(57)【要約】【解決手段】本発明はディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音のための方法を提供し、Ａ）ディーゼルエンジンから排出した排ガスをケーシング（６）の排ガス進入口（７）を介してケーシング（６）の内部を進入させ、排ガス進入口（７）からケーシング（６）の内部までの切断面が急遽拡延するように形成するステップと、Ｂ）ＳＯ２を吸収できる洗浄水をケーシングの洗浄水進水口（１１）から進入させ、且つケーシング内部の排ガスと洗浄水とを互いに接触してから、ケーシングの洗浄水出水口（１２）より洗浄水を排出するステップと、Ｃ）排ガスをケーシングの排ガス排出口（１０）を介して排出するステップと、を含む。該当方法は同時にＳＯ２浄化、消音と省エネの役割を果たせ、且つ排ガスにおける火花を除去でき、さらにディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる装置とシステムを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ）ディーゼルエンジンから排出した排ガスを１つのケーシングの排ガス進入口を介してケーシングの内部を進入させ、排ガス進入口からケーシングの内部までの切断面が急遽拡延するように形成するステップと、
Ｂ）ＳＯ２を吸収できる洗浄水をケーシングの洗浄水進水口から進入させ、且つケーシング内部の排ガスと洗浄水とを互いに接触してから、ケーシングの洗浄水出水口より洗浄水を排出するステップと、
Ｃ）排ガスをケーシングの排ガス排出口を介して排出するステップと、を含む、ディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音方法。
【請求項２】
前記ＳＯ２を吸収できる洗浄水は海水である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法はさらに、自然水体における海水を前記ケーシングに搬送するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記方法はさらに、ディーゼルエンジンの冷却水として用いられた海水を前記ケーシングに搬送するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記ケーシングに互いに隙間が形成し得るフィラーが充填される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記排ガス進入口の横断面積が前記ケーシングの横断面積の０．０５〜０．５倍である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記方法はさらに、排ガスと洗浄水とを互いに接触して排ガスを冷却させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記方法はさらに、排ガスの熱量を吸収した洗浄水を熱量回収装置または熱交換器に搬送するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記方法はさらに、前記ケーシングに進入した洗浄水の流量を調整するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法はさらに、ディーゼルエンジンから排出した排ガスが前記ケーシングに進入する前に、前記排ガスにおけるＮＯｘを少なくとも部分的に除去するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記排ガスと前記洗浄水とが逆方向で接触する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記方法はさらに、前記ケーシングに進入した前記排ガスと、前記ケーシングにおいて管路内に密閉される冷却水とを熱交換させ、且つ前記管路内に生成した熱水または蒸気を熱量回収装置または熱交換器に搬送するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
１つのディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる装置であって、
前記装置がケーシングを含み、前記ケーシングに、洗浄水をケーシング内部に進入させる洗浄水進水口と洗浄水を前記ケーシングから排出させる洗浄水出水口が設置され、さらに前記ケーシングに、排ガスを前記ケーシング内部に進入させる排ガス進入口と排ガスを前記ケーシングから排出するための排ガス排出口が設置されており、前記洗浄水進水口、前記洗浄水出水口、前記排ガス進入口、前記排ガス排出口は、前記洗浄水と前記排ガスとが前記ケーシングの内部において互いに接触させるように配置され、前記排ガス進入口からケーシングの内部までの切断面が急遽拡延する、ディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる装置。
【請求項１４】
前記ケーシングに互いに隙間が形成し得るフィラーが充填される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記排ガス進入口の横断面積が前記ケーシングの横断面積の０．０５〜０．５倍である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記装置がさらに排ガスを冷却させる部品を含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記装置がさらに前記洗浄水の進水流量を調整できる素子を含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記ケーシング内部にさらに冷却管路が設置され、前記冷却管路の進入口と排出口が前記ケーシングの外部に連通される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
１つのディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられるシステムであって、
ディーゼルエンジンの気体排出通路を含み、さらに前記システムが請求項１３に記載の排ガス浄化及び消音に用いられる装置を含み、前記排ガス浄化及び消音に用いられる装置が前記ディーゼルエンジンの気体排出通路に取り付けられる、ディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられるシステム。
【請求項２０】
前記システムがさらに脱硝装置を含み、前記脱硝装置が前記ディーゼルエンジンの気体排出通路に取り付けられ、且つ前記ディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる装置の上遊に位置される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
さらに前記システムは、熱量回収装置または熱交換器、及び前記ケーシングにおける流体を熱量回収装置または熱交換器までに搬送できる管路を含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記システムがさらに自然水体における海水を前記ケーシングに搬送する装置を含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２３】
前記システムがさらにディーゼルエンジンの冷却水を前記ケーシングに搬送する装置を含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２４】
前記システムがさらに前記洗浄水の進水流量を調整できる装置を含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２５】
１つのディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられるシステムであって、
ディーゼルエンジンの気体排出通路を含み、前記システムが請求項１８に記載の排ガス浄化及び消音に用いられる装置を含み、前記ディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる装置が前記ディーゼルエンジンの気体排出通路に取り付けられる、ディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられるシステム。
