(57)【要約】  洗浄集じん装置３１は、高温の排気ガスを導入する排気ガス流入通路４１と、排気ガス流入通路４１が導入する排気ガスに洗浄水を噴射する噴射部４２と、噴射部４２から噴射された洗浄水を底面で受ける上段室４３と、上段室４３の下方に位置する下段室４４と、上段室４３の底面５１から下方に延びており、下方部分に設けられた開口部５７が下段室４４内で開口し、上段室４３の底面５１で受けた洗浄水を下段室４４へ排水するとともに、上段室４３内の排気を加速して下段室４４に導く連通管４５と、下段室４４に導かれた排気ガスを吸引して排出する排気ガス流出通路４６と、を備えている。
2014045578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれるＳＯｘ及びばいじんを除去する洗浄集じん装置であって、
高温の排気ガスを導入する排気ガス流入通路と、
前記排気ガス流入通路が導入する排気ガスに洗浄水を噴射する噴射部と、
前記噴射部から噴射された洗浄水を底面で受ける上段室と、
前記上段室の下方に位置する下段室と、
前記前記上段室の底面で受けた洗浄水を前記下段室へ排水するとともに、前記上段室内の排気を前記下段室に導く連通管と、
前記下段室に導かれた排気ガスを吸引して排出する排気ガス流出通路と、
を備えた洗浄集じん装置。
【請求項２】
前記連通管は、前記上段室の底面から下方に伸びており、下方部分に設けられた開口部が前記下段室内で開口している、請求項１に記載の洗浄集じん装置。
【請求項３】
前記連通管を複数備え、
前記各連通管の開口部は、前記下段室の中央付近を中心とする仮想円の概接線方向に開口するように形成されている、請求項２に記載の洗浄集じん装置。
【請求項４】
前記排気ガス流出通路は前記下段室の上方部分中央から前記下段室の排気ガスを吸引するように構成されている、請求項３に記載の洗浄集じん装置。
【請求項５】
前記洗浄集じん装置の排気ガス流量が低下すると、前記噴射部から噴射する洗浄水の量を増加するように構成されている、請求項１に記載の洗浄集じん装置。
【請求項６】
ディーゼルエンジンと、請求項１乃至５のうちいずれか一の項に記載の洗浄集じん装置と、を備えたエンジンシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のエンジンシステムを備えた船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれるＳＯｘ及びばいじんを除去する洗浄集じん装置に関する。また、この洗浄集じん装置を含むエンジンシステム及び船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶に搭載されているディーゼルエンジンは、自動車用のエンジンなど他のエンジンと同様に、ＮＯｘの排出規制が国際的に強化される傾向にある。ＮＯｘの生成を抑える方法として、排気ガスの一部を燃焼室に戻し、シリンダ内の酸素濃度を低減させる排気ガス再循環（ＥＧＲ）がある。排気ガスを再循環する場合には、その排気ガスに含まれるＳＯｘ及び浮遊粒子状のばいじんを除去する必要がある。排気ガスからＳＯｘ及びばいじんを除去する装置としては、洗浄集じん装置（スクラバー）がある。【０００３】
洗浄集じん装置は、溜水式と加圧水式に分類することができる。溜水式の洗浄集じん装置では、容器等に溜めた洗浄水（溜水）に排気ガスを通過させ、排気ガスからＳＯｘ及びばいじんを除去する（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。この溜水式の洗浄集じん装置は、溜水の水位が性能に影響するため、船舶に搭載すると溜水の水面が揺れることから性能を一定に保つことができない。さらに、溜水式の洗浄集じん装置は、排気ガスが水面付近の洗浄水を噴き上げてしまうことから、大型のミストセパレータが必要となる。【０００４】
