(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置において、エンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極、及び帯電された前記粒状物質を捕集する集塵電極を構成する所定長さの管状捕集部を有し、かつ前記放電電極は前記管状捕集部内に管軸方向に配設された主電極と該主電極に間隔配設された放射状に突出する複数の電極とによって構成された電気集塵手段並びに低濃度排ガス導出管及び高濃度排ガス導出管よりなる電気集塵部と、前記管状捕集部から剥離した粒状物質を集塵用サイクロンにて分別して捕集する集塵手段を有する分別捕集部と、前記低濃度排ガス導出管に設けたガスと粒子の拡散速度の相違を利用して排気ガスに含まれるＳＯｘは除去するがＰＭを除去しないＰＭフリースクラバーを備え、さらに前記分別捕集部によって集塵したＰＭを貯蔵するストッカーを備えると共に該ストッカーに貯蔵されたＰＭを焼却する焼却装置を有し、かつ前記焼却装置で生じるＰＭ燃焼排ガスを前記電気集塵部もしくは該電気集塵部上流の排気管に還流するＰＭ燃焼排ガス還流配管を前記焼却装置と前記管状捕集部上流もしくは前記電気集塵部上流の排気管の間に配設した構成となしたことを特徴とする、高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置。
【請求項２】
高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置において、エンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極、及び帯電された前記粒状物質を捕集する集塵電極を構成する所定長さの管状捕集部を有し、かつ前記放電電極は前記管状捕集部内に管軸方向に配設された主電極と該主電極に間隔配設された放射状に突出する複数の電極とによって構成された電気集塵手段並びに低濃度排ガス導出管及び高濃度排ガス導出管よりなる電気集塵部と、前記管状捕集部から剥離した粒状物質を集塵用サイクロンにて分別して捕集する集塵手段を有する分別捕集部と、前記低濃度排ガス導出管に設けたガスと粒子の拡散速度の相違を利用して排気ガスに含まれるＳＯｘは除去するがＰＭを除去しないＰＭフリースクラバーを備え、さらに前記分別捕集部によって集塵したＰＭを貯蔵するストッカーを備えると共に該ストッカーに貯蔵されたＰＭを焼却する焼却装置を有し、かつ前記焼却装置で生じるＰＭ燃焼排ガスを、低濃度排ガス導出管に設けたＰＭフリースクラバーの上流に還流するようＰＭ燃焼排ガス排出管を配設した構成となしたことを特徴とする、高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置。
【請求項３】
前記集塵用サイクロンからのサイクロン排ガス還流配管とＰＭ燃焼排ガス還流配管を結合させる構成となしたことを特徴とする、請求項１に記載の高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置。
【請求項４】
前記集塵用サイクロン下部をＰＭ集塵・堆積用ホッパーとし、該ホッパーの下部にシャッターを介してＰＭ焼却装置のＰＭ貯蔵用ストッカーを一体化させる構成となしたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶用ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれる硫黄酸化物等の有害ガスを除去し浄化する、船舶用、発電用、産業用等の特に高濃度に硫黄成分を含有する重油［重油（Fuel Oil）は舶用工業界において、ディーゼル油（Diesel Oil：ＤＯ）、舶用ディーゼル燃料（Marine Diesel Fuel：ＭＤＦ）又は舶用ディーゼル油（Marine Diesel Oil：ＭＤＯ）、舶用燃料油（Marine Fuel Oil：ＭＦＯ）、重質燃料油（Heavy Fuel Oil：ＨＦＯ）、残渣燃料油（Residual Fuel Oil: ＲＦＯ）と表記されるが、本発明においてはこれらの表記を総称して「重油」と称する。］などの低質燃料を使用する大排気量船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス処理技術に係り、より詳しくは高い温度の排気ガスを排出する大排気量船舶用ディーゼルエンジンを長時間にわたる連続運転、連続航海を可能とするよう排気ガスよりＰＭを捕集し、かつ捕集したＰＭを船内で焼却処理する装置を配設した排気ガスの浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種船舶や発電機並びに大型建機、さらには各種自動車等の動力源としてディーゼルエンジンが広範囲に採用されているが、このディーゼルエンジンから排出される排気ガスに含まれるカーボンを主体とする粒状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：以下「ＰＭ」と称する。）