けている。なお、詳細な図示は省略するが、船倉１０は複数の区画に分割している。
　図２に示すように、発電装置２３は、ディーゼル発電機２４を複数基（第１実施形態では３台）備えたものである。ディーゼル発電機２４は、発電用エンジン２５（第１実施形態ではディーゼルエンジン）と、発電用エンジン２５の駆動によって発電する発電機２６とを組み合わせて構成される。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するように構成している。例えば大量の電力を消費する出入航時等には、複数のディーゼル発電機２４を稼働させ、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。詳細な図示は省略するが、電力トランスデューサが各発電機２６に電気的に接続している。電力トランスデューサは各発電機２６による発電電力を検出するものである。
　（発電装置の排気系統）
　次に、図２～図７を参照しながら、発電装置２３の排気系統について説明する。各発電用エンジン２５には、空気取り込み用の吸気経路（図示省略）と排気ガス排出用の排気経路３０とを接続している。吸気経路を通じて取り込まれた空気は、発電用エンジン２５の各気筒内（吸気行程の気筒内）に送られる。各気筒の圧縮行程完了時に、燃料タンクから吸い上げた燃料を燃料噴射装置によって気筒毎の燃焼室内に圧送し、各燃焼室によって混合気の自己着火燃焼に伴う膨張行程が行われる。
　各発電用エンジン２５の排気経路３０は、ファンネル４まで延びていて外部に直接連通している。前述の通り、発電用エンジン２５は三基あるため、排気経路３０は三本存在する。各発電用エンジン２５の排気経路３０は、ファンネル４まで延びたメイン経路３１と、メイン経路３１の中途部から分岐したバイパス経路３２と、メイン経路３１とバイパス経路３２との両方に連通する複合ケーシング（浄化ケーシング）３３とを備えている。すなわち、第１実施形態では発電用エンジン２５を複数基搭載し、各発電用エンジン２５に対して、メイン経路３１、バイパス経路３２及び複合ケーシング３３等からなる排気ガス浄化システムを一対一対応させている。
　複合ケーシング３３は、耐熱金属材料製で略筒状（第１実施形態では角筒状）に構成していて、各発電用エンジン２５を配置した第３甲板１５よりも上方に配置している。この場合、複合ケーシング３３は機関室１１の上部側（機関室１１上段の第２甲板１４上）に位置している。複合ケーシング３３内のメイン経路３１側には、発電用エンジン２５の排気ガス中にあるＮＯｘの還元を促す選択触媒還元装置としてのＮＯｘ触媒３４及びスリップ処理触媒３５（詳細は後述する）を収容している。バイパス経路３２は、ＮＯｘ触媒３４及びスリップ処理触媒３５を通さずに排気ガスを迂回させるための経路である。複合ケーシング３３の排気出口部４２（スリップ処理触媒３５より排気ガス移動方向下流側（以下、単に下流側という））では、メイン経路３１とバイパス経路３２とを合流させている。なお、選択触媒還元装置としては、スリップ処理触媒３５をなくしてＮＯｘ触媒３４のみにしたものでもよい。
　複合ケーシング３３外にあるメイン経路３１とバイパス経路３２との分岐部には、排気ガス移動方向をメイン経路３１とバイパス経路３２とに切り換える経路切換部材として、流体作動式の切換バルブであるメイン側切換バルブ３７及びバイパス側切換バルブ３８を設けている。本実施形態のメイン側切換バルブ３７及びバイパス側切換バルブ３８は、単作動式の切換えバルブにより構成している。流体作動式の単作動切換バルブの一例として、メイン側切換バルブ３７及びバイパス側切換バルブ３８を空気作動式バタフライバルブにより構成することが考えられる。そして、メイン側切換バルブ３７は、メイン経路３１における複合ケーシング３３への入口側に設けている。また、バイパス側切換バルブ３８は、バイパス経路３２における複合ケーシング３３への入口側に設けている。
　次に、図３～図７を参照しながら、複合ケーシング３３の構造について説明する。前述の通り、複合ケーシング３３はメイン経路３１とバイパス経路３２との両方に連通している。複合ケーシング３３内のメイン経路３１側は、排気ガス移動方向上流側（以下、単に上流側という）から順に、排気ガス中のＮＯｘの還元を促進させるＮＯｘ触媒３４と、余分に供給された還元剤（尿素水（尿素水溶液）、より詳しくは加水分解後のアンモニア）の酸化処理を促進させるスリップ処理触媒３５とを直列に並べて収容している。各触媒３４，３５は、多孔質な（ろ過可能な）隔壁にて区画された多数個のセルからなるハニカム構造になっており、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触媒金属を有している。