【請求項２６】
さらに前記システムは、第１熱量回収装置または第１熱交換器、及び前記ケーシングにおける流体を前記第１熱量回収装置または第１熱交換器までに搬送できる管路を含み、さらに前記システムは、第２熱量回収装置または第２熱交換器、及び前記ケーシングにおける流体を前記第２熱量回収装置または第２熱交換器までに搬送できる管路を含む、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
Ａ）ディーゼルエンジンから排出した排ガスを１つのケーシングの排ガス進入口を介してケーシングの内部を進入させるステップと、
Ｂ）ＳＯ２を吸収できる洗浄水をケーシングの洗浄水進水口から進入させ、且つケーシング内部の排ガスと洗浄水とを互いに接触してから、ケーシングの洗浄水出水口より洗浄水を排出するステップと、
Ｃ）排ガスをケーシングの排ガス排出口を介して排出するステップと、を含む１つのディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる方法であって、
また、前記方法がさらに排ガスと洗浄水とを互いに接触することより排ガスを冷却させるステップを含むディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる方法。
【請求項２８】
Ａ）ディーゼルエンジンから排出した排ガスを１つのケーシングの排ガス進入口を介してケーシングの内部を進入させ、排ガス進入口からケーシングの内部までの切断面が急遽拡延するように形成するステップと
Ｂ）ＳＯ２を吸収できる洗浄水をケーシングの洗浄水進水口から進入させ、且つケーシング内部の排ガスと洗浄水とを互いに接触してから、ケーシングの洗浄水出水口より洗浄水を排出するステップと、
Ｃ）排ガスをケーシングの排ガス排出口を介して排出するステップと、を含む１つの船舶ディーゼルエンジンの排ガスにおける火花除去のための方法。
【請求項２９】
Ａ）ディーゼルエンジンから排出した排ガスを１つのケーシングの排ガス進入口を介してケーシングの内部を進入させるステップと
Ｂ）ＳＯ２を吸収できる洗浄水をケーシングの洗浄水進水口から進入させ、且つケーシング内部の排ガスと洗浄水とを互いに接触してから、ケーシングの洗浄水出水口より洗浄水を排出するステップと、
Ｃ）排ガスをケーシングの排ガス排出口を介して排出するステップと、を含む１つの船舶ディーゼルエンジンの排ガスにおける火花除去のための方法であって、
また、前記方法がさらに排ガスと洗浄水とを互いに接触することより排ガスを冷却させるステップを含む船舶ディーゼルエンジンの排ガスにおける火花除去のための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は１つのディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音の方法に用いられる、特に高効率安全にディーゼルエンジン排ガスの騒音を減少させると同時に、排ガス中の二酸化炭素（ＳＯ２）を浄化し、または二酸化炭素（ＳＯ２）と窒素酸化物（ＮＯＸ）を同時に浄化する方法に関する。本発明はまたディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音のための装置とシステムに関する。本発明により提供される方法、装置とシステムは特に船舶、海上ドリル、浮動工場等の海上プラットフォームに適用されるが、またそれらに限らない。
【背景技術】
【０００２】
現代の大中型ディーゼルエンジン、特に換気条件の比較的劣る２ストロークディーゼルにおいては、時々煙突から火花を噴出する現象を発生し、通常煙突の火気と称される。ディーゼルエンジンの煙突の火気は、通常燃え尽きない燃油または含油の留積物が高温の燃える気体に伴って煙突から帯出されて、その後空気に遭遇し再燃焼して発生されたもので、即ち燃料のシリンダー内における燃焼過程の続きである。
【０００３】
船用ディーゼルエンジンの煙突の火気は、火災を引き起こすのみでなく、特にオイルタンカーの安全を脅かすことにも及ぶ。グローバル経済に関する現代の大型中型オイルタンカーのメイン推進エンジンは、まさにほとんど２ストロークディーゼル機である。このため、これらエンジンの排ガス通路の最末端における１つの設備、すなわり消音器は、いずれも火花を消滅する機能を備える必要がある。問題は、現行の消音器の工芸構造は、消音効果に劣る問題が存在するのみでなく、高温燃焼する気体の温度をも降下させておらず、故に完全に火花を消滅できない。これは一貫してオイルタンカーの安全リスクである。
【０００４】
一方で、ここ２０年来、浄化産業の施設から排出するＳＯ２を主とする気体状態の汚染物に対する国際法整備が逐次的に厳しく健全化され、ここ数年の制限対象はすでに陸上の工業設備から海上の船舶までに発展している。船舶用等のディーゼルエンジンによる硫酸化物排出を制限する国際立法は２００５年から実施されている。
【０００５】
船舶ＳＯ２の浄化問題がグローバルな範囲内で提起された後、より早く海水方法によって煙から硫を取り除く技術を重要視する傾向が現れた。２００７年では、４校の国際著名大学連合機構から、一部の研究報告書で明確的に以下のことを指摘した。海洋資源、即ち海水を利用して船舶のＳＯ２浄化を実現させることは再び人々が長期に渡って切迫に願うが未だ実現してない期待となった。天然の海水が通常アルカリ性を呈するため、ｐH値は通常７より大きく、これは海水に天然の酸アルカリ緩衝能力およびＳＯ２吸収の能力をもたらす。天然海水での洗浄によって鉱物燃料硫酸化物浄化を実現する工芸技術は、陸上の石炭発電所において、その応用がすでに非常に成熟している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
船舶における海水方法での排煙脱硫技術の応用には、１つの代表的な解決手段は申請番号PＣT／ＣN２００８／０７１３０４／の国際出願である（当該文献をここで全文に併入する）。当該発明の採用した技術手段は、ディーゼルエンジンの排ガスと上から下へと流れる海水とをフィラー洗浄層により逆流洗浄を実現させ、よってＳＯ２の吸収の目的を実現する。これは上述問題を効果的に解決した。但し、該発明の実施において、発明者が現在の船舶構造には空間の制限があるため、現在の船舶上で当該発明を実施するには困難があると発見した。
【０００７】
現在の船舶においてほとんどいずれも硫酸化物の洗浄装置を取り付けていないのは、一方船舶等のディーゼルエンジン硫酸化物排出を制限する国際立法が２００５年から逐次的に実施されはじめたため、他方、現在の船舶構造中で空間の制限により、比較的大きなスペースを占領する硫酸化物洗浄装置は取り付けるにはまったく不可能なためである。海水方法による脱硫工芸は主に煙の洗浄を担う洗浄器と、海水を洗浄する海水処理器から構成される。洗浄器と海水処理器はいずれも比較的大きい空間を占有する必要がある。海水処理器の配置は比較的機動的であるが、排ガス洗浄器は必ずディーゼルエンジン排ガス通路中に配置するため、ディーゼルエンジン排ガス通路に沿う道なりには比較的大きな剰余空間が必要となる。これはすべての海上プラットフォームの構造とほぼ全て相反する。これはディーゼルエンジン排ガス通路に沿う道なりがまさしく最も窮屈な空間区域であるためである。現行法規の消音と省エネの相関規定によって、現有の船舶構造において、ディーゼルエンジン排ガス通路にはやもえず廃熱ボイラーと消音器が取り付けられるため、ディーゼルエンジン排ガス排出通路の所在位置では、さらに脱硫設備を取り付ける余裕の空間がなくなった。今後新たに建造される海上プラットフォームにとって、排ガス洗浄装置のためにスペースを開けることは運営コスト増しを意味する。しかしながら、近年すでに国際立法の執行に直面し、硫酸化物浄化の難題に立たされている大量の運行中船舶にとって、建設当初の時には（もっぱら不可能）すでに排ガス洗浄装置を取り付ける空間を予め用意してなかった。船舶等のディーゼルエンジン硫酸化物排出を制限する国際立法が２００５年から逐次的に実施されはじめてから、船舶用のディーゼルエンジン等の硫酸化物の浄化はもはや問題回避することができず、故に１つの船舶等空間に限りある海上プラットフォームのディーゼルエンジン排ガスの浄化消音に用いられる装置と方法を提供することが切迫される。
【０００８】
