(57)【要約】【課題】  ディーゼルエンジンにおける排出ガス中のカーボン粉塵の除去及び排出ガスの弱酸性化に有効な浄化装置を提供すること。【解決手段】  ディーゼルエンジンからの排出ガスの流入口を備えたタンク本体１２内にサイクロン１５を設け、該サイクロンにタンク本体内を通過する排出ガスを冷却する冷却手段を設け、ノズル２６から微細水滴をタンク本体内に噴出させる水滴発生手段２５を設けてなる第１タンク１０と、鋳鉄材料よりなるカール形状の吸着フィルタ材ｆが充填された第２タンク３０とからなり、第１タンクとディーゼルエンジンの排気口とを直列に接続すると共にサイクロンの排気側を第２タンクの流入口に連結し、排出ガスが吸着フィルタ材との化学反応作用により弱酸性化され、かつ、含有するカーボン粉塵及び臭気を除去されて第２タンク３０の排出口４１から大気に放出されるように構成した。【選択図】  図１
2005083349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機に用いられるディーゼルエンジンの排出ガス中のカーボン粉塵、油分及び臭気を除去するために当該ディーゼルエンジンの排気口側に設けられる浄化装置であって、
前記排出ガスの流入口を備えたタンク本体内に、底部に向かってラッパ形状に拡がるように形成されたサイクロンを設けると共に該タンク本体内を通過する排出ガスを冷却する冷却手段を該サイクロンに設け、前記タンク本体の天部に配設したノズルから微細水滴を当該タンク本体内に噴出させる水滴発生手段を設けてなる第１タンクと、鋳鉄材料よりなるカール形状の吸着フィルタ材が充填された第２タンクとからなり、第１タンクと前記ディーゼルエンジンの排気口とを直列に接続すると共に前記サイクロンの排気側を第２タンクの流入口に連結し、前記排出ガスが前記吸着フィルタ材との化学反応作用により弱酸性化され、かつ、含有するカーボン粉塵及び臭気を除去されて第２タンクの排出口から大気に放出されるように構成したことを特徴とするディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化装置。
【請求項２】
発電機に用いられるディーゼルエンジンの排出ガス中のカーボン粉塵、油分及び臭気を除去するために当該ディーゼルエンジンの排気口側に設けられる浄化装置であって、
前記排出ガスの流入口を備えたタンク本体内に、底部に向かってラッパ形状に拡がるように形成されたサイクロンを設け、前記タンク本体の天部に配設したノズルから微細水滴を当該タンク本体内に噴出させる水滴発生手段を設けてなる第１タンクと、鋳鉄材料よりなるカール形状の吸着フィルタ材が充填された第２タンクとからなり、第１タンクと前記ディーゼルエンジンの排気口とを直列に接続すると共に前記サイクロンの排気側を第２タンクの流入口に連結し、前記排出ガスが前記吸着フィルタ材との化学反応作用により弱酸性化され、かつ、含有するカーボン粉塵及び臭気を除去されて第２タンクの排出口から大気に放出されるように構成したことを特徴とするディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化装置。
【請求項３】
前記第１タンクのタンク本体の周壁部に、前記排出ガスを冷却する冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化装置。
【請求項４】
発電機に用いられるディーゼルエンジンの排出ガス中のカーボン粉塵、油分及び臭気を除去するために当該ディーゼルエンジンの排気口側に設けられる浄化装置であって、
ノズルから微細水滴を管内に噴出させる水滴発生手段を設けた排気管と、鋳鉄材料よりなるカール形状の吸着フィルタ材が充填されたタンクとからなり、前記ディーゼルエンジンの排気口と該排気管とを直列に接続すると共に該排気管の排気側を該タンクの流入口に連結し、前記排出ガスが前記吸着フィルタ材との化学反応作用により弱酸性化され、かつ、含有するカーボン粉塵及び臭気を除去されて前記タンクの排出口から大気に放出されるように構成したことを特徴とするディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機に用いられるディーゼルエンジンにおける排出ガス中のカーボン粉塵、油分及び臭気の除去を行なう浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電機、自動車、建設機械等に使用されているディーゼルエンジンから排出される燃焼ガス中には、人体、特に呼吸器官に有害とされている微粒子（パティキュレート）が含まれている。