　ＮＯｘ触媒３４は、後述する尿素水噴射ノズル６１からの尿素水の加水分解にて生じたアンモニアを還元剤として排気ガス中のＮＯｘを選択還元することによって、複合ケーシング３３内のメイン経路３１側に送られた排気ガスを浄化する。また、スリップ処理触媒３５は、ＮＯｘ触媒３４から流出した未反応（余剰）のアンモニアを酸化して無害な窒素にする。この場合、複合ケーシング３３内のメイン経路３１側では、下記の反応式：
　（ＮＨ２）２ＣＯ＋Ｈ２Ｏ → ２ＮＨ３＋ＣＯ２（加水分解）
　　ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３ → ２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ（ＮＯｘ触媒３４での反応）
　　４ＮＨ３＋３Ｏ２ → ２Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ（スリップ処理触媒３５での反応）
が生ずる。
　図７に詳細に示すように、複合ケーシング３３内には、メイン経路３１とバイパス経路３２との両方を並べて設けている。この場合、複合ケーシング３３内には、排気ガス移動方向に沿って延びる仕切板４０を配置している。仕切板４０の存在によって、複合ケーシング３３内をメイン経路３１側とバイパス経路３２側とに区画している。仕切板４０で複合ケーシング３３内を区画することによって、排気ガスがバイパス経路３２を通過する際に、排気ガスの熱を用いて、メイン経路３１側にあるＮＯｘ触媒３４及びスリップ処理触媒３５を暖機することが可能である。このため、排気ガスを浄化するか否かに拘らず、ＮＯｘ触媒３４及びスリップ処理触媒３５を常時暖機できる。メイン経路３１を排気ガスが通過する際は暖機運転の短縮に寄与し、場合によっては暖機運転が不要になる。　　　　　
　複合ケーシング３３内のメイン経路３１側の排気入口部４１は、上流側に向かうに連れて断面積を縮小するような先窄まりのテーパー状（錐形状）に形成している。これに対して、仕切板４０の下流側端部４００は、複合ケーシング３３のうちスリップ処理触媒３５より下流側にある排気出口部４２まで延設されており、開口部４０１が設けられている。このため、複合ケーシング３３の排気出口部４２において、メイン経路３１側とバイパス経路３２側とが合流する。
　複合ケーシング３３の排気出口部４２は、下流側端部に流出口（排気流出口）４９を有し、この流出口４９に排気排出管６０が連通される。また、排気出口部４２は、下流側の流出口４９に向かって断面積を縮小するような先窄まりのテーパー状（錐形状）を有しており、流出口４９が、複合ケーシング３３の下流側端部の中心位置に設けられている。すなわち、複合ケーシング３３において、流出口４９は、メイン経路３１の排気側と重なる位置に設けられている。
　仕切板４０の下流側端部４００は、メイン経路３１の出口側を遮蔽する位置に延設されて複合ケーシング３３の内壁面に固着されている。この仕切板４０の下流側端部４００は、バイパス経路３２から排気出口部４２に流出した排気ガスがメイン経路３１に流れ込むことを防止する逆流防止板として設けられている（以下、仕切板４０の下流側端部４００を逆流防止板４００と呼ぶ）。逆流防止板４００は、メイン経路３１及びバイパス経路３２の境界位置であってスリップ処理触媒３５下流側となる位置から、流出口４９の周縁であってバイパス経路３２から離れた位置に向かって延設されている。そして、逆流防止板４００が開口部４０１を備えることにより、排気出口部４２において、メイン経路３１側とバイパス経路３２側とを合流させる。
　メイン経路３１を通過した排気ガスは、逆流防止板４００の開口部４０１を通じて、排気出口部４２の流出口４９に到達して、浄化された排気ガスが排気排出管６０より排気される。一方、バイパス経路３２を通過した排気ガスは、逆流防止板４００により案内されて排気出口部４２流出口４９に到達することで、メイン経路３１への流入量（メイン経路３１へ逆流する排気ガス流量）が低減され、その多くが排気排出管６０より排気される。従って、バイパス経路３２使用時における、メイン経路３１内のＮＯｘ触媒３４及びスリップ処理触媒３５の劣化を抑制できる。