この他、窒素酸化物（ＮＯx）浄化に対する国際立法ももはや逐次的に健全化している。現行の船舶構造上で脱硫設備を増設するのみでもすでに非常に大きな困難が存在する。さらにＮＯxを浄化する設備を増設することは、もはや現行技術条件下では実現が困難である。
【０００９】
以上を総合して、空間の制限は、海水洗浄浄化工芸を船舶等海上プラットフォームに応用する際の制約要素である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
現在、船舶とその他海上プラットフォームにおいて浄化装置を取り付けることが困難になっている状況にかんがみて、本発明は１つの斬新な解決手段を提供する。該当解決手段は、浄化及び消音の役割を同時に果たせる装置を提供し、該装置が現有船舶の消音器の位置にも取り付けられる。また、発明者は、同装置がさらに省エネまたは廃熱回収に役立つため、従来の廃熱利用ボイラーと取り代われることを発見した。従って、ＳＯ２とＮＯｘの浄化装置に十分な空間を提供することによって、ディーゼルエンジンの排ガスをさらに全面的に浄化する目的を達成する。
【００１１】
本発明第１の目的はディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる方法を提供し、前記方法は同時にＳＯ２浄化、消音と省エネの役割を果たせ、且つ排ガスにおける火花を除去でき、１つの装置でＳＯ２浄化、消音と省エネ３つの機能を実現したため、現有船舶における消音器と廃熱利用ボイラーの置換えに用いられる。従って、本発明が提供した方法で、船舶ディーゼルエンジンの排ガス浄化に必要な空間を提供できる。本発明が提供したディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる方法における技術手段は、Ａ）ディーゼルエンジンから排出した排ガスを１つのケーシングの排ガス進入口を介してケーシングの内部を進入させ、排ガス進入口からケーシングの内部までの切断面が急遽拡延するように形成するステップと、Ｂ）ＳＯ２を吸収できる洗浄水をケーシングの洗浄水進水口から進入させ、且つケーシング内部の排ガスと洗浄水とを互いに接触してから、ケーシングの洗浄水出水口より洗浄水を排出するステップと、Ｃ）排ガスをケーシングの排ガス排出口を介して排出するステップと、を含む。
【００１２】
本発明が提供したディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる方法は、１つの装置を利用してＳＯ２浄化、消音と廃熱回収、即ち省エネ３つの機能を同時に実現できる。まず、ディーゼルエンジンからの高温排ガスを１つのケーシングの排ガス進入口を介してケーシングの内部を進入させ、排ガス進入口からケーシングの内部までの切断面が急遽拡延するように形成し、これはリアクタンス性消音機能によって消音の役割を果たせ、且つ高温排ガスを素早く冷却させたことが吸収性とリアクタンス性両方の消音効果を向上した。次に、排ガスとケーシング内部のＳＯ２を吸収できる洗浄水とを互いに接触することによって、ＳＯ２浄化の役割を果たせる。最後に、洗浄水が高温排ガスと接触した後、高温排ガスにおける熱量を吸収して再利用可能な熱水に変身されて、洗浄水出水口より排出して再利用可能になる。これは廃熱回収、または省エネの役割を果たせる。
【００１３】
本発明が提供したディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる方法を利用して、１つ同一の装置で、ＳＯ２浄化、消音と省エネ３つの機能を実現できる。従って、本発明が提供した方法を採用して、現有船舶において、１つの装置で従来の消音器と廃熱利用ボイラーを置換えることができ、且つ同時にディーゼルエンジンの排ガスの消音と廃熱回収の機能を備えて、現有の船舶の消音と省エネに関わる規定を満足する。同時に、本発明が提供した方法を採用して、ディーゼルエンジンの排ガスの消音と廃熱回収の機能を果たせる上に、ＳＯ２浄化の機能も果たせており、船舶のＳＯx浄化に関わる新しい規定を満足した。
【００１４】
船舶ディーゼルエンジンの排ガス浄化において、ＳＯ２のみでなく、ＮＯｘの浄化も行うべきである。本発明が提供したディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる方法は、１つ同一の装置で、ＳＯ２浄化、消音と廃熱回収３つの機能を実現できるため、廃熱利用ボイラーを全部、または部分的に置換えることができる。従って、現有船舶の廃熱利用ボイラーの位置にＮＯｘを浄化する装置を取り付けられる。従って、本発明が提供したディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる方法には、さらに船舶ディーゼルエンジンから排出した排ガスが前記ケーシングに進入する前に、少なくとも排ガスにおけるＮＯｘを部分的に除去するステップを含む。
【００１５】
本発明が提供した方法における技術効果のうちの１つは、ディーゼルエンジンの高温排ガスからの熱量に対して回収利用であるため、本発明が提供した船舶ディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる方法には、さらに排ガスの熱量を吸収した洗浄水を熱量回収装置または熱交換器に搬送するステップを含む。
【００１６】
さらに本発明が１つのディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる装置を提供し、前記装置がケーシングを含み、ケーシングに、洗浄水をケーシング内部に進入させる洗浄水進水口と洗浄水を前記ケーシングから排出させる洗浄水出水口が設置され、さらにケーシングに、排ガスを前記ケーシング内部に進入させる排ガス進入口と排ガスを前記ケーシングから排出するための排ガス排出口が設置されており、前記洗浄水進水口、前記洗浄水出水口、前記排ガス進入口、前記排ガス排出口は、前記洗浄水と前記排ガスとが前記ケーシングの内部において互いに接触させるように配置され、前記排ガス進入口からケーシングの内部までの切断面が急遽拡延する。
【００１７】
前記原理に基づき、本発明が提供したディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる装置を利用して、ＳＯ２浄化、消音と省エネ３つの機能を同時に実現できる。
【００１８】
また、さらに本発明が、ディーゼルエンジンの気体排出通路を含み、１つのディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられるシステムを提供した。また、前記システムは、本発明が提供したの、ディーゼルエンジンの気体排出通路に取り付けられる排ガス浄化及び消音に用いられる装置を含み、本発明の提供した船舶ディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられるシステムを利用して、ＳＯ２浄化、消音と省エネ３つの機能を同時に実現できる。
【００１９】
本発明が提供したシステムはさらに脱硝サブシステム、例えばＳＣＲシステムを含んでもよい。前記脱硝サブシステムは、前記ディーゼルエンジンの気体排出通路に取り付けられ、且つディーゼルエンジンから排出した排ガスを順次に脱硝装置と、本発明の提供したディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる装置とを貫流して、最後空気に排出するようにディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる装置の上遊に位置される。
【００２０】
船舶ディーゼルエンジンから排出した排ガスは、気体排出通路によってＳＣＲ装置に進入して、ＮＯｘの発生を減少する。その後、本発明が提供したディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる装置に進入して、ＳＯ２の発生を減少すると同時に、前述したように、本発明が提供したシステムを利用して、さらに消音と省エネの機能を実現できる。
【００２１】
高温排ガスの熱量を吸収した洗浄水を利用するため、本発明が提供したシステムはさらに熱量回収装置または熱交換器、及び前記ケーシングにおける流体を熱量回収装置または熱交換器までに搬送できる管路を含む。
【００２２】