や硫黄酸化物（以下「ＳＯｘ」と称する。）、窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」と称する。）は、周知の通り大気汚染をきたすのみならず、人体に極めて有害な物質であるため、その排気ガスの浄化は極めて重要である。このため、ディーゼルエンジンの燃焼方式の改善や各種排気ガスフィルタの採用、排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：以下「ＥＧＲ」と称する。）法、選択式還元触媒脱硝法（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：以下「ＳＣＲ」と称する。）、そしてコロナ放電を利用して電気的に処理する方法等、既に数多くの提案がなされ、その一部は実用に供されている。
【０００３】
ここで、ディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭ（粒状物質）の成分は、有機溶剤可溶分（ＳＯＦ：Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎｓ、以下「ＳＯＦ」と称す。）と有機溶剤不溶分（ＩＳＦ：Ｉｎｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎｓ、以下「ＩＳＦ」と称す。）の２つに分けられるが、そのうちＳＯＦ分は、燃料や潤滑油の未燃分が主な成分で、発ガン作用のある多環芳香族等の有害物質が含まれる。一方、ＩＳＦ分は、電気抵抗率の低いカーボン（すす）とサルフェート（Ｓｕｌｆａｔｅ：硫酸塩）成分を主成分とするもので、このＳＯＦ分およびＩＳＦ分は、その人体、環境に与える影響から、極力少ない排気ガスが望まれている。特に、生体におけるＰＭの悪影響の度合いは、その粒子径がｎｍサイズになる場合に特に問題であるとも言われている。
【０００４】
コロナ放電を利用して電気的に処理する方法としては、例えば以下に記載する方法及び装置（特許文献１〜３）が提案されている。
即ち、本願出願人は特許文献１において、図７にその概略を示すように、排気ガス通路１２１にコロナ放電部１２２−１と帯電部１２２−２とからなる放電帯電部１２２を設けて、コロナ放電された電子１２９を排気ガスＧ１中のカーボンを主体とするＰＭ１２８に帯電させ、同排気ガス通路１２１に配置した捕集板１２３で前記帯電したＰＭ１２８を捕集する方式であって、放電帯電部１２２における電極針１２４は排気ガス流の流れ方向長さが短く、かつ捕集板１２３は排気ガス流の流れ方向に対し直角方向に配設された構成となしたディーゼルエンジンの排気ガス用電気式処理装置を先に提案している。なお図中、１２５はシールガス管、１２６は高圧電源装置、１２７は排気ガス誘導管である。
【０００５】
又、本願出願人は特許文献２において、図８（Ａ）にその概略を示すように、サイクロン捕集手段１３２−１を２台の接線式サイクロン１３２−１ａで構成したディーゼルエンジンの排気ガス用電気式処理装置を先に提案している。この装置は、捕集管１３１−１の高濃度排ガス導出部１３１−１ｂに連通管１３５−１、１３５−２を介して２台の接線式サイクロン１３２−１ａを並列的に接続してサイクロン捕集手段１３２−１を構成するとともに、各接線式サイクロン１３２−１ａ通過後の浄化ガスをそれぞれ低濃度排ガス導出管１３３内を流れる低濃度排ガスに合流させるための排出管１３６−１、１３６−２を配設している。より詳しく説明すると、この排気ガス用電気式処理装置は、大きく分けて電気集塵手段を構成する管状捕集部１３１と分別捕集手段を構成する分別捕集１３２とからなり、ＰＭ粒子を捕集するために設ける管状捕集部１３１は、集塵電極を構成する所定長さの、捕集壁面１３１−１Ｋを有する捕集管１３１−１と排ガス中に含まれるＰＭに帯電させる放電電極１３１−２とを備えている。集塵電極を構成する捕集管１３１−１には、上流側（ディーゼルエンジン側）の端部に排ガス導入口１３１−１ａを有し、下流側の軸芯付近にＰＭの低濃度排ガス導出管１３３を、下流側の端部の内周面付近にＰＭの高濃度排ガス導出部１３１−１ｂをそれぞれ連設している。放電電極１３１−２は、集塵電極を構成する捕集管１３１−１のほぼ全長にわたって延びる主電極１３１−２ａと、該主電極に間隔配設された放射状に突出する電極針１３１−２ｂの群とによって構成されている。このように構成された放電電極１３１−２は、捕集管１３１−１の排ガス導入口１３１−１ａ側に設けたシールエアー導入管部１３１−１ｃと、低濃度排ガス導出管１３３の入口部位に設けたシールエアー導入管部１３３−１に垂設した支持体１３４を介して主電極１３１−２ａの両端部が支持されている。１３７は流量制御ダンパである。