一方、加圧水式の洗浄集じん装置は、洗浄水を加圧して微細な水滴とし、この微細な水滴にＳＯｘ及びばいじんを接触させることで、排気ガスからＳＯｘ及びばいじんを除去する。加圧式の洗浄集じん装置として代表的なものは、ベンチュリー管を用いた洗浄集じん装置である。ベンチュリー管に排気ガスと霧状の洗浄水を通過させると、スロート部で排気ガスが加速し、加速した排気ガスが洗浄水を加圧して微細化させる。加圧水式の洗浄集じん装置は、船舶の揺れによる影響は少なく、また、大型のミストセパレータも不要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−９０１７０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０３４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、ベンチュリー管を用いた洗浄集じん装置において、洗浄水は排気ガスを冷却する冷却水として機能すれば効率的である。ところが、ベンチュリー管を通過する洗浄水は霧状であるため、ベンチュリー管を通過させることができる洗浄水の量は限られている。そのため、ベンチュリー管を用いた洗浄集じん装置は、多量の洗浄水を噴射することができず、その結果、洗浄水では排気ガスを十分に冷却することができない。【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、多量の洗浄水を噴射することで排気ガスを効率よく冷却することができるとともに、その洗浄水の一部を微細化し、微細化した洗浄水が排気ガスに含まれるＳＯｘ及びばいじんを捕獲することができる洗浄集じん装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある形態に係る洗浄集じん装置は、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれるＳＯｘ及びばいじんを除去する洗浄集じん装置であって、高温の排気ガスを導入する排気ガス流入通路と、前記排気ガス流入通路が導入する排気ガスに洗浄水を噴射する噴射部と、前記噴射部から噴射された洗浄水を底面で受ける上段室と、前記上段室の下方に位置する下段室と、前記上段室の底面で受けた洗浄水を前記下段室へ排水するとともに、前記上段室内の排気を前記下段室に導く連通管と、前記下段室に導かれた排気ガスを吸引して排出する排気ガス流出通路と、を備えている。【０００９】
かかる構成によれば、洗浄水を多量に噴射したとしても、その洗浄水の大部分は液状となって上段室から連通管の内側面をつたって下段室に排水される。一方、霧状の洗浄水は液状の洗浄水の内側を排気ガスとともに通過する。これにより、霧状の洗浄水が細分化され、排気ガス中のＳＯｘ及びばいじんを効率よく捕獲することができる。【００１０】
また、上記の洗浄集じん装置において、前記連通管が、前記上段室の底面から下方に伸びており、下方部分に設けられた開口部が前記下段室内で開口していてもよい。【００１１】
また、上記の洗浄集じん装置において、前記連通管を複数備え、前記各連通管の開口部は、前記下段室の中央付近を中心とする仮想円の概接線方向（厳密に接線方向である必要はない）に開口するように形成してもよい。かかる構成によれば、ＳＯｘ及びばいじんを捕獲した洗浄水が開口部から放出されると、下段室内で旋回することになる。そうすると、遠心力によってＳＯｘ及びばいじんを捕獲した洗浄水が下段室の内壁に捕集される。よって、排気ガスに含まれるＳＯｘ及びばいじんをより確実に捕集することができる。【００１２】
また、上記の洗浄集じん装置において、前記排気ガス流出通路は前記下段室の上方部分中央から前記下段室の排気ガスを吸引するように構成してもよい。かかる構成によれば、開口部から排出された霧状の洗浄水が上方に向かって螺旋状に旋回するため、洗浄水がより滑らかな旋回流となって、ＳＯｘ及びばいじんの捕集効率を向上させることができる。【００１３】
また、上記の洗浄集じん装置において、前記洗浄集じん装置の排気ガス流量が低下すると、前記噴射部から噴射する洗浄水の量を増加するように構成されていてもよい。かかる構成によれば、ディーゼルエンジンの負荷が低下することによって排気ガスの流量が減っても、洗浄水の噴射量を増やすことで、連通管内の有効面積が小さくなり、連通管内における排気ガスの流速を適切な範囲内に維持することができる。【００１４】
さらに本発明のある形態に係るエンジンシステムは、ディーゼルエンジンと、上記洗浄集じん装置と、を備えている。また、本発明のある形態に係る船舶は、このエンジンシステムを備えている。