本発明が提供したディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる方法、装置及びシステムは、洗浄装置を実装するための空間を増加しなくてもＳＯｘと騒音発生を同時に減少できるため、空間の制限を超える技術効果を備える。船舶と海上プラットフォームにおいて応用し、ディーゼルエンジンの排ガスにおけるＳＯｘの６０〜９９％を減少し、ディーゼルエンジンの騒音を２０〜３０ｄｂ低減できる。なおさらに本発明の火花の消去機能も従来の消音器より遥かによくなったため、石油タンカーの安全性を大幅に向上できる。
【００２３】
本発明は洗浄装置全体の装着空間を有効に減少し、海水洗浄での脱硫という公認したグリーンの浄化工芸が、陸上の火力発電工場における利用を成功した後、船舶などの他海上プラットフォームの限られた空間においてその応用も、現実的になってきた。
【００２４】
本発明が提供したディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる方法または装置の技術原理のうちの１つは、ＳＯ２を吸収できる洗浄水とディーゼルエンジンの排ガスとを互いに接触することによって、排ガスのＳＯ２浄化する目的を達成する。
【００２５】
ここで、ＳＯ２を吸収できる洗浄水はいかなる、少なくとも部分的にＳＯ２を吸収できる液体、特にアルカリ性液体であってもよい。天然水体、例えば淡水川、湖、または海水に入れた船舶が、所在の自然環境における淡水と海水を簡単に汲み入れる。天然海水が通常アルカリ性であり、そのｐＨ値が一般的に７より上回って、海水には自然のｐＨ緩衝力とＳＯ２の吸収力を備えるため、洗浄水として海水が用いられることは好ましい手段である。
【００２６】
ケーシングにおいて洗浄水とディーゼルエンジンの排ガスとを互いに接触するため、ディーゼルエンジンの排ガスを１つのケーシングの排ガス進入口を介して進入させ、排ガス排出口を介して排出して、排ガス流動回路を形成する。また、洗浄水を該ケーシングの洗浄水進水口を介して進入させ、洗浄水排水口を介して排出して、洗浄水流動回路を形成する。ここでいう排ガス進入口は流体をケーシング内部に進入可能な如何なる開口と指す。排ガス進入口はケーシング外壁において直接の開口であってもよい。該開口が連接部品によって流体搬送のための管路と連通することができる。１つの変更できる実施例として、ケーシングが搬送管路と一体成型になってもよい。もう１つの変更できる実施例として、搬送管路がケーシング内部まで延在されてもよい。ここで、排ガス進入口はケーシング内部まで延在する管路開口と指す。洗浄水進水口、洗浄水排水口、排ガス排出口は上述のそれぞれの変更形式を採用してもよい。
【００２７】
本発明が採用したケーシングは密閉したケーシングであってもよい。即ち、前記排ガス進入口、排ガス排出口、洗浄水進水口、洗浄水排水口の開口位置以外に、他の部分は全部密閉されており、ケーシングに進入した気体または液体が前記進出口のみを進出する。
【００２８】
ＳＯ２を吸収する目的を実現するため、本発明が提供した方法と装置において、ディーゼルエンジンの排ガスと洗浄水との接触が必要とし、即ちディーゼルエンジンの排ガスの流動回路と洗浄水の流動回路とを互いに積み重ねる。
【００２９】
もしもっと優れたＳＯ２の吸収効果を実現したいならば、１つのより好ましい実施例では、ディーゼルエンジンの排ガスと洗浄水とを逆方向で接触させ、即ち排ガスの流動方向と洗浄水の流動方向が正反対にし、または対向し、または正反対と対向に接近する。従って、１つの好ましい実施例では、ディーゼルエンジンの排ガスと洗浄水が逆方向で接触される。１つのさらに好ましい実施例では、ディーゼルエンジンの排ガスが下から上に向けてケーシング内部を貫通し、洗浄水が上から下に向けてケーシング内部を貫介して、互いに逆方向に接触させる。そのようなことのメリットは、ケーシング内部におけるディーゼルエンジンの排ガスの拡散がより一層十分になり、そして洗浄水が完全に重力作用を利用して流動し、余分の圧力を加えずにその流動を維持できるようになる。そうすると、洗浄水進水口を介してケーシングに進入した洗浄水が上から下に向けてケーシング内部を便利に貫通するように、重力方向において洗浄水進水口を洗浄水排水口より高く設置することができる。排ガス進入口を介してケーシングに進入した排ガスが下から上に向けてケーシング内部を便利に貫通するように、重力方向において排ガス進入口を排ガス排出口より低く設置することができる。そうすれば、洗浄水と排ガスとが逆方向に接触可能になったため、その接触もさらに充分になる。
【００３０】
洗浄水と排ガスとの接触をさらに充分にするため、別途発想によりケーシングに進入した洗浄水がケーシングにおいて散布程度を改良できる。例えば、１つの、または複数の多孔質のスプレー部品によって組み合わせた噴水器を設置できる。これによって、ケーシング内部の上遊に均一に配布し、ケーシングの横断面に均一に噴水されるように洗浄水をケーシング内部全体に均一に吹き入れる。従って、本発明が提供した方法は、ケーシング内部に進入した洗浄水を散布させるステップを含む。本発明が提供した装置におけるケーシングには、さらにケーシング内部に進入した洗浄水を散布させる部品、例えば噴水器が設置される。
【００３１】
１つのより好ましい実施例では、洗浄水が排ガス進入口を経由せずにディーゼルエンジンの排ガス排出口に進入するために、重力方向において洗浄水排水口を排ガス進入口より低く設置することができる。これによって、ケーシング底部に流出または流下した洗浄水の液面が排ガス進入口の位置まで到着する前に、洗浄水がすでに洗浄水排水口を介して排出してしまう。
【００３２】
また、ケーシング底部には水密を設置してもよい。即ち洗浄水の液面が洗浄水排水口より高く、排ガス進入口より低くさせることによって、排ガスが洗浄水排水口からの流出ができなくなる。さらに水密の設置により、水密の液面が各方向に向けて傾斜する角度は２２．５度までなっても、洗浄水を排ガス進入口に進入できないようにさせる。
【００３３】
１つのより好ましい実施例では、排ガス進入口がケーシングの側面の下部に位置し、排ガス排出口がケーシングの頂部に位置し、排ガスを直接に空気に排出するように排ガス排出口が煙突と連介してもよい。洗浄水進水口がケーシングの側面の上部に位置し、洗浄水出水口がケーシングの側面の下部に位置する。なお、重力方向において洗浄水排水口を排ガス進入口より低い。１つの最も好ましい実施例では、排ガス進入口がケーシングの底部に位置し、排ガス排出口がケーシングの頂部に位置し、そうすれば排ガス進入口がディーゼルエンジンの排ガスパイプと連介して、排ガス排出口が煙突と連介して排ガスを直接に空気に排出することができる。
【００３４】
通常、船舶ディーゼルエンジンから排出した排ガスの温度が５００℃くらいに達し、洗浄水としては、例えば海水のＳＯ２吸収効果から言えば、温度が低くなれる次第その吸収率が高くなるはずである。従って、洗浄水を利用してＳＯ２を吸収する前に、排ガスの温度を降下させることはＳＯ２吸収効率の向上に役を立てる。故に、本発明が提供した方法には、さらに排ガスと洗浄水とを互いに接触することによって排ガスを冷却させるステップを含む。本発明が提供した方法では、洗浄水が上から下へ流下して、高温なる排ガスと逆方向に接触するため、洗浄水自体がすでに冷却の役割を演じる。本発明が提供した装置には、さらに排ガスを冷却させる可能な部品を含む。前記部品はケーシング本体であってもよい。例えばケーシングにおいて、洗浄水が高温なる排ガスと互いに接触して高温なる排ガスを冷却させる。ディーゼルエンジンの高温なる排ガスがケーシング内部に進入する前に冷却させるように、前記部品はさらに別途冷却措置を加えてもよい。例えば、ディーゼルエンジンの排ガス排出通路に冷却導管または冷却ひれを装着する。前記冷却導管、冷却ひれ、噴水部品は耐高温材料で作製してもよい。
【００３５】
本発明の１つの好ましい具体実施例では、本発明が提供した方法と装置におけるケーシングには、さらに互いに隙間が形成し得るフィラーが充填されるため、フィラー層が形成される。これによって、洗浄水とディーゼルエンジン排ガスとがより一層十分に接触してＳＯ２吸収効率をさらに向上させることができる。ケーシングに互いに隙間が形成し得るフィラーを充填することは、ケーシングにおいて大量の隙間を有するフィラー層を形成させる。フィラー層はケーシング内の少なくとも部分空間において液体と気体が通過できる大量の隙間を形成させた。これによって、洗浄水と排ガスがフィラーの間の隙間を分散通過しなければならないため、それらの隙間において十分な接触を果たせたので、より多いＳＯｘを吸収する目的が達成される。