この微粒子及び燃焼ガスの臭いは、殆んど除去、回収処理されることなく大気に放出される。その燃焼ガスの酸性度（ｐＨ）の値については、大気の５．６に対して約４程度である。しかして、その微粒子の発生を抑制するために、エンジン内における燃焼現象そのものの改良、ターボチャージャーによる吸入空気量の増加等の対策が採られている。
【０００３】
ディーゼルエンジンから排出される微粒子は、前述したように人体に有害であると共に環境汚染に大きな影響を及ぼすことから、発生の抑制、除去・回収処理等の対策を講ずる必要性が叫ばれている。また、ディーゼルエンジンから排出される燃焼ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）については、スモッグの発生や酸性雨の要因となり、これらを減少させることは先進諸国において喫緊の関心事であると言える。
【０００４】
本件出願人は、排出ガス中のカーボン粉塵を除去する浄化装置を使用して色々の実験を行っているが、カーボン粉塵の水分混合物が手に付着した場合には、石鹸で数回洗浄しないときれいにならない。かかる状況からみても、この種の粉塵については、人体の呼吸器に吸い込まれると体内からの排出は困難と思われる。
【０００５】
ディーゼルエンジンの排出ガス処理装置に関して本件出願人は、平成１２年頃から鋭意研究開発に取り組んでおり、本件は特に発電機に使用されるディーゼルエンジンの排出ガスを対象とするものである。
【特許文献１】特開２００２−１２９９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の目的は、ディーゼルエンジンにおける排出ガス中のカーボン粉塵の除去及び排出ガスの弱酸性化に有効な浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために請求項１に記載した発明は、発電機に用いられるディーゼルエンジンの排出ガス中のカーボン粉塵、油分及び臭気を除去するために当該ディーゼルエンジンの排気口側に設けられる浄化装置であって、前記排出ガスの流入口を備えたタンク本体内に、底部に向かってラッパ形状に拡がるように形成されたサイクロンを設けると共に該タンク本体内を通過する排出ガスを冷却する冷却手段を該サイクロンに設け、前記タンク本体の天部に配設したノズルから微細水滴を当該タンク本体内に噴出させる水滴発生手段を設けてなる第１タンクと、鋳鉄材料よりなるカール形状の吸着フィルタ材が充填された第２タンクとからなり、第１タンクと前記ディーゼルエンジンの排気口とを直列に接続すると共に前記サイクロンの排気側を第２タンクの流入口に連結し、前記排出ガスが前記吸着フィルタ材との化学反応作用により弱酸性化され、かつ、含有するカーボン粉塵及び臭気を除去されて第２タンクの排出口から大気に放出されるように構成したことを特徴とする。
【０００８】
同様の目的を達成するために請求項２に記載した発明は、発電機に用いられるディーゼルエンジンの排出ガス中のカーボン粉塵、油分及び臭気を除去するために当該ディーゼルエンジンの排気口側に設けられる浄化装置であって、前記排出ガスの流入口を備えたタンク本体内に、底部に向かってラッパ形状に拡がるように形成されたサイクロンを設け、前記タンク本体の天部に配設したノズルから微細水滴を当該タンク本体内に噴出させる水滴発生手段を設けてなる第１タンクと、鋳鉄材料よりなるカール形状の吸着フィルタ材が充填された第２タンクとからなり、第１タンクと前記ディーゼルエンジンの排気口とを直列に接続すると共に前記サイクロンの排気側を第２タンクの流入口に連結し、前記排出ガスが前記吸着フィルタ材との化学反応作用により弱酸性化され、かつ、含有するカーボン粉塵及び臭気を除去されて第２タンクの排出口から大気に放出されるように構成したことを特徴とする。
【０００９】