【発明の効果】
【００１５】
上述した洗浄集じん装置によれば、多量の洗浄水を噴射することで排気ガスを効率よく冷却することができるとともに、その洗浄水の一部を微細化し、微細化した洗浄水が排気ガスに含まれるＳＯｘ及びばいじんを捕獲することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るエンジンシステムのブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す洗浄集じん装置の系統図である。
【図３】図３は、図２に示す連通管の下方部分の拡大図である。
【図４】図４は、図２に示す下段室の水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について図を参照しながら説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１８】
＜エンジンシステム＞
まず、本実施形態に係るエンジンシステム１０１について説明する。図１は、エンジンシステム１０１のブロック図である。図１のうち太い実線は掃気ガスの流れを示しており、太い破線は排気ガスの流れを示している。本実施形態に係るエンジンシステム１０１は、船舶１００に搭載された船舶用のエンジンシステム１０１である。図１に示すように、エンジンシステム１０１は、ディーゼルエンジン１０と、過給機２０と、排気ガス再循環ユニット３０と、を備えている。
【００１９】
ディーゼルエンジン１０は、エンジンシステム１０１の中心となる構成要素である。ディーゼルエンジン１０は推進用のプロペラ（図示せず）に連結されており、このプロペラを回転させる。本実施形態のディーゼルエンジン１０は、大型の船舶用であり、いわゆる重油を燃料とするため、その排気ガスにはＳＯｘだけでなく、すすを主成分とする多量のばいじんが含まれる。
【００２０】
過給機２０は、ディーゼルエンジン１０に圧縮空気を供給するための装置である。過給機２０は、タービン部２１と、コンプレッサ部２２とを有している。タービン部２１にはディーゼルエンジン１０から排気ガスが供給され、排気ガスのエネルギによりタービン部２１が回転する。タービン部２１とコンプレッサ部２２はシャフト部２３により連結されており、タービン部２１が回転することによりコンプレッサ部２２も回転する。コンプレッサ部２２が回転すると、外部から取り込んだ大気が圧縮され、圧縮された大気は掃気ガスとしてディーゼルエンジン１０へ供給される。
【００２１】
排気ガス再循環ユニット３０は、ディーゼルエンジン１０へ排気ガスを戻すユニットである。ディーゼルエンジン１０から排出された排気ガスは、過給機２０のみならず排気ガス再循環ユニット３０にも供給される。詳しくは後述するが、排気ガス再循環ユニット３０に供給された排気ガスは、ＳＯｘ及びばいじんが取り除かれてディーゼルエンジン１０へ戻される。ディーゼルエンジン１０から排出される排気ガスは、酸素の濃度が低いことからこれをディーゼルエンジン１０に戻すことで燃焼温度が下がる。その結果、ディーゼルエンジン１０から排出されるＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００２２】
＜排気ガス再循環ユニット＞
次に、本実施形態の排気ガス再循環ユニット３０についてより詳しく説明する。上述したように、排気ガス再循環ユニット３０は、ディーゼルエンジン１０に排気ガスを戻すユニットである。図１に示すように、排気ガス再循環ユニット３０は、洗浄集じん装置（スクラバー）３１と、廃水処理装置３２と、ＥＧＲブロワ３３と、を有している。
【００２３】
洗浄集じん装置３１は、ディーゼルエンジン１０の排気ガスからＳＯｘ及び浮遊粒子状物質であるばいじんを取り除く装置である。上述したように、大型船舶用のディーゼルエンジンの排気ガスには、多量のＳＯｘ及びばいじんが含まれるため、大型船舶に用いられる排気ガス再循環ユニットには洗浄集じん装置が必要となる。洗浄集じん装置３１は、排気ガスからＳＯｘ及びばいじんを取り除くために洗浄水を用いる。洗浄集じん装置３１で使用された洗浄水の一部は、スクラバー廃水として廃水処理装置３２に排出される。その他、洗浄集じん装置３１の詳細については後述する。