【００３６】
ケーシングにおいてフィラーを充填したことにより、フィラー層の下部が同じように高温なる排ガスを冷却する役割を果たせる。洗浄水、つまり冷却水がフィラーの間の隙間において高温なる排ガスと接触して、排ガスの温度を素早く降下できる。そして、フィラー層の上部より冷却された排ガスの中のＳＯ２を大量に吸収してしまう。これによって、フィラー層に発生されるの、洗浄水と排ガスとの相互作用が排ガスを冷却する一方のみでなく、他方ＳＯ２を吸収する役割も果たす。洗浄水がＳＯ２を吸収した後酸性を呈したため、フィラーが酸性腐食に耐えられる材料、例えばプラスチック、セラミクスなどを採用することは好ましい。その場合、フィラー層の下部のフィラーが高温に耐えられる材料、例えばセラミクス材料を採用することは好ましい。フィラー層の上部に位置されるフィラーが高分子材料、例えばポリプロピレン、エチレンまたはＡＢＳエンジニアリングプラスチックなどを採用することは好ましい。ケーシング本体も酸性腐食に耐えられる材料で作製する。
【００３７】
本発明が提供したディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる方法または装置のもう１つの主な原理は、高温なる排ガスを素早く冷却することによって、吸収性とリアクタンス性両方の消音機能を向上すると同時に、さらに火花を徹底的に消すことに役を立てる。
【００３８】
音声消去の原理から言えば、消音器は、それぞれ音響の吸収性とリアクタンス性を利用するものがあり、または吸収・リアクタンス複合式などの異なる類型のものがある。吸収消音器が主として多孔質の音響吸収材料で騒音を低減する。音波が吸収消音器に入った際、一部の音響エネルギーが多孔質の音響吸収材料の孔隙間において摩擦されて熱能に変身してから損失してしまうため、消音器を通過する音波を減衰させる。吸収消音器が中、高周波数の騒音に対して消去効果がよく、低周波数の騒音に対してその消去機能が比較的弱い。リアクタンス消音器が急峻な界面構造を有する管とチャンバによって構成し、管路断面の急峻な拡延または収縮により、管路に沿って伝播するいくつの周波数の音波を急峻などころにおいて音源方向に向けて反射させて、音声消去の目的を達成する。リアクタンス消音器が低、中周波数の騒音に対して比較的適用されるが、高周波数の騒音に対して消去効果が比較的弱い。吸収構造とリアクタンス構造を一定の形で組み合わせれば、吸収・リアクタンス消音機能をともに兼有した複合消音器を構成できる。
【００３９】
理想な消音効果を実現するため、以下の手段がともに消音効果の向上に役を立てる。１）気流方向を複数次に変動する。２）気流を前に収縮後ろ拡延する断面を繰り返して通過させる。３）気流を細かくまで分流して且つ複数の平滑ではない平面に沿って流動する。
４）気流を冷却させる。
【００４０】
ディーゼルエンジンの排ガスを１つのケーシングの排ガス進入口を介してケーシングの内部を進入させ、排ガス進入口からケーシングの内部までの切断面が急遽拡延するように形成して、音声消去の役割を果たすことができる。
【００４１】
ここで言うディーゼルエンジンの排ガスがディーゼルエンジンから排出したの、また消音処理をしていないものであってもよい。特に船舶ディーゼルエンジンから排出したの、消音処理をしていない排ガスを指す。さらにここで言うディーゼルエンジンの排ガスが火花を伴っているものであってもよい。ディーゼルエンジンから排出した排ガスがケーシングに直接進入でき、即ちディーゼルエンジンの排ガス門からケーシングまでの管路に他の消音器が設けられない。ディーゼルエンジンから排出した排ガスがケーシングにより処理を行った後空気に直接排出することができる。言い換えれば、ケーシングの排ガス排出口から煙突の出口までの間に他の消音器が設けられない。好ましくは、ディーゼルエンジンから排出した排ガスをケーシングに直接進入させて、ケーシングにより処理を行った後空気に直接排出する。ケーシングを船舶ディーゼルエンジンの排ガス通路に装着すれば、消音器を取り代わる形でディーゼルエンジンの排ガス通路に装着すればよい。例えば船舶従来の消音器位置にケーシングを装着して、また従来の消音器を取り代わる。
【００４２】
ここで、本発明が提供した方法と装置では、少なくともリアクタンス性消音原理を採用した。リアクタンス消音器が急峻な界面構造を有する管とチャンバによって構成し、管路断面の急峻な拡延または収縮により、管路に沿って伝播するいくつの周波数の音波を急峻などころにおいて音源方向に向けて反射させて、音声消去の目的を達成する。本発明が提供した方法と装置では、排ガス進入口からケーシングの内部までの切断面が急遽拡延するように形成し、ここで言う切断面の急遽拡延とは、リアクタンス性消音原理を採用することにより排ガス騒音を低減させることと指す。
【００４３】
もしケーシングを規則な形状で、例えば円筒形などで作製すれば、本発明者のテストによれば、排ガス進入口の横断面積がケーシングの横断面積の０．０５〜０．５倍になった場合、消音効果が非常によい。従って、１つの好ましい実施例では、ガス進入口の横断面積がケーシングの横断面積の０．０５〜０．５倍になった。さらに発明者が、ケーシングの容積がディーゼルエンジンの排ガス量の３〜３０倍になった場合、該装置の消音効果が非常によい。従って、１つのさらに好ましい実施例では、ケーシングの容積がディーゼルエンジンの排ガス量の３〜３０倍になった。
【００４４】
従来の消音器と比べれば、本発明が提供した方法と装置では、さらにリアクタンス性消音効果を向上できる。その原理は、ディーゼルエンジンの排ガスと洗浄水とを互いに接触するため、洗浄水が同時に冷却水である（例えば自然環境における海水の採用）場合、ディーゼルエンジンの排ガスがケーシング内において素早く冷却され、消音の原理によれば、冷却が消音効果をさらに向上できる。これは、本発明の技術手段では排ガスの体積を大幅に縮小して、排ガス回路の断面の拡大倍率を増加することと同じ効果になった。言い換えれば、大きな拡大倍率が必要になり、しかも従来技術で空間の制限を受けて実現に難しくなった場合、本発明が提供した方法と装置こそは消音効果を非常にうまく実現できる
【００４５】
もしケーシングにおいて互いに孔隙間が形成できるフィラーを充填すれば、さらに消音効果を向上できる。フィラーがあった場合、該装置を１つの吸収消音器に変身させた。排ガスがフィラーに進入した際、一部の音響エネルギーが多孔質の音響吸収材料の孔隙間において摩擦されて熱能に変身してから損失してしまうため、消音器を通過する音波を減衰させる。さらに発明者は、洗浄水と排ガス気流とが大面積に渡って接触することが消音に役に立つのを発見した。
【００４６】
故に、本発明は、吸収性とリアクタンス性両方の消音特長を兼有した吸収性とリアクタンス性の複合式消音に属する。さらに、本発明では、何百℃の高温なる排ガスを十何℃まで冷却したため、同時に吸収性とリアクタンス性両方の消音効果を強める冷却拡張結果を生成した。本発明の吸収性消音では例えフィラーなどの材料で形成した大量の孔隙間を利用できる。排ガスは、冷却されるためその体積が収縮し且つ流速が降下になり、大量の孔隙間を流下して生じた抗力がさらに大きな幅で降下したため、より多くのフィラーを使用して、より多く、長く、規則ではなくの孔隙間を構成できる。これによって、本発明における気流方向変動の回数、気流の前収縮、後拡大する断面の重複回数、気流を細かく分流した数量、また通路の平滑ではない面積の形成などが、すべて従来の消音器の技術手段のレベルより若干高くさせる。一方、本発明におけるリアクタンス性消音は排ガス進入口からケーシング内部までの断面拡延によって実現したが、本発明の手段では排ガス容積を大幅に縮小して、排ガス通路の断面の拡大倍率を増加することと同じ効果になったため、さらにリアクタンス性消音効果を向上した。
【００４７】
排ガスを冷却することのみで消音効果を実現できるため、本発明ではさらにディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる第２方法を提供する。前記方法は、Ａ）ディーゼルエンジンから排出した排ガスを１つのケーシングの排ガス進入口を介してケーシングの内部を進入させるステップと、Ｂ）ＳＯ２を吸収できる洗浄水を前記ケーシングの洗浄水進水口から進入させ、且つケーシング内部の排ガスと洗浄水とを互いに接触してから、ケーシングの洗浄水出水口より洗浄水を排出するステップと、Ｃ）排ガスをケーシングの排ガス排出口を介して排出するステップと、を含む。また、前記方法がさらに排ガスと洗浄水とを互いに接触することより排ガスを冷却させるステップを含む。