同様の目的を達成するために請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載のディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化装置において、前記第１タンクのタンク本体の周壁部に、前記排出ガスを冷却する冷却手段が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
同様の目的を達成するために請求項４に記載した発明は、発電機に用いられるディーゼルエンジンの排出ガス中のカーボン粉塵、油分及び臭気を除去するために当該ディーゼルエンジンの排気口側に設けられる浄化装置であって、ノズルから微細水滴を管内に噴出させる水滴発生手段を設けた排気管と、鋳鉄材料よりなるカール形状の吸着フィルタ材が充填されたタンクとからなり、前記ディーゼルエンジンの排気口と該排気管とを直列に接続すると共に該排気管の排気側を該タンクの流入口に連結し、前記排出ガスが前記吸着フィルタ材との化学反応作用により弱酸性化され、かつ、含有するカーボン粉塵及び臭気を除去されて前記タンクの排出口から大気に放出されるように構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
（請求項１の発明）
このディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化装置は、ディーゼルエンジンの排気口から排出される高温のガスを第１タンク内で（水冷式）冷却手段により冷却し、水滴発生手段により噴出させた微細水滴を気化させて水分を含ませた排出ガスをサイクロン１５を介して第２タンク内に流入させることにより、排出ガス中に含まれるカーボン粉塵及び同ガスの臭気を効率的に除去することができると共に排出ガスの弱酸性化に有効である。
【００１２】
（請求項２の発明）
このディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化装置は、第１タンク内で水滴発生手段により噴出させた微細水滴を気化させて水分を含ませた排出ガスをサイクロン１５を介して第２タンク内に流入させることにより、排出ガス中に含まれるカーボン粉塵及び同ガスの臭気を効率的に除去することができると共に排出ガスの弱酸性化に有効である。
【００１３】
（請求項３の発明）
このディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化装置は、ディーゼルエンジンの排気口から排出される高温のガスが冷却手段によって冷却を施されるので、カーボン粉塵を効率よく除去することができる。
【００１４】
（請求項４の発明）
このディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化装置は、排気管内で水滴発生手段により噴出させた微細水滴を気化させて水分を含ませた排出ガスをタンク内に流入させることにより、排出ガス中に含まれるカーボン粉塵及び同ガスの臭気を効率的に除去することができると共に排出ガスの弱酸性化に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の最良の形態例を図面に基づいて説明する。図１は実施例１の浄化装置Ａを大型ディーゼルエンジン式発電機に設置した場合の説明図、図２は第２タンクの正面図、図３は吸着フィルター材である切削片の各形態（ａ）〜（ｄ）を示す説明図、図４は実施例２の浄化装置Ｂを中・小型ディーゼルエンジン式発電機に設置した場合の説明図、図５は実施例３の浄化装置Ｃを中・小型ディーゼルエンジン式発電機に設置した場合の説明図である。
【実施例１】
【００１６】
この実施例では、本発明のディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化装置Ａを大型ディーゼルエンジン式発電機（１５０〜２５０ｋｗ）Ｇに設置する場合について述べる。図１において、この排出ガスの浄化装置Ａは、前記排出ガスに含有されるカーボン粉塵、油分の除去を行なうための第１タンク１０と、カーボン粉塵及び臭気の除去、排出ガスの弱酸性化処理を行なうための第２タンク３０とを直列に配置している。