　複合ケーシング３３の一側面には、噴気体としての噴気ノズル４３を複数個取り付けている。各噴気ノズル４３によって、気体供給源（図示省略）からの圧縮気体（空気）をＮＯｘ触媒３４やスリップ処理触媒３５に向けて吹き付ける。噴気ノズル４３の作用によって、使用中に複合ケーシング３３内のメイン経路３１側に溜まった煤塵を強制的に除去できる。
　複合ケーシング３３の排気入口部４１前面側には、メイン側流入口とバイパス側流入口とを形成している。メイン側流入口が複合ケーシング３３内のメイン経路３１側に連通し、バイパス側流入口が複合ケーシング３３内のバイパス経路３２側に連通している。複合ケーシング３３の排気入口部４１の前部外面側には、メイン側流入口に連通するメイン側導入管５１と、バイパス側流入口に連通するバイパス側導入管５２とを設けている。メイン側導入管５１とバイパス側導入管５２とは、それぞれ中継管５５，５６を介して二股配管５３に連結している。この場合、二股配管５３のメイン側出口部５７に、フランジを介してメイン側中継管５５の入口側を締結している。メイン側中継管５５の他端側は、メイン側導入管５１に連通している。二股配管５３のバイパス側出口部５８には、フランジを介してバイパス側中継管５６の入口側を締結している。バイパス側中継管５６の出口側は、長さ調節用である蛇腹構造の調節管６９を介してバイパス側導入管５２を締結している。
　詳細な図示は省略するが、二股配管５３の入口部５９は、メイン経路３１の上流側にフランジを介して連結している。二股配管５３は、メイン経路３１とバイパス経路３２との分岐部に相当する。複合ケーシング３３内のメイン経路３１側に連通する二股配管５３のメイン側出口部５７内に、メイン側切換バルブ３７を設けている。複合ケーシング３３内のバイパス経路３２側に連通する二股配管５３のバイパス側出口部５８内に、バイパス側切換バルブ３８を設けている。複合ケーシング３３の排気出口部４２後面側に、流出口４９をメイン経路３１側に寄せて形成している。複合ケーシング３３の排気出口部４２の後部外面側に、流出口４９に連通する排気排出管６０を設けている。排気排出管６０は、メイン経路３１の下流側にフランジを介して連結している。
　メイン経路３１のうちメイン側切換バルブ３７と複合ケーシング３３に連結したメイン側導入管５１との間には、上流側から順に、排気ガスに還元剤である尿素水を噴射する尿素水噴射ノズル６１と、排気ガスと尿素水とを混合させる排気ミキサー６２とを配置している。メイン側中継管５５に複数本の尿素水噴射ノズル６１（第１実施形態では２本）を備えている。尿素水噴射ノズル６１からメイン側中継管５５内に尿素水を霧状に噴射するように構成している。
　メイン側中継管５５とメイン側導入管５１との間に排気ミキサー６２を設けている。排気ミキサー６２は、メイン側中継管５５に設けた尿素水噴射ノズル６１から所定距離だけ下流側に位置している。この場合の所定距離は、尿素水噴射ノズル６１から噴射した尿素水を、メイン側中継管５５内でアンモニアに加水分解させるのに必要な距離である。図８～図１１に示すように、第１実施形態の排気ミキサー６２は、メイン側中継管５５及びメイン側導入管５１と同一内径に形成した筒状のミキサー管体７１と、ミキサー管体７１の内周側に設けた複数枚の混合フィン７２（第１実施形態では四枚）と、ミキサー管体７１の軸芯に位置する軸芯体７３とを備えていて、混合フィン７２群及び軸芯体７３によって、排気ミキサー６２を通過する排気ガス及び霧状の尿素水に旋回流を生じさせるように構成している。
　各混合フィン７２は、排気ガスの流れを旋回流にするための部材であり、ミキサー管体７１中心からミキサー管体７１の内周面に向かって放射状に配置している。この場合、各混合フィン７２の半径方向内側の側端面を軸芯体７３に固着し、各混合フィン７２の半径方向外側の側端面をミキサー管体７１の内周面に固着している。各混合フィン７２は、ミキサー管体７１の円周方向に沿って等角度ごとに位置している（軸芯体７３を中心とする点対称状に位置している）。なお、混合フィン７２の枚数は第１実施形態の四枚に限るものではない。
　各混合フィン７２の上流側と下流側とは、排気ガス移動方向（ミキサー管体７１等の軸芯方向）に対してそれぞれ所定角度をなすように構成している。すなわち、各混合フィン７２は排気ガス移動方向の中途部で屈曲している。この場合、排気ガス移動方向に対する上流側フィン板部７２ａの角度を傾斜角θ１とし、排気ガス移動方向に対する下流側フィン板部７２ｂの角度を傾斜角θ２とするように、各混合フィン７２を屈曲させている。下流側フィン板部７２ｂの傾斜角θ２を上流側フィン板部７２ａの傾斜角θ１よりも大きく設定している。すなわち、各フィン板部７２ａ，７２ｂの傾斜角θ１，θ２は、上流側よりも下流側のほうが大きくなっている。換言すると、各フィン板部７２ａ，７２ｂの傾斜角θ１，θ２は、上流側から下流側に向かうに連れて連続的又は段階的に大きくなっている。