【００４８】
本発明ではさらにディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる第２装置を提供する。前記装置はケーシングを含み、前記ケーシングに、洗浄水をケーシング内部に進入させる洗浄水進水口と洗浄水を前記ケーシングから排出させる洗浄水出水口が設置され、さらに前記ケーシングに、排ガスを前記ケーシング内部に進入させる排ガス進入口と排ガスを前記ケーシングから排出するための排ガス排出口が設置されており、前記洗浄水進水口、前記洗浄水出水口、前記排ガス進入口、前記排ガス排出口は、前記洗浄水と前記排ガスとが前記ケーシングの内部において互いに接触させるように配置される。
【００４９】
本発明ではさらにディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる、ディーゼルエンジンの排ガス通路を含む第２システムを提供する。前記システムはさらに、前記ディーゼルエンジンの排ガス通路内に装着されるディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる第２装置を含む。
【００５０】
ディーゼルエンジンの排ガスと洗浄水（冷却水）とを互いに接触することはディーゼルエンジンの排ガスにおける火花を除去できる。故に、本発明ではさらに１つのディーゼルエンジンの排ガスにおける火花を除去するための方法を提供する。前記方法は、Ａ）ディーゼルエンジンから排出した排ガスを１つのケーシングの排ガス進入口を介してケーシングの内部を進入させ、排ガス進入口からケーシングの内部までの切断面が急遽拡延するように形成するステップと、Ｂ）ＳＯ２を吸収できる洗浄水をケーシングの洗浄水進水口から進入させ、且つケーシング内部の排ガスと洗浄水とを互いに接触してから、ケーシングの洗浄水出水口より洗浄水を排出するステップと、Ｃ）排ガスをケーシングの排ガス排出口を介して排出するステップと、を含む。本発明ではさらにもう１つのディーゼルエンジンの排ガスにおける火花を除去するための方法を提供する。前記方法は、Ａ）ディーゼルエンジンから排出した排ガスを１つのケーシングの排ガス進入口を介してケーシングの内部を進入させるステップと、Ｂ）ＳＯ２を吸収できる洗浄水をケーシングの洗浄水進水口から進入させ、且つケーシング内部の排ガスと洗浄水とを互いに接触してから、ケーシングの洗浄水出水口より洗浄水を排出するステップと、Ｃ）排ガスをケーシングの排ガス排出口を介して排出するステップと、を含む。また、前記方法がさらに排ガスと洗浄水とを互いに接触することより排ガスを冷却させるステップを含む。
【００５１】
本発明ではさらにもう１つのディーゼルエンジンの排ガスにおける火花を除去するための装置を提供する。前記方法はケーシングを含み、前記ケーシングに、洗浄水をケーシング内部に進入させる洗浄水進水口と洗浄水を前記ケーシングから排出させる洗浄水出水口が設置され、さらに前記ケーシングに、排ガスを前記ケーシング内部に進入させる排ガス進入口と排ガスを前記ケーシングから排出するための排ガス排出口が設置されており、前記洗浄水進水口、前記洗浄水出水口、前記排ガス進入口、前記排ガス排出口は、前記洗浄水と前記排ガスとが前記ケーシングの内部において互いに接触させるように配置される。
【００５２】
本発明ではさらにディーゼルエンジンの排ガスにおける火花を除去するための、ディーゼルエンジンの排ガス通路を含むシステムを提供する。前記システムはさらに、前記ディーゼルエンジンの排ガス通路内に装着されるディーゼルエンジンの排ガスにおける火花を除去するための装置を含む。
【００５３】
上述した原理に基づいて、本発明が提供したディーゼルエンジンの排ガスにおける火花を除去するための方法、装置とシステムはさらにＳＯ２浄化、消音と省エネの役割を果たす。
【００５４】
本発明が提供したディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる方法または装置のもう１つの主な原理は、洗浄水と高温なる排ガスとを互いに接触することによって、廃熱回収または省エネの目的を達成することである。ここで洗浄水が同時に冷却水になる。
【００５５】
ディーゼルエンジンの排ガスの熱量を吸収した洗浄水を熱量利用装置に搬送して直接利用できる、例えば、ある化学材料を搬送する船舶において、その化学材料を所定温度まで保存する必要があるため、熱量を吸収した洗浄水を直接利用すればよい。またディーゼルエンジンの排ガスの熱量を吸収した洗浄水を熱交換器に搬送して、その熱量を別種の流体に転送してから利用する。
【００５６】
故に、本発明が提供した方法はさらに排ガスの熱量を吸収した洗浄水を熱量利用装置または熱交換器に搬送するステップを含んでもよい。本発明が提供したシステムにはさらに熱量利用装置または熱交換器、及びケーシングにおける流体を熱量利用装置または熱交換器に搬送する管路を含んでもよい。ここで言う熱量利用装置は熱量を直接利用できる装置と指す。例えば上述の化学材料の温度保持装置。洗浄水排水口が洗浄水排水パイプと連通し、熱量利用装置または熱交換器が洗浄水排水パイプに装着する場合、洗浄水排水パイプはここで言うケーシングにおける流体（即ち高温なる排ガスの熱量を吸収した洗浄水である）を熱量利用装置または熱交換器に搬送する管路である。
【００５７】
本発明が提供した方法と装置またはシステムは、もっと多様化の熱エネルギーの利用方法を提供するように、さらに熱蒸気のみでなく、熱水も生成できるように設計されてもよい。その時に、高温なる蒸気と低温なる熱水が異なる熱量利用装置または熱交換器に搬送される。このような場合、熱水を形成した洗浄水が第１冷却水になり、高温なる排ガスと直接接触されており、熱蒸気を生成した冷却水が第２冷却水になり、管路中に密閉されて、高温なる排ガスと間接接触される。第２冷却水を密閉する管路は重力方向において、洗浄水進水口の下遊に位置される。もしケーシング内にフィラーが配置されるとすれば、第２冷却水を密閉する管路は重力方向において、フィラー層の下遊に位置される。故に、本発明が提供した方法は、さらにケーシングに進入した排ガスとケーシング内部において管路中に密閉される第２冷却水との熱交換を発生させて、且つ管路内に生成した熱水または熱蒸気を第２熱量利用装置または第２熱交換器に搬送するステップを含む。
【００５８】
本発明が提供した装置のケーシング内部にさらに冷却管路を設置してもよく、冷却管路の入り口と出口がケーシング外部と連通する。これによって、使用中に第２冷却水を冷却管路の入り口を介してケーシング内部に進入させて、高温なる排ガスと熱交換を発生し、生じた蒸気が冷却管路の出口を介して排出して利用される。
【００５９】
本発明が提供したシステムには、第１熱量利用装置または第１熱交換器と、またケーシング内部における流体を前記第１熱量利用装置または第１熱交換器までに搬送する管路を含んでもよい。さらに、本発明が提供したシステムには、第２熱量利用装置または第２熱交換器と、またケーシング内部における流体を前記第２熱量利用装置または第２熱交換器までに搬送する管路を含んでもよい。これによって、高温なる排ガスの熱量を吸収した洗浄水及び生成した高温なる蒸気がそれぞれ利用可能になる。
【００６０】
廃熱を回収する時、本発明が提供した方法、装置またはシステムは、さらに洗浄水進水口のどころの進水流量を変換することによって生成した熱水の温度を調整できる。洗浄水進水口の流量が多ければ多くほど、所定時間にケーシング内部に進入した洗浄水の水量も多いと同時に、高温なる排ガスと熱交換を行った後、生成した熱水の温度もより低くなる。逆にも同一である。故に、洗浄水進水口の進水流量を変換することによって生成した熱水の温度を調整できる。従って、本発明が提供した方法は、さらにケーシングに進入した洗浄水の流量を調整するステップを含む。本発明が提供した装置は、さらに洗浄水の進水流量を調整できる部品を含んでもよい、例えば洗浄水の進水管路に設置する調整弁または流速調整ポンプである。
【００６１】
ケーシングに互いに隙間が形成し得るフィラーを充填すれば、洗浄水とディーゼルエンジンの排ガスとをもっと十分に接触できて、廃熱回収をもっと十分にさせる。
【００６２】
