(57)【要約】【課題】  高い消音性能と高い脱硝効率とを装置の大型化なくそれぞれを単独で設置する場合よりも省スペースで実現可能な消音器一体型脱硝装置を提供する。【解決手段】  ガスの流入口(2)と流出口(4)とを有する筐体(1)の内部を少なくとも三室(10,12,14)に分割するとともに隣接する室同士をそれぞれ一または二以上の挿入管(18)により連通させて膨張型の消音器を構成し、少なくとも三室以上に分割された複数の室のうちの隣接する一対の室(10,12)間に上記挿入管に代えて該挿入管と同等の流路面積を有する脱硝触媒(16)を配設する。【選択図】      図１
2006207531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの流入口と流出口とを有する筐体の内部を少なくとも三室以上に分割するとともに隣接する室同士をそれぞれ一または二以上の挿入管により連通させ、該筐体内を通過するガスを伝う騒音を減音する膨張型の消音器と、
前記少なくとも三室以上に分割された複数の室のうちの隣接する一対の室間に前記挿入管に代えて該挿入管と同等の流路面積を有して設けられ、ガス中の窒素酸化物を還元する脱硝触媒と、
を備えたことを特徴とする消音器一体型脱硝装置。
【請求項２】
前記脱硝触媒は、少なくとも酸化バナジウム、酸化タングステン及び酸化チタンを含み、還元剤存在のもとで窒素酸化物を還元する触媒であって、
前記脱硝触媒に流入するガスに対し前記還元剤としてアンモニア或いは尿素水を添加する還元剤添加手段をさらに備えたことを特徴とする、請求項１記載の消音器一体型脱硝装置。
【請求項３】
前記脱硝触媒は、担体がハニカム状の構造を有することを特徴とする、請求項１または２記載の消音器一体型脱硝装置。
【請求項４】
前記脱硝触媒の上流側に設けられ、前記脱硝触媒内を流れるガスの流速が前記脱硝触媒内で均等になるよう前記脱硝触媒に流入するガスを分散させるガス分散手段をさらに備えたことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか記載の消音器一体型脱硝装置。
【請求項５】
前記ガス分散手段は、前記流入口または前記挿入管の直下流に位置して設けられ、ガスを放射状に拡散させる拡散部材であることを特徴とする、請求項４記載の消音器一体型脱硝装置。
【請求項６】
前記ガス分散手段は、前記脱硝触媒の上流端を覆うよう設けられた多孔質の若しくは穴開き構造を有する抵抗板であることを特徴とする、請求項４または５記載の消音器一体型脱硝装置。
【請求項７】
排ガス通路に、請求項１乃至６のいずれか記載の消音器一体型脱硝装置を備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項８】
発電機の駆動源として、請求項７記載の内燃機関を備えたことを特徴とする発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排ガスの排気音を減音させる消音器と排ガス中に含まれる窒素酸化物の浄化を行う脱硝触媒との一体化を図った消音器一体型脱硝装置並びに該脱硝装置を備えた内燃機関及び該内燃機関を備えた発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関を用いた発電システムは、都市ガス、プロパンガス、天然ガスや軽油、灯油等の種々の燃料により内燃機関を駆動して発電機を作動させ発電を行うようにしている。このような分散電源システムは、高い発電効率が期待でき、近年、エネルギー資源や環境保全の面からますますその重要性が増している。
かかる発電システムに用いられるガスエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関からは排ガスの一部としてＮＯx（窒素酸化物）が排出される。当該ＮＯxについては、公害防止の観点から、脱硝触媒により無害なＮ2（窒素）に還元して大気中に放散するようにしている。
【０００３】
ＮＯxを還元する脱硝触媒としては、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化モリブデン等の活性金属を酸化チタン上に分散担持してハニカム状に成形したものが知られている。