【０００６】
さらに、本願出願人は特許文献３において、図９にその概略を示すように、サイクロンを使用した還流方式のディーゼルエンジン排ガス処理装置を先に提案している。この装置は、重油より低質な燃料を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極１４１−２、及び帯電された前記粒状物質を捕集する集塵電極を構成する管状捕集部１４１−１を有し、管状捕集部１４１−１から剥離した粒状物質を分別して捕集するサイクロン方式の分別捕集手段を備えた船舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置の、前記管状捕集部１４１−１の下流側の内周面付近に設けた粒状物質の高濃度排ガス導出部１４１−１ｂからの配管に接線式サイクロン１４２−１ａで構成したサイクロン捕集手段１４２−１を設け、高濃度排ガス導出部１４１−１ｂより排出される高濃度排ガス流を接線式サイクロン１４２−１ａに導入して大径粒子を捕集・処理するとともに、同サイクロンで除去できなかった細径粒子を含有する排ガス流に対してブロアー１４７にて運動エネルギーを付与して昇圧・増速し還流配管１４２−２を経由して導入管（排気管）１４１−１ａに圧送・還流させる方式となしたものである。図中、１４１−１ａは排ガス導入口、１４１−１ｃ、１４３−１はシールエアー導入管部、１４１−２ａは主電極、１４１−２ｂは電極針、１４３は低濃度排ガス導出管、１４４は主電極の支持体、１４８は流量制御ダンパである。
【０００７】
一方、非特許文献１の第３章「すべての船舶の機関区域要件」におけるＰａｒｔＣ「油の排出規制」の第１５規則「油の排出規制」においては、Ａ．「特別海域外での排出」条項の２「総トン数４００トン以上の船舶からの油又は油性混合物の海洋への排出は禁止する。ただし、次のすべての条件を満たす場合は除く。」との規定の．３には「希釈をしない場合の油性混合物の油分濃度が１００万分の１５以下であること。」と規定され、Ｂ．「特別海域での排出」条項の３「総トン数４００トン以上の船舶からの油又は油性混合物の海洋への排出は禁止する。ただし、次のすべての条件を満たす場合は除く。」との規定の．３には「希釈をしない場合の油性混合物の油分濃度が１００万分の１５以下であること。」と規定されている。
なお、ここで「油」とは、原油、重油及び潤滑油を言い、「油性」とは、この意味に従って解釈するものとし、「油性混合物」とは、油を含有する混合物をいう。
【０００８】
又、非特許文献２には、排気ガスから分流したＥＧＲガスを吸気に還流することによって、排気ガスからＮＯｘの８０％低減とＥＧＲガスからの１００％近いＳＯｘ除去が可能な舶用ディーゼルエンジンが開示されている。
【０００９】
さらに、非特許文献３には、アルファ・ラバル社がデンマークのフィカリア・シーウェイズ号搭載の出力２１，０００ｋＷ、ＭＡＮＢＷ製２ストロークエンジンを使用してのＳＯｘ対応技術の例として、硫黄含有率２．２パーセントの重油を使用しながら排気ガスを海水と清水の双方を状況に応じて使い分けるスクラバーにて処理することにより、ＩＭＯ（国際海事期間）の２０１５年施行予定要求レベルである排出ガス中の硫黄含有率０．１パーセントの重油使用時と同等のレベルまで洗浄除去する技術が紹介されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＷＯ２００６−０６４８０５号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０７５５６号公報
【特許文献３】特開２０１３−２３８１７２号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】１９７３年の船舶による汚染の防止のための国際条約、附属書 I「油による汚染の防止のための規則」
【非特許文献２】社団法人日本マリンエンジニアリング学会編：平成２１年度船舶排出大気汚染物質削減技術検討調査報告書
【非特許文献３】２０１１年１１月３０日発行のアルファ・ラバルインターナショナルマガジン「ｈｅｒｅ」Ｎｏ．３０  Ｐ６〜Ｐ１４「クリーン  ソリューションの波」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記した従来のディーゼルエンジン排ガス浄化装置には、以下に記載する課題や問題点がある。