もし環境の中の海水を利用して浄化を行うならば、本発明が提供した方法は、さらに天然水体のうちの海水をケーシングに搬送するステップを含んでもよい。本発明が提供したシステムは、さらに天然水体のうちの海水をケーシングに搬送する装置を含んでもよく、例えばポンプを装着した洗浄水進水管路。洗浄水進水管路が洗浄水進水口と連通し、且つ天然水体としての海水と連通する。本発明が提供したシステムは、さらにケーシング内部の液体を天然水体に排出する装置を含んでもよく、例えば洗浄水排水管路。洗浄水排水管路が洗浄水出水口と連通し、且つ天然水体としての海水と連通する。これによって、船舶またはその他の海上プラットフォームの所在する自然環境における海水が直接に汲み込まれる。また、自然環境から汲み込まれた海水をまずディーゼルエンジンの冷却水とし、そして該ディーゼルエンジン冷却水を本発明が提供した装置に搬送して利用を行う。従って、本発明が提供した方法は、さらにディーゼルエンジン冷却水としての海水を前記ケーシングに搬送するステップを含む。本発明が提供したシステムは、さらにディーゼルエンジン冷却水を前記ケーシングに搬送できる装置を含む。そして、洗浄水の進水流量を調整するため、本発明が提供したシステムは、さらに洗浄水の進水流量を調整できる装置、例えば洗浄水の進水管路に設置する調整弁または流速調整ポンプを含む。環境に優しいニーズを応えるため、洗浄水排水パイプにおいてさらにＳＯ２を吸収する海水のｐＨ値を上昇させる装置を装着してもよいし、これで吸収した海水のｐＨ値を上昇させた後、海に排出してしまう。
【００６３】
本発明が提供したディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる方法または装置は、さらに船舶のＮＯｘ浄化のために空間を提供することができる。
【００６４】
従来のＮＯｘ浄化技術は主としてＳＣＲ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）技術であり、つまり選択的触媒還元技術である。ＳＣＲ技術の活用温度エリアが通常３５０℃より高くと要求されており、陸上の車両に載せて応用する場合、基本的に消音器と一体化する形で空間不足問題を解決していく。但し船舶にて応用する場合、空間位置不足の困難が非常に目立ち、もしＳＣＲ装置が消音器を一体化すれば、船舶用廃熱ボイラーの裏に位置されるため、その排ガスガスの温度が常に３５０℃未満になる故に、ＳＣＲ装置の稼動に不利であり、でも、ＳＣＲ装置が消音器を一体化しない場合、ディーゼルエンジンの排ガス通路上に余分な空間が殆どなかった。
【００６５】
本発明の方法は、従来の廃熱回収手段を全部、または部分的に取り代わって、従来の廃熱回収手段の必要な空間を節約、または縮小することができるため、ＳＣＲ装置が従来の廃熱回収手段が占めた元来の位置に位置されても結構である。その場合、ＳＣＲ装置の入り口の排ガス温度が３５０〜５００℃にあるため、ＳＣＲ技術の活用温度エリアの要求を満足できて、ＮＯｘ浄化に有利である。ＳＣＲ装置自体に関わる設計は現有技術に属する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施例におけるディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音に用いられる装置の見取り図である。
【００６７】
【図２】本発明の第１実施例におけるディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音に用いられるシステムの見取り図である。
【００６８】
【図３】本発明の第２実施例におけるディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音に用いられる装置の見取り図である。
【００６９】
【図４】本発明の第３実施例におけるディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音に用いられる装置の見取り図である。
【００７０】
【図５】本発明の第３実施例におけるディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音に用いられるシステムの見取り図である。
【００７１】
【図６】本発明の第４実施例におけるディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音に用いられる装置の見取り図である。
【発明を実施するための形態】
【００７２】
図１と図２は本発明の第１実施例におけるディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音に用いられる装置とシステムを開示している。
【００７３】
図１に示すように、当該実施例中のディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音に用いられる装置はケーシング６と、ケーシング６上には洗浄水進水口１１と洗浄水出水口１２とが設置される。その中で、洗浄水進水口１１はケーシングの側面上部に位置し、洗浄水出水口１２はケーシングの側面下部に位置する。重力の作用下においては、洗浄水進水口１１からケーシングに入る海水は上から下に向って通過し、且つ洗浄水出水口１２を介して排出される。
【００７４】
ケーシングはさらに排ガス進入パイプ８と排ガス排出口１０とが設置される。その中で、排ガス進入パイプ８はケーシングの内部へ伸入し、伸入するケーシング内部のパイプ開口は即ち排ガス進入口７である。排ガス進入口７はケーシングの底部に位置し、排ガス排出口１０はケーシングの頂部に位置する。排ガス進入口７からケーシングに入る排ガスはケーシング内部において下から上へと通過し、且つ排ガス排出口１０から排出される。
【００７５】
その中で、ケーシング底部に流下または落下した洗浄水が排ガス進入口７を介して排ガス進入パイプ８に進入しないように、洗浄水出水口１２は重力方向上において排ガス進入口７の下方に位置される。
【００７６】
ケーシング内部にはまた互いに隙間が形成し得るフィラーが充填されており、フィラー層１３を形成する。フィラー層１３の上方には噴水器１４が設置されている。
【００７７】
そのほか、洗浄水が排ガス進入口７から排ガス進入パイプ８に進入するのを防止するため、排ガス進入口７とフィラー層１３との間にはまた止水板１６が設置されている。止水板１６は排ガス進入口７の真上に位置し、重力方向において上から下への液体を完全に遮断し、液体を排ガス進入口７に進入させない。止水板１６の上平面のエッジ部分は中央部分より低く、止水板に流れ着いたまたは落ちた洗浄水がケーシング底部にさらに流れ着くまたは落ちるのを助け、これはさらに洗浄水が排ガス進入口７に入るのを防ぐ。
【００７８】
図１と図２に示すように、使用時には、当該実施例中のディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音に用いられる装置５を船舶ディーゼルエンジンの排ガス通路中に取り付けることができ、当該装置とディーゼルエンジンの排ガス通路が共にディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられるシステムを構成する。具体的には、ディーゼルエンジンの排ガス浄化及び消音に用いられる装置５を現行の船舶の消音器位置に取り付け、併せて元来の消音器と廃熱ボイラーに取り替わる。排ガス進入パイプ８とディーゼルエンジン排ガスパイプ２が連通し、煙突４と排ガス排出口１０とが連通される。船舶ディーゼルエンジン排ガス通路中はまた脱硝設備３（ＳＣＲ装置）が取り付けられており、脱硝設備３はディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音の装置５の上遊に位置する。他に、本実施例における排ガス浄化システムはまた洗浄水進水パイプ１８、洗浄水排水パイプ１９、ポンプ２０、調整弁２１、熱交換器２２、熱量利用装置２３、酸除去装置２５と、を含む。その中で、洗浄水進水パイプ１８はディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音の装置５に用いられ、洗浄水排水パイプ１９は洗浄水（即ち、海水）の流動回路を構成し、熱交換器２２は洗浄水排水パイプ１９中に取り付けられ、高温洗浄水中の熱量を別の流体に転送するのに用いられ、その後熱量利用装置２３まで搬送して利用する。酸除去装置２５は洗浄水排水パイプ１９中に取り付けられ、洗浄水のｐＨ値を上昇させ海域に排出しやすくするのに用いられる。ここでは、酸除去装置２５は即ち、ＳＯ２を吸収する海水のｐＨ値を上昇させることができる設備であり、その具体的な実施方法は現行技術においてすでに記述した。