【００２４】
廃水処理装置３２は、洗浄集じん装置３１から排出されたスクラバー廃水を処理する装置である。スクラバー廃水には、多量のＳＯｘ及びばいじんが含まれるため、そのままでは船外に排水することができない。スクラバー廃水を船外に排水するのであれば、廃水処理装置３２によってスクラバー廃水の濁度を所定の値以下に低下させる必要がある。一例として、廃水処理装置３２は、内部に遠心分離機を備えており、この遠心分離機によってスクラバー廃水からＳＯｘ及びばいじんを除去する。
【００２５】
ＥＧＲブロワ３３は、洗浄集じん装置３１を経た排気ガスを昇圧して、昇圧した排気ガスを掃気ガスとしてディーゼルエンジン１０に戻す装置である。ＥＧＲブロワ３３は、ブロワ３４と、電動モータ３５とを有している。ブロワ３４は、電動モータ３５により駆動される。洗浄集じん装置３１によってＳＯｘ及びばいじんが取り除かれた排気ガスは、この駆動したブロワ３４によって昇圧される。そして、ＥＧＲブロワ３３（ブロワ３４）によって昇圧された排気ガスは、過給機２０で圧縮された大気と混合されて、ディーゼルエンジン１０へ供給される。
【００２６】
＜洗浄集じん装置＞
次に、本実施形態に係る洗浄集じん装置３１についてさらに詳しく説明する。ここで、図２は、洗浄集じん装置３１の系統図である。図２に示すように、洗浄集じん装置３１は、排気ガス流入通路４１と、噴射部４２と、上段室４３と、下段室４４と、連通管４５と、排気ガス流出通路４６と、制御装置４７と、を備えている。以下、これらの各構成要素について順に説明する。
【００２７】
排気ガス流入通路４１は、ディーゼルエンジン１０から排出された排気ガスを洗浄集じん装置３１の内部に導入する通路である。ディーゼルエンジン１０から排出された排気ガスは、温度が高い状態で、洗浄集じん装置３１に導入される。本実施形態の排気ガス流入通路４１は、管状に形成されており、下流側が上段室４３に連結されている。つまり、排気ガス流入通路４１を通過した排気ガスは、その後に上段室４３に流入する。排気ガス流入通路４１には、排気ガス流量計４８が取り付けられており、排気ガス流入通路４１を通過する排気ガスの流量（以下、単に「排気ガス流量」と称す）を測定している。排気ガス流量計４８で測定した排気ガス流量に関する信号は、制御装置４７に送信される。
【００２８】
噴射部４２は、排気ガス流入通路４１が導入する排気ガスに洗浄水を噴射する装置である。本実施形態では、排気ガス流入通路４１の２箇所に噴射部４２が配置されている。噴射部４２から噴射される洗浄水は、下段室４４の底部分に溜まった洗浄水を再利用したものであって、噴射部４２には循環ポンプ４９によってくみ上げて供給される。循環ポンプ４９の出力（回転数）、すなわち噴射部４２から噴射される洗浄水の量（以下、「噴射流量」と称す）は、制御装置４７によって制御される。また、循環ポンプ４９と噴射部４２の間には噴射流量を測定する洗浄水流量計４０が設けられており、洗浄水流量計４０で測定した噴射流量に関する信号は、制御装置４７に送信される。制御装置４７による噴射流量の制御方法については後述する。
【００２９】
ここで、洗浄集じん装置３１に導入される排気ガスは温度が高いことから、再循環させるには排気ガスの温度を下げる必要がある。本実施形態では、噴射部４２から噴射される洗浄水は、冷却水としても機能する。そのため、排気ガス流入通路４１を通るという早い段階で、排気ガスに多量の洗浄水を噴射できるよう、噴射部４２は排気ガス流入通路４１に設けられている。さらに、より多くの洗浄水を噴射することができるよう、本実施形態に係る洗浄集じん装置３１は、噴射部４２を２つ備えている。
【００３０】
上段室４３は、洗浄集じん装置３１のうち上方に位置する部屋である。図２に示すように、洗浄集じん装置３１の内部は、円盤部材５０で画されており、円盤部材５０の上方側が上段室４３となり、下方側が下段室４４となる。そのため、円盤部材５０の上面が上段室４３の底面５１にあたる。また、上段室４３は円筒状の形状を有しており、その中央を排気ガス流出通路４６が上下方向に突き抜けている。上段室４３には、排気ガス流入通路４１から排気ガスと多量の洗浄水が流入する。噴射部４２で噴射された洗浄水は、上段室４３では大部分が霧状でなく液状となる。つまり、上段室４３の底面５１は、噴射部４２から噴射された液状の洗浄水を受けることになる。