【００１７】
第１タンク１０は、据付け台１１の上に円筒形のタンク本体１２を縦向きに固定している。このタンク本体１２の周壁部１２ａには、排出ガスの流入口１３を備えており、タンク本体１２の底部１２ｂには、排出ガスから分離されるカーボン粉塵や油分を溜めるための抽斗状の回収容器１４を設けている。
なお、その回収容器１４には、分離されたカーボン粉塵等を付着させる金網又は布地１４ａを着脱可能とし、開閉蓋１４ｃを設けることもできる。
【００１８】
タンク本体１２の中心部には、底部１２ｂに向かってラッパ形状に拡がるように形成されたサイクロン１５を配置し、そのサイクロン１５の排気管１６を天板部１２ｃから外方へ突出するように設けている。そのサイクロン１５の大径側の開口部１５ａの大きさについては、タンク本体１２の内径寸法の約１／２とするように設けられている。２０はサイクロン１５の外周壁面に沿うように螺旋状に巻かれた冷却手段としての冷却用パイプである。
しかして、そのパイプ２０に水道水等の冷却水を供給することにより、当該サイクロン１５を通過する排出ガスを冷却するように設けられている。
【００１９】
また、タンク本体１２の周壁部１２ａの内面についても、冷却用パイプ２１が螺旋状に巻かれていて、そのパイプ２１に冷却水を供給することにより当該タンク本体１２内に流入する排出ガスを冷却するように設けられている。２２，２３は冷却用パイプ２１の入口部２１ａ及び出口部２１ｂに夫々設けられたコックである。
【００２０】
第１タンク１０には、タンク本体１２内に微細水滴を噴出させる水滴発生手段２５を設けている。この水滴発生手段２５は、タンク本体１２の天板部（天部）１２ｃに複数のノズル２６を噴出孔２６ａを下向きにして配設し、各ノズル２６に給水パイプ２７を連接している。その給水パイプ２７は、ディーゼルエンジンの排出ガスが通過する後記連結管４５の一部を巻回させる被加熱コイル部２８を設けていて、同パイプ２７の給水側２７ａを水道の蛇口ｖに連結するように設けられている。
【００２１】
しかして、水滴発生手段２５により噴出する微細水滴が、１３０℃〜２３０℃という高温のディーゼルエンジンの排出ガスにより加熱されて気化することにより、水分を含ませた排出ガスをサイクロン１５を介して後記第２タンク３０に流入させるように構成されている。排出ガスに水分を含有させる理由については、第２タンク３０内で同ガスから分離されて回収されるカーボン粉塵が飛散して大気側に排出されるのを防止するためである。
【００２２】
第２タンク３０は、複数の、ここでは５個の小形タンク３１を集合化した構成とされている。各タンク３１はその下部の排気口３２を集中タンク３６の上に連通するように設けられており、その上部開口には、流入口３３と洗浄水を供給するためのコック３４とを備えた蓋３５を取り外し可能に設けている。各タンク３１には、吸着フィルター材ｆが通気性を有するように適宜充填されている。その吸着フィルター材ｆの充填高さについては０．５〜１ｍの範囲内とし、その通気性については、吸着フィルター材ｆの間を通過する排出ガスの圧力損失が大略２ｋＰａ以下であることが望ましい。
【００２３】
吸着フィルター材ｆについては、鋳鉄材料を切削して得られる切削片ｍを用いる。その切削片ｍは、球状黒鉛鋳鉄ＦＣＤ（FCD500-7）、黒心可鍛鋳鉄ＦＣＭＢ３１０、ねずみ鋳鉄ＦＣ（FC200，250）又はそれらの何れかに、化学成分総量に対し約０．５〜１．５％の銅成分を含有するものの鋳鉄材料よりなり、厚さ０．３〜１．５ｍｍ、幅３〜１０ｍｍ、長さ４〜４０ｍｍ程度の大きさでカール形状のものである。
【００２４】
なお、上記切削片ｍは、機械加工時に生ずる切粉（ダライ粉とも称される）を再利用することも可能である。また、処理するガスに水分を多く含む場合には、ステンレス材料の切削片を前記鋳鉄材料の切削片ｍに約３〜５％の割合で混合して使用することが好ましい。
【００２５】
集中タンク３６には開閉蓋３７とドレン口３８を設け、排出ガスから分離されたカーボン粉塵、油分等を付着させる布地３９を装着可能としている。４０は集中タンク３６の上端部に立設された排気管、４１はその排気管４０の排出口である。４２は第１タンク１０のサイクロン１５の排気管１６と、第２タンク３０の各タンク３１の流入口３３とを連通状に接続する配管である。