また、ＮＯxを還元させるための還元剤としてはアンモニア（ＮＨ3）や水溶液状の尿素（（ＮＨ2）2ＣＯ）が一般的であり、これらアンモニアや水溶液状の尿素を排ガスとともに脱硝触媒に添加するようにしている。
【０００４】
ここに、アンモニアを還元剤とした場合の反応式は例えば次式(1)で示される。
４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2→４Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ  …(1)
また、水溶液状の尿素を還元剤とした場合の総括反応式は例えば次式(2)で示される。
４ＮＯ＋（ＮＨ2）2ＣＯ＋Ｏ2→４Ｎ2＋４Ｈ2Ｏ＋２ＣＯ2  …(2)
なお、実際には、尿素は排ガス雰囲気中においてアンモニアに加水分解され、上記式(1)に基づいて反応が進行する。
【０００５】
一方、内燃機関から排出される排ガスの排気音については、排ガスを消音器（サイレンサ）に通すことで減音するようにしている。消音器としては、膨張型、干渉型、吸音型等が代表的であり、中でも膨張型の消音器は、例えば吸音材と併用することにより高周波音から低周波音に至る幅広い音域の騒音を低減することが可能である。
ところで、上記内燃機関を用いた発電システムは、一般には工場、事業所、病院、ホテル、商業ビル等に向けた分散電源として使用される場合が多く、その設置スペースは極力小さいことが望ましい。特に発電システムの需要の多い都市部では、発電システムの省スペース化は極めて重要な課題である。
【０００６】
しかしながら、かかる発電システムでは、従来、脱硝触媒と膨張型の消音器とをそれぞれ個別に直列に配設してＮＯxの還元と消音とを行うようにしており、さらに排熱回収ボイラを有したシステムでは当該排熱回収ボイラを個別に配設するようにしており、個々の機器間においてレイアウトの自由度が制限されることとも相俟って、一般に発電システムの設置スペースが大きくなり易いという問題がある。そして、このように発電システムの設置スペースが大きくなることは、当該分散電源型の発電システムの普及を妨げる要因となっている。
【０００７】
そこで、消音器と脱硝触媒とを一体化させることが考えられており、例えば、消音器筐体内に触媒成分であるＴｉＯ2、Ｖ2Ｏ5、ＷＯ3等を担持させた多孔質フィルタを設けた装置（特許文献１）、消音器筐体内にカートリッジ式の吸音型消音器と脱硝装置とを内蔵した装置（特許文献２）、消音器筐体内に多層の脱硝触媒を配設し、排ガスが当該触媒を通過することで消音を行う装置（特許文献３）、膨張型消音器と脱硝装置とを内蔵した装置（特許文献４）が提案されている。
【特許文献１】特開平５−２６０３０号公報
【特許文献２】特開平５−２６０３５号公報
【特許文献３】特開平８−７４５６０号公報
【特許文献４】特開２０００−２０４９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上記特許文献１に開示の技術では、消音器筐体内の圧力損失が大きく、また十分高い脱硝効率を達成するためには触媒量が不十分である。
また、特許文献２〜４に開示の技術のように消音器と筐体内で半径方向全域に広がるハニカム状の脱硝触媒とを一体化させた場合には、脱硝触媒に至る排ガス導入部分に十分な導入長さを確保することが難しく、脱硝触媒に流入する排ガスに偏流が生じ、十分な脱硝性能を発揮できないという問題がある。脱硝性能を確保すべく偏流を抑制しようとすると、装置の小型化を図ることができず、一体化のメリットを十分に発揮できない。
【０００９】
即ち、消音器と脱硝触媒とを一体化させる場合、消音性能と脱硝性能との両立が難しく、さらに装置の小型化と脱硝性能との両立が難しいという問題がある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、消音器を単独設置した場合に達成可能な高い消音性能と脱硝触媒を単独設置した場合に達成可能な高い脱硝効率とを装置の大型化なくそれぞれを単独で設置する場合よりも省スペースで実現可能な消音器一体型脱硝装置を提供すること、並びに該脱硝装置を備えた内燃機関及び該内燃機関を備えた発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成するために、請求項１の消音器一体型脱硝装置では、ガスの流入口と流出口とを有する筐体の内部を少なくとも三室以上に分割するとともに隣接する室同士をそれぞれ一または二以上の挿入管により連通させ、該筐体内を通過するガスを伝う騒音を減音する膨張型の消音器と、前記少なくとも三室以上に分割された複数の室のうちの隣接する一対の室間に前記挿入管に代えて該挿入管と同等の流路面積を有して設けられ、ガス中の窒素酸化物を還元する脱硝触媒とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