　各混合フィン７２の半径方向内側の側端面を支持する軸芯体７３の上流側先端部は、上流側に向かうに連れて断面積を縮小するような先窄まりのテーパー状（錐形状）に形成している。また、軸芯体７３の下流側基端部は、下流側に向かうに連れて断面積を縮小するような後窄まりのテーパー状（錐形状）に形成している。このため、ミキサー管体７１の軸芯付近に流れ込む排気ガスは、軸芯体７３のテーパー状の上流側先端部によって半径方向外側の各混合フィン７２に向けて案内される。
　本実施形態では、排気ミキサー６２を軸芯体７３に混合フィン７２を固着させた構成としたが、図１２のように、軸芯体７３を具備しない構成としても構わない。すなわち、棒状となる複数の支持ステー７３ｘ（本実施形態では２本）を互いに交差させて固着させるとともに、支持ステー７３ｘの交差位置がミキサー管体７１中心となるように支持ステー７３ｘを配置する。そして、各支持ステー７３ｘには、支持ステー７３ｘ同士の交差位置を中心として２枚混合フィン７２が固着されている。混合フィン７２の上流側先端は、ミキサー管体７１中心からミキサー管体７１内周面に向かって、中途部まで上流側に伸びた後にミキサー管体７１開口面と平行になるように屈曲させた縁辺で構成されている。
　尿素水噴射ノズル６１は、メイン経路３１（メイン側中継管５５）断面において下流側の排気ミキサー６２の混合フィン７２と重なる位置に、尿素水噴射口６１１を配置している。尿素水噴射ノズル６１の尿素水噴射口６１１は、メイン経路３１（メイン側中継管５５）の周方向に沿って等間隔（等角度）に配置されている。尿素水噴射ノズル６１は、混合フィン７２の枚数の約数となる本数分設置されており、それぞれの尿素水噴射口６１１が、メイン経路３１（メイン側中継管５５及びミキサー管体７１）の周方向に沿って、排気ミキサー６２の混合フィン７２の設置位置に同期する位置に配置される。なお、尿素水噴射ノズル６１の本数は第１実施形態の２本に限るものではない。
　（気経路切換動作）
　各排気経路３０におけるメイン経路３１とバイパス経路３２には、それぞれを開閉する開閉部材として、メイン側切換バルブ３７及びバイパス側切換バルブ３８が設けられている（実施形態では３組、計６個）。これらメイン側切換バルブ３７及びバイパス側切換バルブ３８は、排気ガスの通過する経路を選択するために、一方を開けば他方を閉じるという関係になっている。また、メイン側切換バルブ３７及びバイパス側切換バルブ３８は、規制海域などに応じて開閉させるように構成されている。
　バイパス側切換バルブ３８が閉じてメイン側切換バルブ３７が開いた状態では、膨張行程後の排気行程において、複数台の発電用エンジン２５から各メイン経路３１に送られた排気ガスが、各メイン経路３１を経由してＮＯｘ触媒３４及びスリップ処理触媒３５を経由して浄化処理をされた後、船舶１外に放出される。メイン側切換バルブ３７が閉じてバイパス側切換バルブ３８が開いた状態では、排気ガスが各バイパス経路３２を経由して（ＮＯｘ触媒３４及びスリップ処理触媒３５を通過せずに）、直接船舶１外に放出される。
　このように、各排気経路３０におけるメイン経路３１とバイパス経路３２とに、各排気路３１，３２を開閉する開閉部材としてのメイン側切換バルブ３７及びバイパス側切換バルブ３８が設けられていると、例えば規制海域内の航行時と規制海域外の航行時のように、排気ガスの浄化処理が必要な場合と不要な場合とにおいて、メイン側切換バルブ３７及びバイパス側切換バルブ３８の開閉状態を切り換えるだけで、排気ガスの通過する経路を適宜選択できる。従って、排気ガスの効率よい処理が可能になる。また、例えば排気ガスの浄化処理が不要な場合は、ＮＯｘ触媒３４及びスリップ処理触媒３５を避けて外部に直接連通するバイパス経路３２側に排気ガスを誘導できる。このため、排気効率のよい状態を維持でき、各発電用エンジン２５の出力低下の回避が可能になる。更に、排気ガスの浄化処理が不要な場合は、ＮＯｘ触媒３４及びスリップ処理触媒３５が排気ガスにさらされないから、ＮＯｘ触媒３４及びスリップ処理触媒３５の寿命延長にも寄与するのである。
　停止中の発電用エンジン２５に対するメイン側切換バルブ３７及びバイパス側切換バルブ３８は、少なくともバイパス経路３２側のバイパス側切換バルブ３８が閉じるように構成されている。このため、停止中の発電用エンジン２５に向けて他のエンジンから排出された排気ガスが逆流するのを簡単且つ確実に防止できる。