【００３１】
下段室４４は、上段室４３の下方に位置する部屋である。下段室４４は、上段室４３と同様、円筒状の形状を有している。上段室４３の底面５１に薄く溜まった液状の洗浄水は、連通管４５を介して下段室４４に排水される。下段室４４に排水された洗浄水は、下段室４４の底部分に溜まる。底部分に溜まった洗浄水は一部が循環ポンプ４９を介して噴射部４２から噴射され、また、他の一部がスクラバー廃水として廃水処理装置３２を経て船外へ排出される。さらに、船外へ排出されたスクラバー廃水と同じ量の洗浄水が、補給水タンク５２から補給水供給ポンプ５３を介して、下段室４４内に供給される。また、下段室４４内には、脱硫用の苛性ソーダが苛性ソーダ供給タンク５４から苛性ソーダ供給ポンプ５５を介して供給される。これにより苛性ソーダを含む洗浄水が噴射部４２から噴射され、排気ガスから硫黄酸化物（ＳＯｘ）が除去される。なお、洗浄水のｐＨの値を観測し、その値に基づいて苛性ソーダの供給量を決定してもよい。
【００３２】
また、洗浄集じん装置３１には、上段室４３と下段室４４をつなぐようにして差圧計５６が設けられている。差圧計５６は、上段室４３と下段室４４の差圧（以下、「内部差圧」と称する）を計測し、内部差圧に関する信号を制御装置４７に送信する。上段室４３はディーゼルエンジン１０の排気ガスが流入し、また、後述するように、下段室４４は排気ガス流出通路４６を介してＥＧＲブロワ３３の入口側につながっている（図１参照）。そして、上段室４３と下段室４４をつなぐ連通管４５の内径はそれほど大きくはない。そのため、上段室４３と下段室４４との間には、比較的大きな圧力差が生じる。
【００３３】
連通管４５は、上段室４３内の排気ガス及び洗浄水を下段室４４に導く管部材である。本実施形態に係る洗浄集じん装置３１は、複数の連通管４５を備えている。各連通管４５は、上段室４３の底面５１から下方に延びており、下方部分は下段室４４の上下方向中央付近に位置している。各連通管４５は、上端から下端まで径が一定であって断面が円環形状の円管である。各連通管４５の上端は、円盤部材５０を貫通して上段室４３の底面５１にまで達している。すなわち、連通管４５の上端は上段室４３に開口している。各連通管４５の上面切断面は、上段室４３の底面５１と略同一面上に位置している。一方、各連通管４５の下端は下段室４４内の上下方向中央付近に位置している。
【００３４】
図３は、連通管４５の下方部分の拡大図である。図３に示すように、各連通管４５は、下端面は閉じられているものの下方部分の側面に開口部５７が形成されている。開口部５７は、連通管４５が延びる方向（鉛直方向）に対して垂直の方向（水平方向）に開口している。上段室４３内の排気ガス及び洗浄水は、連通管４５の上端から入って内部を通り、開口部５７から排出される。図３の場合、紙面上方から下方に流れた排気ガス及び洗浄水は、開口部５７から紙面手前側へ排出される。なお、本実施形態では、連通管４５の下方部分の２箇所に円状の開口部５７が形成されているが、開口部５７は１箇所に形成されていてもよく、その形状も特に限定されない。
【００３５】
図４は、下段室４４のうち上方側における水平断面図である。図４に示すように、各連通管４５は、下段室４４の中央部分（中心軸）を中心とする３つの仮想円Ｃ１〜Ｃ３上のいずれかに配置されている。図４中の連通管４５から延びる矢印は、開口部５７が開口する方向、すなわち排気ガス及び洗浄水が放出される方向を示している。図４の矢印で示すように、各連通管４５の開口部５７は、その連通管４５が配置された仮想円Ｃ１〜Ｃ３の接線方向に開口するように形成されている。また、各連通管４５の開口部５７は同じ周方向（図４では時計回り）に開口している。開口部５７で排ガスは直角方向に方向転換される。排気ガス中にあるＳＯｘ及びばいじんを含んだ霧の液滴はその慣性で曲がりきれずに相当量落下する。また、連通管４５の内面を伝って流下した洗浄水も落下する。微細化した霧は排気ガスとともに下段室４４内を旋回する。
【００３６】