従って、筐体の内部を少なくとも三室以上に分割して膨張型の消音器を構成し、一対の室間の挿入管に代えて当該挿入管と同等の流路面積を有した脱硝触媒を配設するので、脱硝触媒が挿入管の機能を兼ねることになり、圧力損失の増大もなく、消音器一体型脱硝装置の小型化を図りつつ、高い消音性能、脱硝性能が確保される。
また、請求項２の消音器一体型脱硝装置では、前記脱硝触媒は、少なくとも酸化バナジウム、酸化タングステン及び酸化チタンを含み、還元剤存在のもとで窒素酸化物を還元する触媒であって、前記脱硝触媒に流入するガスに対し前記還元剤としてアンモニア或いは尿素水を添加する還元剤添加手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１２】
従って、脱硝触媒に流入するガスに対し還元剤としてアンモニア或いは尿素水を添加することにより、脱硝触媒において窒素酸化物が効果的に還元（脱硝）される。
また、請求項３の消音器一体型脱硝装置では、前記脱硝触媒は、担体がハニカム状の構造を有することを特徴とする。
従って、脱硝触媒において挿入管と同等の流路面積が容易に確保される。
【００１３】
また、請求項４の消音器一体型脱硝装置では、前記脱硝触媒の上流側に設けられ、前記脱硝触媒内を流れるガスの流速が前記脱硝触媒内で均等になるよう前記脱硝触媒に流入するガスを分散させるガス分散手段をさらに備えたことを特徴とする。
即ち、ガス流は中央部分で速く周縁部分で遅い傾向にあり、一方、脱硝触媒はガス流が速くなるほど脱硝性能（脱硝率）が低下する傾向にあることから、ガスが真っ直ぐに脱硝触媒に流入すると脱硝触媒に流入するガスに偏流が生じ、特に脱硝触媒の中央部分で脱硝性能が低下するのであるが、ガスの流速が脱硝触媒内で均等になるようガスを分散して脱硝触媒に流入させることで、脱硝触媒に流入するガスの偏流が防止され、脱硝性能が向上する。
【００１４】
また、請求項５の消音器一体型脱硝装置では、前記ガス分散手段は、前記流入口または前記挿入管の直下流に位置して設けられ、ガスを放射状に拡散させる拡散部材であることを特徴とする。
従って、拡散部材によってガスを放射状に拡散させることにより、簡単な構成にして容易に脱硝触媒に流入するガスの偏流が防止される。
【００１５】
また、請求項６の消音器一体型脱硝装置では、前記ガス分散手段は、前記脱硝触媒の上流端を覆うよう設けられた多孔質の若しくは穴開き構造を有する抵抗板であることを特徴とする。
従って、脱硝触媒の上流端を覆うよう設けられた多孔質の若しくは穴開き構造を有する抵抗板により、簡単な構成にして容易に脱硝触媒に流入するガスの偏流が防止される。
【００１６】
また、請求項７の発明では、内燃機関において、排ガス通路に、請求項１乃至６のいずれか記載の消音器一体型脱硝装置を備えたことを特徴とする。
従って、本発明に係る消音器一体型脱硝装置を内燃機関の排気通路に配設することで、内燃機関全体の小型化、省スペース化を図りつつ、排気音に対し高い消音性能が確保され、排ガス中の窒素酸化物に対し高い脱硝性能が確保される。
【００１７】
また、請求項８の発明では、発電システムにおいて、発電機の駆動源として、請求項７記載の内燃機関を備えたことを特徴とする。
従って、本発明に係る消音器一体型脱硝装置を備えた内燃機関を発電システムにおける発電機の駆動源として使用することで、発電システム全体の小型化、省スペース化を図りつつ、環境への悪影響が十分に回避される。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の消音器一体型脱硝装置によれば、筐体の内部を少なくとも三室以上に分割して膨張型の消音器を構成し、一対の室間の挿入管に代えて当該挿入管と同等の流路面積を有した脱硝触媒を配設し、脱硝触媒が挿入管の機能を兼ねるようにしたので、圧力損失の増大もなく、消音器一体型脱硝装置の小型化を図りつつ、高い消音性能、脱硝性能を確保できる。