【００２６】
以上により、実施例１のディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化装置Ａが構成される。この浄化装置Ａは、図１に示すように、第１タンク１０の流入口１３を、前記発電機Ｇのディーゼルエンジンの排気口ｅに連結管４５を介して直列に接続することにより設置される。
【００２７】
つぎに、上記構成になるディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化装置Ａの作用について述べる。
ディーゼルエンジンから排出される約１３０〜２３０℃の高温状態のガスは第１タンク１０内に流入し、第１タンク１０で冷却用パイプ２０，２１に導入される冷却水により冷却されつつサイクロン１５、配管４２を通って第２タンク３０内に流入する。その第１タンク１０では、サイクロン１５によって排出ガスの速度を低下させることにより、カーボン粉塵、油分が分離されて除去される。そして、水滴発生手段２５により噴出する微細水滴が、高温の排出ガスにより加熱されて気化し、水分を含んだ排出ガスがサイクロン１５を介して第２タンク３０に流入する。
【００２８】
第２タンク３０では、排出ガス中のカーボン粉塵や窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）が吸着フィルター材ｆを通過する間に、当該吸着フィルター材ｆとの静電気作用、鉄分の化学反応作用を生ずる。これにより、排出ガスは含有するカーボン粉塵及び臭気を除去され、かつ、酸性度（ｐＨ）の値が浄化処理前の３〜４から５．５〜６．９となり弱酸性化されて集中タンク３６の排出口４１から大気に放出される。
【実施例２】
【００２９】
この実施例のディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化装置Ｂは、前述した実施例１の浄化装置Ａにおいて第１タンク１０に水冷式冷却手段を設けているところ、第１タンク１１０にそれに相当する冷却手段を設けていない。
【００３０】
即ち、この排出ガスの浄化装置Ｂは、図４に示すように、カーボン粉塵、油分の除去を行なうための第１タンク１１０と、カーボン粉塵及び臭気の除去、排出ガスの弱酸性化を行なうための第２タンク１３０とを直列に配置した構成とされている。第１タンク１１０と第２タンク１３０については、実施例１の浄化装置Ａにおける第１タンク１０と第２タンク３０に準じた構成とされているので、それと同一構成部分については、同浄化装置Ａの説明に用いた符号を百番台の符号として図面に記載してその説明を省略する。なお、この浄化装置Ｂは、中・小型ディーゼルエンジン式発電機（５０〜１５０ｋｗ）Ｇに設置されるものである。
【００３１】
かかる構成になる排出ガスの浄化装置Ｂの作用については、前述した実施例１の浄化装置Ａの作用に準じるので、その説明を省略する。
【実施例３】
【００３２】
この実施例のディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化装置Ｃは、中・小型ディーゼルエンジン式発電機（５０〜１５０ｋｗ）Ｇに設置されるものであり、前述した実施例１の浄化装置Ａの第１タンク１０を省き、第２タンク３０に相当するタンク７０を排気管６０を介して前記ディーゼルエンジンの排気口に連結した構造とされている。
【００３３】
排気管６０は円筒形に形成された本体部６１に、入口部６２と出口部６３とが一体状に設けられている。その本体部６１には、ドレン口６４と、微細水滴を噴出させる水滴発生手段６５とを設けている。この水滴発生手段６５は、噴出孔６６ａを出口部６３の側に向けたノズル６６を本体部６１に配設し、ノズル６６に給水パイプ６７を連接している。その給水パイプ６７の給水側６７ａは、水道の蛇口ｖに連結するように設けられている。
【００３４】
タンク７０は、複数の、ここでは５個の小形タンク７１を集合化した構成とされている。各タンク７１はその下部の排気口７２を集中タンク７６の上に連通するように設けられており、その上部開口には、流入口７３と洗浄水を供給するためのコック７４とを備えた蓋７５を取り外し可能に設けている。各タンク７１には、吸着フィルター材ｆが通気性を有するように適宜充填されている。