【００１３】
前記特許文献１に記載されたコロナ放電等を利用して電気的に排気ガス中のＰＭを処理するディーゼルエンジンの排気ガス処理技術（例えば図９に示すディーゼルエンジンの排気ガス用電気式処理装置）においては、以下に記載する課題が生じている。
即ち、船舶用ディーゼルエンジンにあっては、硫黄成分の含有量の少ない軽油を使用する自動車用ディーゼルエンジンと比較して格段に大きな排気量を有しかつ高濃度に硫黄成分を含有する重油［重油は軽油に対し５００〜３５００倍程度の硫黄分を含有：ＪＩＳ  Ｋ２２０４：２００７「軽油」；０．００１０質量％以下、Ｋ２２０５−１９９０「重油」；０．５〜３．５質量％以下、による］等の低質燃料を使用する大排気量船舶用ディーゼルエンジンに、例えば先の特許文献１に記載の排気ガス浄化装置を用いた場合には、高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料中の硫黄成分が排気ガスやＥＧＲガス中にＳＯＦとして含まれるだけでなくサルフェートとなりエンジン構成部品、特に排気関係部品を腐食するという課題を克服する必要があると共に、硫黄成分に基づくＳＯｘが全く捕集できず、さらに連続してエンジン及び排気ガス用電気式処理装置を運転することにより予想される捕集した大量のＰＭの処理部は開示されていない。
【００１４】
さらに、特許文献２に記載の図８に示すガス処理装置は、分別捕集部１３２として図８（Ａ）に示す接線式サイクロン１３２−１ａ、あるいは処理能力の異なる複数の接線式サイクロン、例えば図８（Ｂ）に示す小処理能力接線式サイクロン１３２−１ｂ、中処理能力接線式サイクロン１３２−１ｃ、大処理能力接線式サイクロン１３２−１ｄの３種類のサイクロンで構成するという複雑な装置を使用している。図中、１３８−１、１３８−２、１３８−３は連通管、１３９−１、１３９−２、１３９−３は流量制御ダンパをそれぞれ示す。又、各サイクロンへ流入する排気ガス流速が最適となるよう制御しながらＰＭ粒子を各サイクロンで確実に捕集するとともに、各サイクロンから排出されるガスのＰＭの濃度が確実に低下し希薄化した排気ガスを排ガス排出管１３６−１、１３６−２より低濃度排ガス導出管１３３に合流させる必要があると共に、さらに前記特許文献１と同様に連続してエンジン及び排気ガス処理装置を運転することにより予想される捕集した大量のＰＭの処理部は開示されていない。  
【００１５】
又、特許文献３に記載の図９に示す還流方式のディーゼルエンジン排ガス処理装置の場合も前記特許文献１、２と同様に連続してエンジン及び排気ガス処理装置を運転することにより予想される捕集した大量のＰＭの処理部は開示されておらず、船が港湾設備としてＰＭ処理施設のある港に着くまでサイクロンなどで捕集した大量のＰＭを船内に貯蔵する必要があるため、その大量のＰＭを船内に貯蔵するためのスペースを必要とし、船室の減少に伴う積み荷の減少及び諸経費の増大等を招くという問題がある。
【００１６】
一方、非特許文献１においては、前記した通り特別海域外での排出規制、即ち、油又は油性混合物の海洋への排出の禁止等が定められ、又、希釈をしない場合の油性混合物の油分濃度等が規定されているが、ＰＭを含有しても同様である。
【００１７】
又、非特許文献２に記載の舶用ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスから分流したＥＧＲガスを吸気に還流することによって、排気ガスからＮＯｘの８０％低減とＥＧＲガスからの１００％近いＳＯｘ除去が可能であるが、スクラバーを通過する煤塵、ＰＭになお含まれる硫黄分のディーゼル機関本体やシステムへの影響については、長期の実船試験が必要であるのみならず、スクラバーから船外排出される洗浄水については環境や生態系に影響を与えないようにする必要があり、特にこのスクラバーの洗浄水においてはＰＭの溶解・浮遊、ＳＯ２の溶解等に伴うこれら環境汚染成分もしくは生態系影響成分の除去やｐＨ調整等、廃水処理が大きな問題となることが予想される。すなわち、ＥＧＲガスからはＰＭは除去されても排気ガスからはＰＭは除去されず、したがって捕集したＰＭを処理する技術思想は全くない。
【００１８】
非特許文献３に記載の「クリーン  ソリューションの波」においては、「海運業界の環境影響の削減や、海洋汚染に対するより厳格な法律への適合に、クリーンな新技術が貢献する」として、以下のように記載されている。
要約（I)技術的背景：
（I)ＩＭＯは船舶による汚染に対する規制を強化します
（ア）硫黄酸化物（ＳＯｘ）（新造船及び既存船両方に適用）