　前述の通り、メイン側切換バルブ３７及びバイパス側切換バルブ３８は流体作動式のものであり、流体の供給がない場合は開き状態に保持される（ノーマリーオープン形式）ものである。そして、それぞれ単作動型の空気圧式シリンダにより構成された、メイン側切換バルブ３７を切換駆動させるメイン側バルブ駆動器６７と、バイパス側切換バルブ３８を切換駆動させるバイパス側バルブ駆動器６８とが設けられている。メイン側バルブ駆動器６７は、メイン側中継管５５の外周側に、メイン側中継管５５の長手方向に沿って並列状に並んで設けられている。バイパス側バルブ駆動器６８は、バイパス側中継管５６の外周側に、バイパス側中継管５６の長手方向に沿って並列状に並んで設けられている。
　メイン側切換バルブ３７及びバイパス側切換バルブ３８のバルブ駆動器６７，６８は、図１３に示すように、それぞれ流体流通配管８０を介して流体供給源８１に接続されている。流体供給源８１は、バルブ駆動器６７，６８作動用（メイン側切換バルブ３７及びバイパス側切換バルブ３８作動用）の圧縮流体である空気（窒素ガスでもよい）を供給するためのものである。メイン側及びバイパス側それぞれの流体流通配管８０の中途部には、上流側から順に、フィルタレギュレータ８２と、バルブ駆動器６７，６８に流体を供給するか否かを切換える電磁弁８３と、閉側調整部及び開側調整部を有する流量調整部８４とが設けられている。各電磁弁８３は、制御情報に基づいて作動し、対応する切換バルブ３７、３８のバルブ駆動器６７，６８に圧縮流体を供給したり停止したりするように構成されている。また、各バルブ駆動器６７，６８には、各電磁弁８３が流体供給状態であるか、又は、流体停止状態であるかを検知するリミットスイッチ８５が設けられており、各バルブ駆動器６７，６８にはサイレンサ８６が接続され、各電磁弁８３には、サイレンサ８７が接続されている。
　そして、排気ガスの通過する経路を切り換える場合には、メイン側及びバイパス側両方の電磁弁８３が流体供給停止状態となり、メイン側切換バルブ３７及びバイパス側切換バルブ３８への流体供給を停止する。メイン側切換バルブ３７及びバイパス側切換バルブ３８は、前述したようにノーマリーオープン形式であるので、流体供給が停止すると、両バルブ駆動器６７，６８により駆動されて開状態になる。その後、排気ガスを通過させない側の電磁弁８３が流体供給状態になり、流体が供給された側のバルブが閉状態になる。ここで、排気ガスを通過させたい側の電磁弁８３は流体供給停止状態のままであり、切換バルブが開状態のままである。以上のように、排気ガスの通過する経路の切換えを行う。メイン側切換バルブ３７及びバイパス側切換バルブ３８の動作の一例としては、メイン側切換バルブ３７を開いてバイパス側切換バルブ３８を閉じた状態（図１４（ａ）参照）から、一旦メイン側切換バルブ３７及びバイパス側切換バルブ３８の両方を開いた状態（図１４（ｂ）参照）にして、その後、バイパス側切換バルブ３８を開いてメイン側切換バルブ３７を閉じた状態（図１４（ｃ）参照）になる。
　以上の構成において、メイン側切換バルブ３７を開いてバイパス側切換バルブ３８を閉じた場合、排気ガスは、メイン経路３１を通過する。すなわち、二股配管５３のメイン側出口部５７、メイン側中継管５５、排気ミキサー６２、メイン側導入管５１及びメイン側流入口４７を経由して複合ケーシング３３内のメイン経路３１側に流入し、ＮＯｘ触媒３４及びスリップ処理触媒３５を通過して浄化処理をされる。
　この場合、尿素水噴射ノズル６１から噴射した霧状の尿素水を含む排気ガスは、メイン側中継管５５を通じて排気ミキサー６２に案内される。各混合フィン７２の上流側フィン板部７２ａが排気ガス移動方向を傾斜角θ１の方向に変更してから、下流側フィン板部７２ｂが排気ガス移動方向を更に傾斜角θ２の方向に変更する結果、ミキサー管体７１の内周面に向けて尿素水を含む排気ガスが流れ、ミキサー管体７１の内周面に沿った円周方向に移動する。このため、複合ケーシング３３内のメイン経路３１側の排気入口部４１に排気ガスの旋回流が形成され、排気ガスと尿素水とがスムーズに効率よく混合される。複合ケーシング３３内のメイン経路３１側の排気入口部４１は、上流側に向かうに連れて断面積を縮小するような先窄まりのテーパー状（錐形状）であるため、排気ガスの旋回流の旋回径が大きくなる。その結果、排気ガスは、尿素水とより一層均一に混合されながら、複合ケーシング３３内のメイン経路３１側にあるＮＯｘ触媒３４に行き渡ることになる。
　（尿素水噴射ノズル）