【００７９】
以下の方法によって本実施例の装置とシステムを使用する。船舶が海洋中で航行する際、ディーゼルエンジンが仕事をしてＳＯ２とＮＯＸを含む高温排ガス（約５００℃前後）を発生し、ディーゼルエンジン排ガスパイプを介して排出し、まず脱硝設備を介してＮＯＸを除去し、そして排ガス進入パイプを介してディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音に用いられる装置のケーシングに進入し、洗浄水進水パイプは所在の自然水体中から直接海水を抽出し、ポンプの搬送を介してケーシングに進入する。排ガスは圧力の放出と自然拡散の作用下で、ケーシングの内部において下から上へと流過し、海水の重力の作用下で、ケーシングの内部で上から下へと流下する。高温の排ガスはまずフィラー層に進入する前、まず海水と相互接触してある程度冷却される。その後排ガスはフィラー層に進入し、フィラー層の下部で迅速に冷却される。フィラー層の上部において海水により排ガス中のＳＯ２を吸収する。冷却され且つＳＯ２浄化後の排ガス（フィラー層を通過した後は約３０℃前後）は煙突を介して大気中に排出され、この時低温の排ガス中では、すでに火花が完全になくなっている。ＳＯ２と熱量を吸収した海水は洗浄水出水口から排出され、洗浄水排水パイプを介して熱交換器を経由して、その後再び酸除去装置を経て海水のｐＨ値を高めた後海に流れ入る。熱交換器中で熱量を吸収した別の流体は熱量利用装置に搬送されて利用される。
【００８０】
本実施例は吸収性とリアクタンス性の複合型消音に属し、吸収性とリアクタンス性両方の消音特性を兼ね備える。本実施例が数百℃の高温排ガスを数十℃まで冷却するため、同時に吸収性とリアクタンス性の消音効果を増強する冷却拡張効果が発生した。それ故、現行技術の消音器に比べてよりよい消音と火花を消滅させる効果を有する。
【００８１】
１つの万トン級の航行中オイルタンカーに該実施例におけるディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音のシステムを増設する場合、そのメイン推進力となるディーゼルエンジンの排ガス量Ｐ＝３３６リッターである。排ガス通路経路の空間条件に依拠すれば、ディーゼルエンジン排ガス量の３から３０倍の範囲内でケーシングの容積を選ぶ。例えば、排ガス進入パイプ８のサイズから（排ガス進入パイプの横断面面積は０．３ｍ２）、０．０５から０．５倍に従いケーシング横断面積を選択すると、ケーシングの容積は５．３ｍ３を選出し、横断面積は１．８ｍ２を選べばよい。フィラー層上部のフィラー材質はプラスチックで、テラレットリングの形状を採用しており、または良く見られるポールリングを採用しても良い。フィラー層下部のフィラー材質はセラミックスで、インタロックスサドルリングを採用しており、良く見られるほかの形を採用してもよい。ディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音に用いられる装置はメイン推進力のディーゼルエンジン排ガス通路中に取り付けられるため、該排気通路中において消音器またはＳＯ２洗浄器を別途再度配置しない。即ち、本ディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音装置の入口の排ガスは、専門的な消音処理を経なかったディーゼルの排ガスから来るもので、浄化と消音を経た排ガス煙突は直接大気に排出される。ディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音に用いられる装置に向け搬送される洗浄水はポンプにより海水から掬い取れ、洗浄水量は２０〜１００ｍ３／ｈにコントロールされる。本実施例において排水は環境保護基準の許可する酸アルカリ値に達した後船舶から海の中に排出される。
【００８２】
申請者のテストによれば、上記オイルタンカーにおいて当該実施例を実施した後、船舶の排出した騒音は２７ｄｂ減少し、ＳＯ２の排出も９９％減少し、ＮＯＸの排出も８０％減少した。より重要なのは、煙突の火花現象は徹底的に根絶され、当該オイルタンカーの航行安全性能が大幅に上昇した。
【００８３】
図３は本発明の第２実施例におけるディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音に用いられる装置を開示している。
【００８４】
第１実施例においてディーゼルエンジン排ガス浄化及び消音に用いられる装置と異なるのは、当該実施例のディーゼルエンジン排ガス浄化及び消音に用いられる装置の排ガス進入口７はケーシング６の側面下部に位置し、重力方向上において、排ガス進入口７の位置は洗浄水出水口１２の位置より高い。この状況下で、ディーゼルエンジン排ガス通路は排ガス進入パイプ８を介してケーシングの側面と相互に連通する。排ガスはケーシングの側面から進入するため、止水板を必要としない。本実施例の洗浄水はエンジンの冷却水を重複利用する。
【００８５】
ディーゼルエンジン排ガス通路と装置のケーシングの側面は互いに連通している。本実施例中において、ディーゼルエンジン排ガス量Ｐ＝３３リットルで、ケーシング容積は０．２ｍ３、横断面積は０．３ｍ２、排ガス進入パイプの横断面積は０．０６ｍ２である。
【００８６】
図４と図５は本発明の第３実施例におけるディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音に用いられる装置とシステムを開示している。
【００８７】
第１実施例中においてディーゼルエンジン排ガス浄化及び消音に用いられる装置と異なるのは、当該実施例のディーゼルエンジン排ガス浄化及び消音に用いられる装置のケーシング中にまた冷却管路１７が設置されており、即ち、第２冷却水を封装するパイプである。冷却管路１７は止水板１６の下方に位置し、洗浄水が冷却管路１７上を濡らすことがないようにする。このようにすれば、高温なる蒸気を生成できる。冷却管路１７の入り口と出口はそれぞれケーシング６の外部に延伸し、入り口は重力方向上において出口より高い。当該装置を取り付ける際、入り口と出口とを搬送流体のパイプに連接する。当該実施例の変化から、冷却管路１７の入り口と出口もまたケーシング６の壁上に位置できる。使用時は、第２冷却水を冷却管路１７の入り口から進入させ、高温の排ガスと熱交換を発生した後蒸気を形成し、その後冷却管路１７の出口から排出して利用される。そのほか、噴水器１４の上方にはまた霧除去器１５が設置されており、排ガス中の洗浄により混連した水霧を除去するのに用いられる。
【００８８】
図４、図５に示されたように、使用時は、当該実施例中のディーゼルエンジン排ガスに用いられる浄化及び消音の装置５を船舶ディーゼル排ガス通路中に取り付けることができ、当該装置とディーゼルエンジン排ガス通路は共にディーゼルエンジン排ガス浄化及び消音に用いられるシステムを構成する。当該システムは熱交換器２２（即ち、第一熱交換器）と熱量利用装置２３を含むほか、また第２熱量利用装置２４と、冷却パイプ内の流体（即ち、第２冷却水）を第２熱量利用装置２４の通路に搬送できる管路を含む。当該装置中で形成された蒸気は第２熱量利用装置２４まで搬送されて直接利用される。
【００８９】
図６は本発明の第４実施例におけるディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音に用いられる装置を開示している。
【００９０】
第３の実施例におけるディーゼルエンジン排ガスの浄化及び消音に用いられる装置と異なるのは、当該実施例のディーゼルエンジン排ガス浄化及び消音の装置におけるケーシングの内部にさらに第２排ガス進入口９が設置され、第２排ガス進入口９は重力方向上において洗浄水出水口１２より高く、冷却管路１７は排ガス進入口７と第２排ガス進入口９との間に位置する。
【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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【国際調査報告】
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