排気ガス流出通路４６は、下段室４４から排気ガスを吸引して排出する通路である。本実施形態の排気ガス流出通路４６は、筒状の配管であって、上流側の端部（図２に図示する端部）が下段室４４の上方部分中央に開口している。そして、排気ガス流出通路４６は、上段室４３の中央を上下方向に貫通して、下流側の端部はＥＧＲブロワ３３の入口側（上流側）につながっている（図１参照）。ＥＧＲブロワ３３の入口側では排気ガスが吸い込まれるため、下段室４４内の排気ガスは、排気ガス流出通路４６に吸い込まれるようにして下段室４４の上部から排出される。
【００３７】
ここで、洗浄集じん装置３１内における排気ガス及び洗浄水の流れについて説明する。排気ガス流入通路４１に入った高温の排気ガスは、噴射部４２から噴射される多量の洗浄水によって冷却される。洗浄水の大部分は液状となって、上段室４３の底面５１上に薄く溜まった後、連通管４５の内側面をつたうようにして下段室４４に排水される。なお、連通管４５の内径は、液状の洗浄水が連通管４５を塞がない寸法に設定されている。一方、排気ガスと霧状の洗浄水は、液状の洗浄水の内側を流れるようにして連通管４５を通過する。本実施形態の連通管４５は内側面に沿って流れる液状の洗浄水がベンチュリー管のスロート部と同じような役割を果たし、排気ガスは流れ落ちる洗浄水で断面積の小さくなった連通管４５を通過する際に一気に加速する。そうすると、霧状の洗浄水は、排気ガスによって微細化され、排気ガスに含まれるＳＯｘ及びばいじんを効率よく捕獲する。
【００３８】
その後、排気ガス及びＳＯｘ及びばいじんを捕獲した霧状の洗浄水は、連通管４５の開口部５７から下段室４４内で勢いよく放出される。上記のように、連通管４５の開口部５７は、各仮想円Ｃ１〜Ｃ３の接線方向に開口しているため、各連通管４５から放出された霧状の洗浄水は、旋回流（図４では時計回り）となって、下段室４４の上方に位置する排気ガス流出通路４６に吸い込まれる。ＳＯｘ及びばいじんを捕獲した洗浄水は旋回することにより、その洗浄水又はＳＯｘ及びばいじんが遠心力によって下段室４４の内壁に補修される。以上が、排気ガス及び洗浄水の流れである。
【００３９】
制御装置４７は、ＣＰＵ等で構成されており、噴射流量（噴射部４２から噴射される洗浄水の量）を調整する装置である。本実施形態の制御装置４７は、排気ガス流量計４８から送信された信号に基づいて排気ガス流量を取得し、洗浄水流量計４０から送信された信号に基づいて噴射流量を取得し、さらに、差圧計５６から送信された信号に基づいて内部差圧を取得する。そして、制御装置４７は、排気ガス流量、噴射流量、及び内部差圧に基づいて制御信号を計算して生成し、その制御信号を循環ポンプ４９に送信する。
【００４０】
ここで、なんら制御を行わない場合には、例えばディーゼルエンジン１０の負荷が低下すると排気ガス流量が減少して内部差圧が低下する。その結果、連通管４５を通過する排気ガスの速度が低下してしまう。このような場合には、ＳＯｘ及びばいじんを効率よく捕獲できなくなるおそれがある。なぜならば、洗浄水が効率よくＳＯｘ及びばいじんを捕獲するには、排気ガスの速度が所定の速度範囲内（例えば、６０〜９０ｍ／ｓ）でなければならないからである。そのため、洗浄集じん装置３１を通る排ガス流量が低下した場合には、何らかの方法で連通管４５を通過する排気ガスの速度を増加させる必要がある。
【００４１】
そこで、本実施形態の制御装置４７は、洗浄集じん装置３１を通る排ガス流量が低下したか否かを内部差圧の増減で判断し、洗浄集じん装置３１を通る排ガス流量が低下したと判断した場合には、循環ポンプ４９を制御して噴射流量を増加させる。噴射流量が増加すると、連通管４５の内側面に沿って流れる液状の洗浄水が増え、排気ガス及び霧状の洗浄水が実際に通過できる連通管４５の断面積（以下、「有効断面積」と称す）が減少する。そして、有効断面積が減少すれば、排気ガスの速度は増加することになる。これにより内部差圧が増大する。なお、これとは逆に、洗浄集じん装置３１を通る排ガス流量が増加した場合には、制御装置４７は噴射流量を減らす制御を行う。これにより、連通管４５の内側面に沿って流れる液状の洗浄水が減り、有効断面積が増大する。これにより連通管４５内の排気ガスの速度を所定の速度範囲内（例えば、６０〜９０ｍ／ｓ）に維持することができる。
【００４２】