　図９に示す如く、尿素水噴射ノズル６１は、メイン側中継管５５内に挿入されており、先端の尿素水噴射口６１１を下流側に向けて配置する。尿素水噴射口６１１は、メイン側中継管５５の周方向に沿って等間隔に配置されており、下流側に設置される排気ミキサー６２の混合フィン７２と重なる位置に配置される。これにより、尿素水噴射ノズル６１が尿素水噴射口６１１より下流側に向けて尿素水を噴射させた際、排気ミキサー６２の混合フィン７２に向けて尿素水を噴射できる。
　従って、複数の尿素水噴射ノズル６１により尿素水を分散して噴射することで、尿素水を拡散して噴射できる上に、噴射後の尿素水が混合フィン７２に当たることで更に分散される。そのため、排気ミキサー６２における尿素水の分布量を均一化でき、排気ガスと尿素水との混合効率を高めるとともに、排気ミキサー６２における部分的な温度低下を抑制して、尿素析出の発生を抑える。また、尿素水の拡散効率が高まることから、尿素水噴射ノズル６１と排気ミキサー６２との距離を短くできるため、メイン側中継管５５を短尺化できる。
　尿素水噴射口６１１は、排気ガス移動方向に沿う直線上で混合フィン７２の上流側先端と重なる位置に設けられており、尿素水噴射口６１１は、混合フィン７２の上流側先端に向けて尿素水を噴射する。これにより、尿素水噴射ノズル６１から噴射された尿素水が、混合フィン７２の上流側先端の辺縁に当たることで、排気ミキサー６２内に尿素水が拡散されて誘導される。そのため、排気ミキサー６２内における尿素水の分散効率が高まるため、排気ガスの浄化効率を向上できる。
　尿素水噴射ノズル６１の尿素水噴射口６１１は、メイン経路３１（メイン側中継管５５）の中心と内周面との間の中央領域に配置されている。すなわち、尿素水噴射口６１１は、混合フィン７２の上流側先端と重なる位置であって、混合フィン７２の上流側先端の中央領域に配置されている。これにより、尿素水噴射ノズル６１から噴射された尿素水が、メイン経路３１内で偏りなく拡散されやすくなるため、メイン経路３１及び排気ミキサー６２などにおける尿素析出を抑制できる。また、図１５に示す如く、図１２に示す構成の排気ミキサー６２においては、混合フィン７２の状雨竜側先端の屈曲部に重なる位置に、尿素水噴射口６１１が配置されている。
　図１６に示す如く、各尿素水噴射ノズル６１の尿素水噴射口６１１は、排気ガス移動方向に沿って、排気ミキサー６２までの距離が異なる位置に配置するものとしてもよい。すなわち、複数の尿素水噴射ノズル６１を設けることで尿素水の拡散効率が高まったことから、尿素水噴射ノズル６１から排気ミキサー６２までの距離を短距離化できるため、排気ガス移動方向に沿って、尿素水噴射ノズル６１の配置位置を異なるものとできる。また、複数の尿素水噴射ノズル６１は、メイン側中継管５５に対して同一方向から挿入されており、複合ケーシング３３に対して同一方向からメンテナンス可能に構成されている。
　図１７に示す如く、尿素水噴射ノズル６１は、排気ミキサー６２の混合フィン７２の枚数に合わせて、その本数が設定される。すなわち、排気ミキサー６２の混合フィン７２の枚数の約数に当たる本数分だけ、尿素水噴射ノズル６１を設けており、尿素水噴射ノズル６１の尿素水噴射口６１１を、メイン経路３１（メイン側中継管５５）に沿って等間隔に配置する。例えば、排気ミキサー６２の混合フィン７２を４枚とした場合、２本又は４本の尿素水噴射ノズル６１を配置する。また、排気ミキサー６２の混合フィン７２を６枚とした場合、２本、３本、又は４本の尿素水噴射ノズル６１を配置する。
　（逆流防止板）
　図１８に示す如く、仕切板４０の下流側端部が、複合ケーシング３３の排気出口部４２において、メイン経路３１の下流出口側から流出口４９の周縁に向かって延設されて、逆流防止板４００が構成されている。流出口４９は、メイン経路３１と重なる位置に配置されており、逆流防止板４００は、スリップ処理触媒３５下流側で、仕切板４０から流出口４９周縁に向けて斜行するように設置されている。逆流防止板４００の周縁が、複合ケーシング３３の内壁面に固着されている。
　これにより、バイパス経路３２を通過した排気ガスは、逆流防止板４００を沿って、流出口４９と連通する排気排出管６０に誘導されて、排気排出管６０に排気される。そして、逆流防止板４００がメイン経路３１の下流出口側と流出口４９の間に設けられているため、バイパス経路３２を通過した排気ガスのメイン経路３１への流入が抑制される。従って、ＮＯｘ触媒３４及びスリップ処理触媒３５の劣化を防止し、高い浄化効率を長い期間維持できる。