【００３５】
集中タンク７６には開閉蓋７７とドレン口７８を設け、排出ガスから分離されたカーボン粉塵、油分等を付着させる布地７９を装着可能としている。８０は集中タンク７６の上端部に立設された排気管、８１はその排気管８０の排出口である。各タンク７１の流入口７３は配管８２に接続され、その配管８２は、上記排気管６０の出口部６３と連結管８５を介して直列に接続されている。
【００３６】
かかる構成になる排出ガスの浄化装置Ｃの作用については、前述した実施例１の浄化装置Ａの作用に準じるので、その説明を省略する。
【００３７】
（実験１）
上記実施例１の浄化装置Ａにおける排出ガス中のカーボン粉塵、酸性度（ｐＨ）の変化、排出ガス温度について、以下に示す条件にて運転開始後２時間経過後に測定を行なった。その結果を表１に示す。
ディーゼルエンジン式発電機・・・６４９０ｃｃ、負荷率４５％
浄化装置Ａ
吸着フィルター材・・・球状黒鉛鋳鉄FCD500-7（JIS規格）の切削片及びこれに約３〜５％のステンレス材料の切削片を混合
冷却水・・・入口側の水温：２４℃、水量：毎分７リットル
水滴発生手段２５への通水量：毎分０．３リットル
測定器・・・粉塵計（Ｐ−５Ｌ，ＳＨＩＢＡＴＡ）
酸性度（ｐＨ）：ＴＷ１ＮｐＨ，堀場製作所
リトマス試験紙
温度計：アルコール棒温度計
実験場所の外気温・・・３２℃、湿度６３％
【００３８】
【表１】
2005083349.tif 000003
【００３９】
（実験２）
上記実施例２の浄化装置Ｂにおける排出ガス中のカーボン粉塵、酸性度（ｐＨ）の変化、排出ガス温度について、実施例１の浄化装置Ａの実験に準じて実験し測定を行なった。その結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】
2005083349.tif 000004
【００４１】
実験の結果、カーボン粉塵の除去率は約９０％であり、酸性度（ｐＨ）については、ディーゼルエンジン式発電機Ｇの排気口におけるｐＨ３．５〜４の値が第２タンク３０の排出口でｐＨ５．５〜６．９の値となり、排出ガスが弱酸性化されて大気に放出されることが確認された。
【００４２】
以上に述べた通り、このディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化装置は、排出ガス中に含まれるカーボン粉塵及び同ガスの臭気を効率的に除去することができて、排出ガスの弱酸性化に極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施例１の浄化装置Ａを大型ディーゼルエンジン式発電機に設置した場合の説明図
【図２】第２タンクの正面図
【図３】吸着フィルター材である切削片の各形態（ａ）〜（ｄ）を示す説明図
【図４】実施例２の浄化装置Ｂを中・小型ディーゼルエンジン式発電機に設置した場合の説明図
【図５】実施例３の浄化装置Ｃを中・小型ディーゼルエンジン式発電機に設置した場合の説明図
【符号の説明】
【００４４】
Ａ・・・ディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化装置（実施例１）
１０・・・第１タンク
１２・・・タンク本体  １２ａ・・・周壁部
１５・・・サイクロン
２０，２１・・・冷却用パイプ（冷却手段）
２５・・・水滴発生手段  ２６・・・ノズル
３０・・・第２タンク
３１・・・小形タンク
ｆ・・・吸着フィルター材
Ｂ・・・ディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化装置（実施例２）
１１０・・・第１タンク
１３０・・・第２タンク
Ｃ・・・ディーゼルエンジンにおける排出ガスの浄化装置（実施例３）
６０・・・排気管
７０・・・タンク
【図１】
2005083349.tif 000005
【図２】
2005083349.tif 000006
【図３】
2005083349.tif 000007
【図４】
2005083349.tif 000008
【図５】
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