燃料油の硫黄濃度の上限を定める世界的な規制が適用されます。厳格化された規制が排出規制海域に適用されます。上限値は２０１２年から段階的に変更されます。この規制値に適合するためには、低硫黄燃料の使用や排ガス浄化装置が必要です。
（イ）窒素酸化物（ＮＯｘ）（新造船のみに適用）
既存の規制要求事項は、出力１３０ＫＷ以上の舶用ディーゼル機関に適用されます。船舶の建造日に応じて異なる規制値が適用されます。排出規制海域を航行する新造船に対して、２０１６年より厳格化された規制（Ｔｉｅｒ III）が適用されます。
（ウ）ビルジ水（新造船及び既存船両方に適用）
船外に排出するビルジ水の規制値は１５ｐｐｍです。
要約（II）水処理技術：
（II）アルファ・ラバルの水処理技術：
（ア）船舶のビルジタンクの油性廃水のみを処理するＰｕｒｅＢｉｌｇｅソリューションは、一段階の高速遠心分離システムによって、化学物質や吸着フィルタ、膜を使用せずに大量の水を浄化し、水中油分は５ｐｐｍ未満となります。
（イ）ＩＭＯが船舶に要求するＮＯｘ排出の８０パーセント削減を可能にするために、アルファ・ラバルはＭＡＮディーゼル社と協力して大型２ストロークディーゼルエンジン用の排気再循環（ＥＧＲ）システムを開発しました。
（ウ）ＳＯｘ排出については、アルファ・ラバルが完全な排ガス浄化プロセスを開発しました。現在船上での試験が行われているこのシステムでもアルファ・ラバル分離機を使用して、スクラバーからの汚水を海への排水前に浄化しています。
要約（III)ＳＯｘ対応技術：
（III)アルファ・ラバルのＳＯｘ対応技術：
（フィカリア・シーウェイズ号（デンマーク）＝出力２１，０００ｋＷ，ＭＡＮ  Ｂ＆Ｗ２ストロークエンジン）に搭載
（ア）燃料は硫黄含有率２．２パーセントの重油で、排出ガスは、２０１５年に施行されるＩＭＯ（国際海事機関）の要求レベルである硫黄含有率０．１パーセントと同等のレベルまで洗浄除去されています。
（イ）アルファ・ラバルのＰｕｒｅＳＯｘは、海水と清水の双方を状況に応じて使い分ける。
「海水あるいは淡水を苛性ソーダと水溶液を使って主機の排ガスを洗浄します」
●第一段階では、ガス導入部分で水を噴射する事によって排ガスを冷却し、そして排ガス中の煤塵の大半もここで除去されます。
●第二段階では、スクラバタワー内で排ガス中の硫黄酸化物等をさらに洗浄します。排ガス中の水滴の持ち去りや腐食を防止する為に、煙突から排出される前にガス中の水滴はデミスターで除去されます。
●第三段階では、排ガスに残留している硫黄酸化物をさらに浄化します。船舶の煙突から排出する前に、凝縮や腐食を防ぐために、排ガスから小さな水滴が除去されます（排ガスの硫黄分を９８％以上除去）。
【００１９】
この非特許文献３の１２ページ第２欄１６行〜第３欄１行「スクラバーは、船のファンネルに据え付けられた大きなシャワー室だと言う事ができます」との記載及び１４ページ掲載の写真中の注記「船の煙突に設置されたスクラバーは、大きなシャワー室に例えることができます。」の記載と、ハイブリッドシステム図（図示せず）のスクラバー上部から水・海水が供給され最下部から共に排水され、排気ガスがバイパスダンパーからスクラバー下部に供給され最上部に直結された煙突に排出されていることから、ジェットスクラバータイプのものであることが解る。即ち、スクラバー処理水の表面に対し排気ガスが激しく衝突するタイプであって、排気ガス中の粒子状成分もガス状成分と共に除去可能な機能を有することがわかる。従ってスクラバー水の後処理にはハイブリッドシステム図（図示せず）記載の各構成装置を揃えると共にそれらを高度に操作し操業する必要がある。また、非特許文献３においては、海水モードではＰＭは全く捕捉されていない（１２ページ第４欄１６行〜第５欄１行の記載参照、）。
【００２０】
又、公知のＮＯｘ低減技術として触媒反応を利用したＳＣＲ方式が一般に知られている。このＳＣＲ方式は、エンジンの排気ガスの温度が十分に高い状態で触媒が活性化されて、かつ触媒表面が煤等に覆われず確実に露出しておれば触媒が正常に機能して高いＮＯｘ低減が達成できる。しかし、一般の舶用エンジンにあっては燃料消費率の向上を確保するため、自動車用エンジン等と比べるとロングストロークの低速エンジンが主流であり、シリンダー内で燃焼ガスのエネルギーを、ゆっくり時間をかけて確実に動力として取り出すことと、長時間にわたる燃焼ガスのシリンダー壁面等への接触に伴う放熱により排気ガスの温度は低温となることが多く、エンジン始動直後の暖気中のみならず定常運転中であっても触媒温度が３００度を下回るとその機能を十分に発揮せず、ＮＯｘ低減率が不十分なことが多い。又、高濃度に硫黄成分を含有する重油以下の低質燃料を使用するディーゼルエンジンのＳＣＲ方式の排気浄化システムにあっては、排気ガス中に含有されるＰＭにより触媒が被覆されると共に、燃料に多量に含有される硫黄により触媒が被毒してそのＮＯｘ浄化機能が長期にわたり安定して機能しないという問題が指摘され、その改善策として高濃度に硫黄成分を含有する重油以下の低質燃料から硫黄分を脱硫することが望まれているが、製油装置への大規模な脱硫装置の設置に伴う膨大な設備投資に伴う燃料の高騰が予想されて未だ実現されておらず、一方ＳＣＲ方式では排気ガス中のＰＭ削減には寄与しない。