このように、本実施形態に係る洗浄集じん装置３１では、噴射流量を調整することで連通管４５の有効面積を変動させ、ひいては連通管４５を通過する排気ガスの速度が適切な範囲に入るよう調整している。洗浄集じん装置３１内の排ガス流量は、洗浄水から生じる蒸気や、霧で変動しうるので、連通管４５の入口出口の差圧（内部差圧）と連通管４５における排気ガス速度の相関関係で制御するのが好ましい。なお、本実施形態では、内部差圧の信号に基づいてディーゼルエンジン１０の負荷を判断しているが、ガバナラック（燃料噴射量）の信号に基づいて判断してもよく、ディーゼルエンジン１０の回転数の信号に基づいて判断してもよい。その際はＥＧＲ率の変動も考慮する必要がある。
【００４３】
上述のように、洗浄水が効率よくＳＯｘ及びばいじんを捕獲するには、排気ガスの速度が重要であるが、その他にも液ガス比が重要となる。ここでいう「液ガス比」とは、連通管４５を通過する排気ガス流量に対する連通管４５を通過する霧状の洗浄水の流量をいう。液ガス比は、例えば０.５〜１.５L／ｍ3であることが望ましい。なお、連通管４５を通過する霧状の洗浄水の流量は、噴射流量から推定することができる。制御装置４７は、取得した排気ガス流量及び噴射流量に基づいて液ガス比を算出する。そして、算出した液ガス比が適切な範囲から外れている場合には、循環ポンプ４９を制御して液ガス比が適切な範囲に入るよう噴射流量を増減する。なお、排気ガスの速度及び液ガス比のいずれか一方を適切な範囲に入るよう調整したとき、他方が適切な範囲から外れる場合も生じ得る。この場合は、より効率よくＳＯｘ及びばいじんを捕獲するという観点から、いずれかが適切な範囲に入るよう噴射流量を調整する。
【００４４】
以上が本実施形態に係る洗浄集じん装置３１の説明である。このように本実施形態に係る洗浄集じん装置３１によれば、排気ガスを冷却するために多量の洗浄水を噴射したとしても、その多くが液状となって連通管４５を塞ぐことなく上段室４３から下段室４４へと排出される。そして、噴射した洗浄水のうち霧状になった洗浄水は、流れ落ちる洗浄水で断面積の小さくなった連通管４５内を通過する際に微細化され、排気ガスに含まれるＳＯｘ及びばいじんを捕獲することができる。よって、本実施形態に係る洗浄集じん装置３１によれば、洗浄水によって排気ガスからＳＯｘ及びばいじんを除去するだけでなく、排気ガスを冷却する冷却水としての機能も十分に果たすことができる。また、本実施形態に係る洗浄集じん装置３１は、一般的な溜水式の洗浄集じん装置とは異なり、揺れが生じる船舶に搭載しても性能を一定に保つことができる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について図を参照して説明したが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係る洗浄集じん装置によれば、多量の洗浄水を噴射することで排気ガスを効率よく冷却することができるとともに、その洗浄水の一部を微細化し、微細化した洗浄水が排気ガスのＳＯｘ及びばいじんを捕獲することができる。よって、洗浄集じん装置の技術分野において有益である。
【符号の説明】
【００４７】
３１  洗浄集じん装置
４１  排気ガス流入通路
４２  噴射部
４３  上段室
４４  下段室
４５  連通管
４６  排気ガス流出通路
５１  底面
５７  開口部
１００  船舶
１０１  エンジンシステム
【図１】
2014045578.tif 000003
【図２】
2014045578.tif 000004
【図３】
2014045578.tif 000005
【図４】
2014045578.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月9日(2015.7.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれるＳＯｘ及びばいじんを除去する洗浄集じん装置であって、
高温の排気ガスを導入する排気ガス流入通路と、
前記排気ガス流入通路が導入する排気ガスに洗浄水を噴射する噴射部と、
前記噴射部から噴射された洗浄水を底面で受ける上段室と、
前記上段室の下方に位置する下段室と、