　また、逆流防止板４００は、その内側に開口部４０１を設けており、開口部４０１を通じて、メイン経路３１の出口側が排気排出管６０と連通する。すなわち、仕切板４０の下流側端部の両側縁部が、複合ケーシング３３の内壁面に沿って下流側に延設されて、開口部４０１を間に設けた逆流防止板４００が構成される。このように開口部４０１を広く構成することにより、メイン経路３１の出口側において、逆流防止板４００による圧力抵抗を低減できるため、メイン経路３１における圧力損失を抑制できる。
　更に、排気ガスがバイパス経路３２を通過している際、尿素水噴射ノズル６１を冷却させるべく、冷却空気を尿素水噴射ノズル６１に供給する。これにより、尿素水噴射ノズル６１を通過した冷却空気が、メイン経路３１の上流側に流入してメイン経路３１内を流れる。従って、尿素水噴射ノズル６１からの冷却空気が、メイン経路３１内のＮＯｘ触媒３４及びスリップ処理触媒３５を通過して、バイパス経路３２からの排気ガスのメイン経路３１への流入が抑制される。そのため、ＮＯｘ触媒３４及びスリップ処理触媒３５の劣化を防止し、高い浄化効率を長い期間維持できる。
　（第２実施形態）
　本発明の第２実施形態となる複合ケーシング３３における逆流防止板４００の構成について、図１９を参照して、以下に説明する。本実施形態では、図１９に示す如く、仕切板４０の下流側端部に設けられた逆流防止板４００が、多孔状の開口部４０１を有している。すなわち、逆流防止板４００は、複数の穴を開口部４０１とした多孔板により構成され、排気出口部４２におけるメイン経路３１と排気排出管６０との間に設置される。逆流防止板４００の周縁（側縁及び下流側端縁）が、複合ケーシング３３の内壁面に固着されている。逆流防止板４００は、複合ケーシング３３の内壁面に固着させた両辺縁側には、穴が設けられておらず、内側に開口部４０１となる穴が設けられている。多孔状の開口部はほぼ均等間隔で設けられており、開口部形状は丸形だけでなく三角や四角等の形状でも良い。
　これにより、メイン経路３１を通過した排気ガスは、開口部４０１を構成する穴を通じて、流出口４９と連通する排気排出管６０に誘導されて、排気排出管６０に排気される。一方、バイパス経路３２を通過した排気ガスが、逆流防止板４００を沿って、流出口４９と連通する排気排出管６０に誘導されて、排気排出管６０に排気される。従って、バイパス経路３２を通過した排気ガスのメイン経路３１への流入が抑制されて、浄化効率を維持できると同時に、メイン経路３１の下流出口における排気流量の低下（圧力損失）を抑制できる。
　なお、本実施形態において、図１９に示すように、開口部４０１を構成する複数の穴を逆流防止板４００の一部に設けるものとしたが、図２０に示すように、開口部４０１を構成する複数の穴を逆流防止板４００全面に設けるものとしてもよい。開口部４０１を広い領域で逆流防止板４００に構成することで、メイン経路３１における逆流防止板４００の圧力抵抗を低下させることができる。
　（第３実施形態）
　本発明の第３実施形態となる複合ケーシング３３における逆流防止板４００の構成について、図２１を参照して、以下に説明する。本実施形態では、図２１に示す如く、仕切板４０の下流側端部は、複合ケーシング３３のうちスリップ処理触媒３５より下流側にある排気出口部４２内で途切れており、スリップ処理触媒３５の下流側を多孔状の逆流防止板４００で覆う。
　これにより、メイン経路３１を通過した排気ガスは、開口部４０１を構成する穴を通じて、排気出口部４２に流出して、排気排出管６０に排気される。一方、バイパス経路３２を通過した排気ガスが排気出口部４２に流出している際に、排気ガスの一部がメイン経路３１に流入すると、逆流防止板４００によりスリップ処理触媒３５への流入が遮られる。従って、バイパス経路３２を通過した排気ガスがメイン経路３１に流入した場合であっても、スリップ処理触媒３５よりも上流への流入が抑制されるため、ＮＯｘ触媒３４及びス
リップ処理触媒３５の浄化効率を維持できる。
　（第４実施形態）
　本発明の第４実施形態となる複合ケーシング３３における逆流防止板４００の構成について、図２２を参照して、以下に説明する。本実施形態では、図２２に示す如く、複合ケーシング３３の排気出口部４２に設けられる流出口４９が、バイパス経路３２側に設けられている。排気出口部４２は、下流側の流出口４９に向かって断面積を縮小するようにメイン経路３１側を傾斜させた先窄まりの形状を有しており、流出口４９が、メイン経路３１の排気側と重なる位置に設けられている。