【００２１】
本発明は、上記した従来技術の問題に鑑みなされたもので、特に高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を使用する大排気量で高速及び／又は大流量の排気ガスが排出される舶用ディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭを電気集塵部と分別捕集部よりなるＥＳＰ／Ｃ／ＰＤＦにて捕集し、分別捕集部で捕集したＰＭをＰＭ焼却装置のストッカーに貯蔵し船内で焼却処理する技術を提案しようとするもので、捕集し貯蔵したＰＭを船内で燃焼させることにより、船が港湾設備としてＰＭ処理施設のある港に着くまでサイクロンで捕集したＰＭの全てを船内に貯蔵しておく必要がなく、よって船内に貯蔵のための大きなスペースを必要としないこと、船室が減少することなく、積み荷を減少させることもないので経費の増大を抑制できること、又、好ましくは、焼却時に発生するＰＭ燃焼排気ガスを電気集塵部上流の排気管に還流して再度帯電・付着・凝集・濃縮により確実に捕集すると、低濃度排出ガスをガスと粒子の拡散速度の相違を利用して排気ガスに含まれるＳＯｘは除去するがＰＭをほとんど除去しないＰＭフリースクラバーにてスクラバー処理すること、もしくは焼却時に発生するＰＭ燃焼排気ガスをガスと粒子の拡散速度の相違を利用して排気ガスに含まれるＳＯｘは除去するがＰＭをほとんど除去しないＰＭフリースクラバーにてスクラバー処理することなどにより大気排出ガスからＰＭを確実に捕集・除去すると共に、ＳＯｘを確実に除去して環境保全可能なガスとして排出することが可能な、高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に係る高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置は、高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置において、エンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極、及び帯電された前記粒状物質を捕集する集塵電極を構成する所定長さの管状捕集部を有し、かつ前記放電電極は前記管状捕集部内に管軸方向に配設された主電極と該主電極に間隔配設された放射状に突出する複数の電極とによって構成された電気集塵手段並びに低濃度排ガス導出管及び高濃度排ガス導出管よりなる電気集塵部と、前記管状捕集部から剥離した粒状物質を前記分別捕集部の集塵用サイクロンにて分別して捕集する集塵手段を有する分別捕集部と、前記低濃度排ガス導出管に設けたガスと粒子の拡散速度の相違を利用して排気ガスに含まれるＳＯｘは除去するがＰＭを除去しないＰＭフリースクラバーを備え、さらに前記分別捕集部によって集塵したＰＭを貯蔵するストッカーを備えると共にＰＭ焼却装置の前記ストッカーに貯蔵したＰＭを船内で焼却するＰＭ焼却装置を有し、かつ前記焼却装置で生じるＰＭ燃焼排ガスを前記電気集塵部もしくは電気集塵部上流の排気管に還流するＰＭ燃焼排ガス還流配管を前記焼却装置と前記管状捕集部上流もしくは前記電気集塵部上流の排気管の間に配設した構成となしたことを特徴とするものである。
【００２３】
又、本発明に係る高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置は、高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置において、エンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極、及び帯電された前記粒状物質を捕集する集塵電極を構成する所定長さの管状捕集部を有し、かつ前記放電電極は前記管状捕集部内に管軸方向に配設された主電極と該主電極に間隔配設された放射状に突出する複数の電極とによって構成された電気集塵手段並びに低濃度排ガス導出管及び高濃度排ガス導出管よりなる電気集塵部と、前記管状捕集部から剥離した粒状物質を集塵用サイクロンにて分別して捕集する集塵手段を有する分別捕集部と、前記低濃度排ガス導