前記前記上段室の底面で受けた洗浄水を前記下段室へ排水するとともに、前記上段室内の排気ガスを前記下段室の洗浄水の水面よりも上方に位置する空間に導く連通管と、
前記下段室に導かれた排気ガスを吸引して排出する排気ガス流出通路と、
を備えた洗浄集じん装置。
【請求項２】
前記連通管は、前記上段室の底面から下方に伸びており、下方部分に設けられた開口部が前記下段室内で開口している、請求項１に記載の洗浄集じん装置。
【請求項３】
前記連通管を複数備え、
前記各連通管の開口部は、前記下段室の中央付近を中心とする仮想円の概接線方向に開口するように形成されている、請求項２に記載の洗浄集じん装置。
【請求項４】
前記排気ガス流出通路は前記下段室の上方部分中央から前記下段室の排気ガスを吸引するように構成されている、請求項３に記載の洗浄集じん装置。
【請求項５】
前記洗浄集じん装置の排気ガス流量が低下すると、前記噴射部から噴射する洗浄水の量を増加するように構成されている、請求項１に記載の洗浄集じん装置。
【請求項６】
ディーゼルエンジンと、請求項１乃至５のうちいずれか一の項に記載の洗浄集じん装置と、を備えたエンジンシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のエンジンシステムを備えた船舶。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明のある形態に係る洗浄集じん装置は、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれるＳＯｘ及びばいじんを除去する洗浄集じん装置であって、高温の排気ガスを導入する排気ガス流入通路と、前記排気ガス流入通路が導入する排気ガスに洗浄水を噴射する噴射部と、前記噴射部から噴射された洗浄水を底面で受ける上段室と、前記上段室の下方に位置する下段室と、前記上段室の底面で受けた洗浄水を前記下段室へ排水するとともに、前記上段室内の排気ガスを前記下段室の洗浄水の水面よりも上方に位置する空間に導く連通管と、前記下段室に導かれた排気ガスを吸引して排出する排気ガス流出通路と、を備えている。
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月6日(2015.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれるＳＯｘ及びばいじんを除去する洗浄集じん装置であって、
高温の排気ガスを導入する排気ガス流入通路と、
前記排気ガス流入通路が導入する排気ガスに洗浄水を噴射する噴射部と、
前記噴射部から噴射された洗浄水を底面で受ける上段室と、
前記上段室の下方に位置する下段室と、
前記上段室の底面で受けた洗浄水を前記下段室へ排水するとともに、前記上段室内の排気ガスを前記下段室の洗浄水の水面よりも上方に位置する空間に導く連通管と、
前記下段室に導かれた排気ガスを吸引して排出する排気ガス流出通路と、
を備えた洗浄集じん装置。
【請求項２】
前記連通管は、前記上段室の底面から下方に伸びており、下方部分に設けられた開口部が前記下段室内で開口している、請求項１に記載の洗浄集じん装置。
【請求項３】
前記連通管を複数備え、
前記各連通管の開口部は、前記下段室の水平断面の中央付近を中心とする仮想円の概接線方向に開口するように形成されている、請求項２に記載の洗浄集じん装置。
【請求項４】
前記排気ガス流出通路は前記下段室の上方部分中央から前記下段室の排気ガスを吸引するように構成されている、請求項３に記載の洗浄集じん装置。
【請求項５】
前記洗浄集じん装置の排気ガス流量が低下すると、前記噴射部から噴射する洗浄水の量を増加するように構成されている、請求項１に記載の洗浄集じん装置。
【請求項６】
ディーゼルエンジンと、請求項１乃至５のうちいずれか一の項に記載の洗浄集じん装置と、を備えたエンジンシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のエンジンシステムを備えた船舶。
【国際調査報告】
2014045578.tif 000007
2014045578.tif 000008
2014045578.tif 000009
2014045578.tif 000010