【００１９】
また、請求項２の消音器一体型脱硝装置によれば、脱硝触媒に少なくとも酸化バナジウム、酸化タングステン及び酸化チタンを含み、脱硝触媒に流入するガスに対し還元剤としてアンモニア或いは尿素水を添加するようにしたので、脱硝触媒において窒素酸化物を効果的に還元（脱硝）することができる。
また、請求項３の消音器一体型脱硝装置によれば、脱硝触媒をハニカム状の構造としたので、脱硝触媒において挿入管と同等の流路面積を容易に確保することができる。
【００２０】
また、請求項４の消音器一体型脱硝装置によれば、ガスを分散して脱硝触媒に流入させるようにしたので、脱硝触媒に流入するガスの偏流を防止し、脱硝触媒内でのガスの流速分布を均一にでき、脱硝性能を向上させることができる。
また、請求項５の消音器一体型脱硝装置によれば、拡散部材によってガスを放射状に拡散させるようにしたので、簡単な構成にして容易に脱硝触媒に流入するガスの偏流を防止することができる。
【００２１】
また、請求項６の消音器一体型脱硝装置によれば、多孔質の若しくは穴開き構造を有する抵抗板によって脱硝触媒の上流端を覆うようにしたので、簡単な構成にして容易に脱硝触媒に流入するガスの偏流を防止することができる。特に上記拡散部材と併用することにより、脱硝触媒に流入するガスの偏流を確実に防止することができる。
また、請求項７の発明によれば、本発明に係る消音器一体型脱硝装置を内燃機関の排気通路に配設することにより、内燃機関全体の小型化、省スペース化を図りつつ、排気音に対し高い消音性能を確保でき、排ガス中の窒素酸化物に対し高い脱硝性能を確保することができる。
【００２２】
また、請求項８の発明によれば、本発明に係る消音器一体型脱硝装置を備えた内燃機関を発電システムにおける発電機の駆動源として使用することにより、発電システム全体の小型化、省スペース化を図りつつ、環境への悪影響を十分に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
本発明に係る消音器一体型脱硝装置は、主として工場、事業所、病院、ホテル、商業ビル等に向けた分散電源として使用される発電システムにおいて使用され、具体的には、発電機を駆動させる内燃機関（ガスエンジン、ディーゼルエンジン等）の排ガス通路に配設されるものである。従って、以下、発電システムにおいて使用される内燃機関の排ガス通路に配設された消音器一体型脱硝装置を例に説明する。
【００２４】
先ず、第１実施例について説明する。
図１を参照すると、本発明の第１実施例に係る消音器一体型脱硝装置の概略構成図が示されており、以下図１に基づき説明する。なお、図１中において矢印は排ガスの流れを示す。
図１に示すように、本発明に係る消音器一体型脱硝装置では、筐体１は薄肉円筒形状をしており、筐体１の一端面には中央に位置して排ガスの流入口２が穿設され、他端には排ガスの流出口４が穿設されている。そして、流入口２には円筒状のジョイント２ａを介して内燃機関（図示ぜず）の排ガス通路である排気管３０が接続されており、一方、流出口４には円筒状のジョイント４ａを介してさらに排気管（図示せず）が接続されている。
【００２５】
筐体１は全体で膨張型消音器としての機能を有しており、筐体１の内部は隔壁６、８により第一室１０、第二室１２、第三室１４の３つの膨張室に分割されている。
隔壁６には第一室１０と第二室１２とに跨るようにして担体が断面格子状のハニカム状の構造をなす脱硝触媒１６が配設されている。一方、隔壁８には第二室１２と第三室１４とを互いに連通するようにして複数（例えば、４本）の挿入管１８が配設されている。
【００２６】
つまり、膨張型消音器は、通常は膨張室を挿入管で連通させて消音効果を得るようにするのであるが、本発明に係る消音器一体型脱硝装置では、第一室１０と第二室１２との間については、挿入管に代えてハニカム状の構造をなす脱硝触媒１６を配設するようにして膨張型消音器を構成している。
脱硝触媒１６は、排ガス中のＮＯx（窒素酸化物）を還元（脱硝）し浄化する機能を有した触媒であり、担体表面に少なくとも酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）、酸化タングステン（ＷＯ3）及び酸化チタン（ＴｉＯ2）を主成分とする触媒層が形成されている。なお、ＮＯxを還元することが可能であれば触媒成分は上記成分に限られるものではない。また、脱硝触媒１６は、ここでは製造が容易である等の理由から全体が直方体をなす形状のものを採用しているが、円柱状のものであってもよい。また、触媒量については内燃機関の排気量等に応じて適宜設定されればよい。