　また、図２２に示す如く、仕切板４０の下流側端部を複合ケーシング３３の排気出口部４２における流出口４９周縁に向けて屈曲させることなく延設することで、多孔状の開口部４０１を備えた逆流防止板４００が構成されている。すなわち、複合ケーシング３３の下流側端部において、仕切板４０よりもバイパス経路３２側に流出口４９が設けられている。そして、仕切板４０の下流側端部をバイパス経路３２における排気ガス移動方向に沿って真直ぐ延設して、複合ケーシング３３の下流側端部における流出口４９よりもメイン経路３１側となる内壁面に、逆流防止板４００の下流側端部を当接させることができる。
　これにより、バイパス経路３２を流れる排気ガスは、その排気ガス移動方向を屈曲させることなく、流出口４９まで到達することとなるため、メイン経路３１へ流入する排気ガス流量を低減できる。そして、逆流防止板４００がバイパス経路３２における排気ガス移動方向に沿った形状とすることで、メイン経路３１への排気ガスの流入を更に遮ることとなり、メイン経路３１への排気ガスの流入量を更に低減できる。従って、バイパス経路３２を通過した排気ガスのメイン経路３１への流入が抑制されて、ＮＯｘ触媒３４及びスリップ処理触媒３５の劣化を防止できると同時に、メイン経路３１の下流出口における排気流量の低下を抑制できる。なお、メイン経路３１における圧損を低減するべく、図２３に示すように、逆流防止板４００全体に多孔状の穴４０１を設けるものとしても構わないし、図２４に示すように、逆流防止板４００中心に排気ガス移動方向下流側から切り欠いた穴４０１を設けるものとしても構わない。
　（その他）
　なお、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。上記の各実施形態では、発電用エンジン２５の排気経路３０中に設ける排気ガス浄化システムに、本願発明を適用したが、これに限らず、例えば主エンジン２１の排気系統中の排気ガス浄化システムに適用してもよい。
１　船舶
１１　機関室
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　メイン経路
３２　バイパス経路
３３　複合ケーシング
３４　ＮＯｘ触媒
３５　スリップ処理触媒
３７　メイン側切換バルブ
３８　バイパス側切換バルブ
４０　仕切板
６１　尿素水噴射ノズル（還元剤噴射体）
６２　排気ミキサー
７１　ミキサー管体
７２　混合フィン
４００　逆流防止板
４０１　開口部

Claims (6)

  1. 　船舶搭載用のエンジンの排気経路であって触媒を設けたメイン経路と、前記メイン経路の中途部から分岐したバイパス経路とを浄化ケーシング内に設けるとともに、前記メイン経路及び前記バイパス経路の排気ガス移動方向下流側を合流させて前記浄化ケーシング外部に排気させる船舶の排気ガス浄化装置において、
    　前記浄化ケーシング内において、排気ガス移動方向上流側から下流側まで前記メイン経路と前記バイパス経路とを区画する仕切板を排気ガス移動方向に沿って延設しており、
    　前記仕切板の下流側端部が前記浄化ケーシングの排気流出口と前記メイン経路の排気出口との間を通るように設置されるとともに開口部が設けられて、逆流防止板を構成したことを特徴とする船舶の排気ガス浄化装置。
  2. 　前記逆流防止板は、前記開口部を多孔状に設けられた多孔板で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の船舶の排気ガス浄化装置。
  3. 　前記開口部が前記逆流防止板内側の一部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の船舶の排気ガス浄化装置。
  4. 　前記排気流出口が前記メイン経路側に設けられていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の船舶の排気ガス浄化装置。
  5. 　前記排気流出口が前記バイパス経路側に設けられていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の船舶の排気ガス浄化装置。
  6. 　前記メイン経路において、排気ガスに還元剤を供給する還元剤供給装置の還元剤噴射体が、前記触媒より排気ガス移動方向上流側に配置されており、
    　前記排気ガスが前記バイパス経路を通過している際、前記還元剤噴射体に冷却空気が供給されることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の船舶の排気ガス浄化装置。
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