出管に設けたガスと粒子の拡散速度の相違を利用して排気ガスに含まれるＳＯｘは除去するがＰＭを除去しないＰＭフリースクラバーと、前記管状捕集部から剥離した粒状物質を集塵用サイクロンにて分別して捕集する集塵手段よりなる分別捕集部を備え、さらに前記分別捕集部によって集塵したＰＭをＰＭ焼却装置のストッカーに貯蔵し、捕集し貯蔵したＰＭを貯蔵するストッカーを備えると共に該ストッカーに貯蔵されたＰＭを焼却する焼却装置を有し、かつ前記焼却装置で生じるＰＭ燃焼排ガスを、低濃度排ガス導出管に設けたＰＭフリースクラバーの上流に還流するようＰＭ燃焼排ガス排出管を配設すること、集塵用サイクロンからのサイクロン排ガス還流配管とＰＭを焼却して発生するＰＭ燃焼排ガス還流配管を結合させること、集塵用サイクロン下部をＰＭ集塵・堆積用ホッパーとし、該ホッパーの下部にシャッターを介してＰＭ焼却装置のＰＭ貯蔵用ストッカーを一体化させることを好ましい態様とするものである。
【００２４】
さらに、前記ストッカーは複数で大気放出排出ガス及びスクラバー処理水の排出可能海域まで船が進んでからＰＭを焼却開始できるよう制御すること、集塵用サイクロン下部に選択シャッターを付設し、該シャッターを開閉制御して時間差をもって貯蔵したＰＭを順次焼却できるようにすること、を好ましい態様とするものである。
なお、前記ＰＭ焼却装置は内蔵された加熱用ヒーター（電気ヒーター等）もしくはバーナーがコントローラにより昇温・加熱制御されてＰＭが焼却される機能を有するものを用いるのが好ましい。また、前記ストッカーは電気ヒーターを内蔵する態様であっても良い。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置は、以下に記載する効果を奏する。
即ち、特に高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を使用する大排気量で高速及び／又は大流量の排気ガスが排出される舶用ディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭを電気集塵部と分別捕集部よりなるＥＳＰ／Ｃ／ＰＤＦにて捕集し、分別捕集部で捕集したＰＭをＰＭ焼却装置のストッカーに貯蔵し、捕集し貯蔵したＰＭを船内で焼却処理することにより、船が港湾設備としてＰＭ処理施設のある港に着くまでサイクロンで捕集したＰＭの全てを船内に貯蔵しておく必要がなく、よって船内に貯蔵のための大きなスペースを必要としないこと、船室が減少することなく、積み荷を減少させることもないので経費の増大を抑制できること、又、好ましくは、焼却時に発生するＰＭ燃焼排気ガスを電気集塵部上流の排気管に還流して再度帯電・付着・凝集・濃縮により確実に捕集すると共に、低濃度排出ガスをガスと粒子の拡散速度の相違を利用して排気ガスに含まれるＳＯｘは除去するがＰＭをほとんど除去しないＰＭフリースクラバーにてスクラバー処理することにより大気排出ガスからＳＯｘを確実に除去して環境保全可能なガスとして排出することができること、さらにガスと粒子の拡散速度の相違を利用して排気ガスに含まれるＳＯｘは除去するがＰＭをほとんど除去しないＰＭフリースクラバーの処理水は、硫黄成分は高濃度に含有しているが有機溶剤可溶成分をほとんど含有していないので海洋排出が可能であること、等の作用効果を奏する。なお付随的な効果としては、ＰＭを焼却したＰＭ燃焼排ガスより熱エネルギーを回収することにより船全体としてのエネルギー効率の向上にも寄与し得る技術である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施例装置を示し、（Ａ）は装置の全体構成を示す概略縦断面図、（Ｂ）は同装置の排気ガス導入管部に排気ガス冷却器を設けた構成例を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施例装置の全体構成を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明の第３実施例装置の全体構成を示す概略縦断面図である。
【図４】本発明の第４実施例装置の全体構成を示す概略縦断面図である。
【図５】本発明の第５実施例装置の全体構成を示す概略縦断面図である。
【図６】本発明の第６実施例装置の全体構成を示す概略縦断面図である。
【図７】従来のディーゼルエンジン排気ガス処理装置の一例を示す概略図である。
【図８】同じく従来のディーゼルエンジン排ガス処理装置の他の例を示す概略図で、図（Ａ）は全体構成図、図（Ｂ）はサイクロン捕集手段を示す概略図である。