【００２７】
上述したように、脱硝触媒１６でＮＯxを浄化するためには還元剤が必要であり、ここでは、脱硝触媒１６の上流において、排ガス中に還元剤として水溶液状の尿素、即ち尿素水（（ＮＨ2）2ＣＯ）を混入させるようにしている。具体的には、図１に示すように、排気管３０内に尿素水を注入する尿素水注入ノズル等からなる尿素水供給装置（還元剤添加手段）３２を設け、当該尿素水供給装置３２によって排ガスに所定量の尿素水を常時添加する。
【００２８】
尿素水を添加する位置は排気管３０内に限られるものではなく、脱硝触媒１６の上流であればよいが、このように排気管３０内において尿素水を排ガスに混入させると、排ガスが脱硝触媒１６に達する時点では尿素水が排ガス中でほぼ均一に分布することとなる。これにより、脱硝触媒１６においてＮＯxが上記総括反応式(2)に基づいて良好に還元される。実際には、尿素は排ガス雰囲気中においてアンモニアに加水分解されるため、ＮＯxは上記反応式(1)に基づいて還元される。
【００２９】
なお、ここでは、ＮＯxの還元剤として好適であり効果的であることから尿素水を添加するようにしているが、上述したようにアンモニアを用いるようにしても効果的であり、固体尿素、アルコールその他の各種炭化水素を用いるようにしてもよい。
また、脱硝反応を円滑に進行させ、或いは還元剤の分解によるＮＯxの副生を抑制するためには、脱硝触媒１６の温度が２００℃〜４５０℃（好ましくは、３００℃〜４００℃）の触媒活性温度範囲内である必要があるが、内燃機関の始動時以外は脱硝触媒１６は排ガスの熱で十分に昇温しており、発電システムにおいて内燃機関を長時間連続運転する場合にあっては、脱硝触媒１６の温度は良好に上記温度範囲に保持される。但し、脱硝触媒１６の温度低下を防止するために加温装置を設けるようにしてもよい。
【００３０】
そして、第一室１０と第二室１２間では脱硝触媒１６が挿入管としての役割を兼ねることから、脱硝触媒１６は挿入管を配設した場合と同等の流路面積、例えば第二室１２と第三室１４とを連通する複数の挿入管１８の総流路面積に相当する流路面積を有している。
このように、本発明に係る消音器一体型脱硝装置では、挿入管に代えて脱硝触媒１６を配設し、脱硝触媒１６が挿入管の機能を兼ねるようにしているので、特に通常の挿入管を配設した場合と比して圧力損失の増大もなく、装置の小型化、省スペース化を図りつつ、脱硝触媒と消音器とをそれぞれ単独設置した場合と同等の脱硝性能、消音性能を確保することが可能である。
【００３１】
ここで、図２を参照すると、当該第１実施例に係る消音器一体型脱硝装置において筐体１内を流れる排ガスのガス流れ解析（Computational Fluid Dynamics : CFD)を実施した結果が概略的に示され、脱硝触媒１６を流れる排ガスの流速分布が矢線の粗密度合いによって示されているが、同図に示すように、脱硝触媒と消音器とを一体化して装置を小型化しても、脱硝触媒１６の中央部分でやや高速であるものの排ガスは脱硝触媒１６の全体を一様な流速分布で効率よく流れ、これにより高い脱硝性能が確保される。
【００３２】
また、筐体１全体の大きさ、形状や、第一室１０、第二室１２、第三室１４の容積、脱硝触媒１６及び挿入管１８の流路面積（挿入管１８の本数）等については、例えば、内燃機関から排出される排気音の音圧レベルが１２４ｄＢ（Ａ）から７５ｄＢ（Ａ）程度にまで低下するように設定するのが好ましく、これにより高い脱硝性能を有しながら高い消音性能が確保される。
【００３３】
次に、第２実施例について説明する。
図３を参照すると、本発明の第２実施例に係る消音器一体型脱硝装置の概略構成図が示されており、以下図３に基づき説明する。なお、当該第２実施例では、脱硝触媒１６や挿入管１８等の構成については上記第１実施例と同じであり、ここでは上記第１実施例と異なる部分についてのみ説明する。
【００３４】
図３に示すように、当該第２実施例では、筐体１の内部に流入口２を覆うように位置してディフューザ（ガス分散手段、拡散部材）２０が配設されている。
ディフューザ２０は、流入口２側が開口した円筒状の筒体からなり、全周面に亘りガス吹き出し孔２４ａが複数穿設された側面２４と底面２２とから構成されている。なお、ガス吹き出し孔２４ａの孔形状は円孔に限られずスリットであってもよい。これにより、流入口２から流入する排ガスは、底面２２に衝突する一方、側面２４のガス吹き出し孔２４ａから矢印で示すように放射状に吹き出され、第一室１０内に拡散される。
【００３５】
このようにディフューザ２０によって排ガスが拡散されると、排ガスは脱硝触媒１６の断面方向で分散した状態で脱硝触媒１６に流入することになり、脱硝触媒１６を流れる排ガスの流速分布の均一化を図ることができ、脱硝触媒１６に流入する排ガスの偏流を防止することが可能である。
即ち、図４を参照すると、当該第２実施例に係る消音器一体型脱硝装置における排ガスのガス流れ解析結果が概略的に示され、上記図２と同様に脱硝触媒１６を流れる排ガスの流速分布が矢線の粗密度合いによって示されているが、同図に示すように、排ガスはディフューザ２０が無い上記第１実施例の場合よりも脱硝触媒１６の全体をさらに一様な流速分布で効率よく流れ、これにより、より一層高い脱硝性能が確保される。
【００３６】
次に、第３実施例について説明する。
図５を参照すると、本発明の第３実施例に係る消音器一体型脱硝装置の概略構成図が示されており、以下図５に基づき説明する。なお、当該第３実施例では、脱硝触媒１６、挿入管１８、ディフューザ２０等の構成については上記第１及び第２実施例と同じであり、ここでは上記第１及び第２実施例と異なる部分についてのみ説明する。
【００３７】
図５に示すように、当該第３実施例では、上記ディフューザ２０に加え、脱硝触媒１６の上流端を覆うように穴開き構造を有する抵抗板（ガス分散手段）２６が配設されている。詳しくは、抵抗板２６は、上記ディフューザ２０のガス吹き出し孔２４ａよりも木目細かな小孔を多数有し、排ガスの流れに対して圧力損失を増大させない程度の抵抗となって排ガスを均すように構成されている。
【００３８】
このように、ディフューザ２０によって排ガスが拡散され、さらに抵抗板２６によって排ガスが均されると、排ガスはディフューザ２０のみを有した場合よりも脱硝触媒１６の断面方向でさらに分散した状態で脱硝触媒１６に流入することになり、脱硝触媒１６を流れる排ガスの流速分布のさらなる均一化を図ることができ、脱硝触媒１６に流入する排ガスの偏流を確実に防止することが可能である。
【００３９】
即ち、図６を参照すると、当該第３実施例に係る消音器一体型脱硝装置における排ガスのガス流れ解析結果が概略的に示され、上記図２、４と同様に脱硝触媒１６を流れる排ガスの流速分布が矢線の粗密度合いによって示されているが、同図に示すように、排ガスはディフューザ２０のみ有する上記第２実施例の場合よりも脱硝触媒１６の全体をさらに一様な流速分布で効率よく流れ、これにより、より一層高い脱硝性能が確保される。
【００４０】
以上、説明したように、本発明に係る消音器一体型脱硝装置によれば、挿入管に代えて脱硝触媒１６を配設し、脱硝触媒１６が挿入管の機能を兼ねるようにしているので、圧力損失の増大もなく、装置の小型化、省スペース化を図りつつ、高い脱硝性能、消音性能を確保することができる（第１実施例）。そして、この際、筐体１の内部に流入口２を覆うようにディフューザ２０を設けることで、脱硝触媒１６に流入する排ガスの偏流を防止してより一層高い脱硝性能を確保できる（第２実施例）。さらに、脱硝触媒１６の上流端を覆うように穴開き構造を有する抵抗板２６を設けることで、脱硝触媒１６に流入する排ガスの偏流を確実に防止してさらに高い脱硝性能を確保することができる（第３実施例）。これにより、環境への悪影響を十分に回避した内燃機関、ひいては発電システムを実現することができる。
【００４１】
図７を参照すると、脱硝触媒における排ガスの偏流による最大流速（例えば、空搭速度）と脱硝率との関係が示され、併せて上記第１乃至第３実施例のそれぞれについて同一条件のもとで脱硝触媒１６を流れる排ガスの偏流による最大流速分布の平均値、即ち平均排ガス最大流速を求め、脱硝率を求めた結果が示されているが、このように脱硝率はガス流速が速いほど低く、それ故、同図に示す如く、第１実施例のようにディフューザ２０も抵抗板２６も無い場合（ディフューザ無し）よりも第２実施例のようにディフューザ２０が有る場合（ディフューザ有り）の方が脱硝触媒１６に流入する排ガスが分散し排ガスの偏流による最大流速が遅くなって高い脱硝率を示し、第３実施例のようにディフューザ２０と抵抗板２６とを有した場合（ディフューザ＋抵抗板）の方がさらに排ガスの偏流による最大流速が遅くなって高い脱硝率を示すことになる。
【００４２】
具体的には、例えば、容積を必要最小限に小さく設定した脱硝触媒１６を用い、下記測定条件で流入口２から排ガスを流入させた場合には、脱硝率は、第１実施例（ディフューザ無し）では８６％、第２実施例（ディフューザ有り）では９１％、第３実施例（ディフューザ＋抵抗板）では９２％となり、脱硝触媒１６に流入する排ガスを分散させるほど高い脱硝率を得られることが確認された。
−測定条件−
・ガス組成：ＮＯ＝６００ppm、Ｏ2＝１２％、Ｈ2Ｏ＝５．９％
・脱硝触媒温度：３４０℃
・ＮＨ3／ＮＯモル比：１．０
なお、測定条件を変えることにより、第３実施例（ディフューザ＋抵抗板）において最大９８％の高い脱硝率を得られることも確認された。
【００４３】
以上で本発明に係る実施形態の説明を終えるが、実施形態は上記に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、第一室１０と第二室１２との間に脱硝触媒１６を設けるようにしたが、第一室１０と第二室１２とを挿入管で連通させ、第二室１２、第三室１４間に脱硝触媒を設けるようにしてもよい。この場合、挿入管の第二室１２への流入口を覆うようにディフューザを設けるようにすればよい。
【００４４】
また、上記実施形態では、膨張室を第一室１０、第二室１２、第三室１４の３つで構成した場合を例に説明したが、膨張室を４室以上とし、隣り合ういずれか一対の膨張室間に脱硝触媒を設けるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、ハニカム状の構造を有した脱硝触媒１６を使用するようにしたが、十分な流路面積を確保できれば、ペレット状の脱硝触媒を使用することも可能である。
【００４５】
また、上記実施形態では、装置を膨張型消音器として構成したが、併せて第一室１０、第二室１２、第三室１４等の各膨張室の壁面に吸音材を貼付するようにしてもよく、これにより高周波音から低周波音に至る幅広い音域の騒音を低減することができる。
また、上記実施形態では、第２及び第３実施例において、流入口２を覆うようにディフューザ２０を設けることで排ガスを分散させるようにしたが、これに限られず、排ガスを分散させることが可能であれば、排ガスを筐体１の側面から第一室１０内（脱硝触媒上流の膨張室）に導入するような構成であってもよい（ガス分散手段）。
【００４６】
また、上記実施形態では、第３実施例において、ディフューザ２０とともに穴開き構造を有する抵抗板２６を設けた例を示したが、ディフューザ２０を設けることなく抵抗板２６のみを配設するようにしてもよく、この場合であっても十分な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施例に係る消音器一体型脱硝装置の概略構成図である。
【図２】第１実施例に係る消音器一体型脱硝装置のガス流れ解析結果を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る消音器一体型脱硝装置の概略構成図である。
【図４】第２実施例に係る消音器一体型脱硝装置のガス流れ解析結果を示す図である。
【図５】本発明の第３実施例に係る消音器一体型脱硝装置の概略構成図である。
【図６】第３実施例に係る消音器一体型脱硝装置のガス流れ解析結果を示す図である。
【図７】第１乃至第３実施例について脱硝触媒の脱硝率を比較して示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  筐体
２  流入口
４  流出口
１０  第一室
１２  第二室
１４  第三室
１６  脱硝触媒
１８  挿入管
２０  ディフューザ（ガス分散手段、拡散部材）
２６  抵抗板（ガス分散手段）
３０  排気管
３２  尿素水供給装置（還元剤添加手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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