【図９】同じく従来のディーゼルエンジン排ガス処理装置の別の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１（Ａ）（Ｂ）に本発明の第１実施例装置として示す船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置は、大きく分けて電気集塵部１、分別捕集部２、ＰＭ焼却装置３とからなり、ＰＭ粒子を捕集するために設ける電気集塵部１は、集塵電極を構成する所定長さの捕集管１−１と排ガス中に含まれるＰＭに帯電させる放電電極１−２とを備えている。集塵電極を構成する捕集管１−１には、上流側（ディーゼルエンジン側）の端部に排ガス導入管１−１ａを有し、下流側の端部の軸心付近にＰＭの低濃度排ガス導出管４を、下流側の端部の内周面付近にＰＭが高濃度に濃縮された排気ガスを導出する高濃度排ガス導出部１−１ｂを連設して設けている。放電電極１−２は、集塵電極を構成する捕集管１−１の軸心付近をほぼ全長にわたって延びる主電極１−２ａと、該主電極１−２ａの長手方向に所定の間隔で配設された放射状に突出する電極針１−２ｂの群とによって構成されている。このように構成された放電電極１−２は、捕集管１−１の排ガス導入管１−１ａ側に設けたシールエアー導入管部１−１ｃと、低濃度排ガス導出管４の入口部位に設けたシールエアー導入管部４−１に絶縁されて垂設した支持体５を介して主電極１−２ａの両端部が支持されている。さらにＰＭ１０の低濃度排ガス導出管４には、ガスと粒子の拡散速度の相違を利用して排気ガスに含まれるＳＯｘは除去するがＰＭをほとんど除去しないＰＭフリースクラバー１１を設置して大気放出排気ガスからＳＯｘを除去させている。
なお、スクラバー処理水は、排気ガスからＳＯｘは除去するがＰＭをほとんど除去しないのでＳＯｘは含有するがＰＭをほとんど含有せずスクラバー処理水の廃棄処理水としての後処理は容易である。又、放電電極１−２は必要に応じ捕集管１−１の内部より絶縁されたステ―（図示せず）により所望間隔を有して支持されている。さらに、この放電電極１−２は外部に設置された高圧電源装置（図示せず）に配線されて制御された高圧電源の供給を受けている。
【００２８】
前記排ガスの流れ方向における電気集塵部１の下流側に設けられた分別捕集部２は、分別手段としてのサイクロン捕集手段２−１により構成されている。このサイクロン捕集手段２−１は、捕集管１−１の高濃度排ガス導出部１−１ｂに連通管５−１を介して接続された１台の接線式サイクロン２−１ａで構成され、さらに該接線式サイクロン２−１ａと前記低濃度排ガス導出管４との間に、接線式サイクロン２−１ａ通過後の浄化ガスを低濃度排ガス導出管４内を流れる低濃度排ガスに合流させるための高濃度に濃縮された排気ガスを導出するサイクロン排ガス排出管６−１を配設している。又、前記低濃度排ガス導出管４には、接線式サイクロン２−１ａへの高濃度排ガス流入量及び流入速度と低濃度排ガス放出量の流量調整を行うための流量制御ダンパ７を設けている。
なお、接線式サイクロン２−１ａにて集塵されるＰＭ１０は前記接線式サイクロン２−１ａ下部のコーン状部分直下に設けられた着脱可能なホッパー２−１ｂ内に堆積してゆき、ホッパー容量限界に達した場合は新たなホッパーに順次交換し保管する。図中、８はＰＭ１０を貯蔵するＰＭ焼却装置のストッカーである。
【００２９】
前記ストッカー８に貯蔵されているＰＭ１０を焼却するために設けるＰＭ焼却装置３は、コントローラ３−２によって焼却温度や排出ガスの流量等が制御され、電気ヒーター３−１ａを内蔵したＰＭ焼却炉３−１よりなり、さらに該ＰＭ焼却炉３−１からのＰＭ燃焼排ガスを前記電気集塵部１の前記排ガス導入管１−１ａに還流するためのＰＭ燃焼排ガス還流配管１２を設けることにより、例え前記ＰＭ焼却炉３−１内で燃焼中のＰＭ１０が一時的に舞い上がるなどして万一ＰＭ燃焼排ガス中に混入しても、電気集塵部１及び分別捕集部２を再度経由することにより確実に除去され大気排出ガスの環境保全がはかられる。図中、１２ａは、ＰＭ燃焼排ガス還流配管１２内を流れるＰＭ燃焼排ガス流に対して運動エネルギーを付与するブロアーである。又、ＰＭ燃焼排ガス還流配管１２の先端部はエジェクター効果を考慮して排ガス導入管１−１ａ内に突出させ、かつ先端開口部を排気ガス流出方向を指向するように屈曲させる。なお、前記ＰＭ焼却炉３−１は、電気ヒーター３−１ａに代えて、バーナ（図示せず）を用いた焼却炉でもよいことはいうまでもない。
【００３０】
上記のように、図１（Ａ）に示す構成の排気ガス処理装置の場合は、高濃度排ガス導出部１−１ｂに導出されたＰＭ１０が、高濃度に濃縮された排気ガスを、分別捕集部２に導入し、分別捕集部２の接線式サイクロン２−１ａでほとんどのＰＭ１０が捕集されホッパー２−１ｂに一時的に貯蔵された後、該ホッパー２−１ｂ内のＰＭ１０は、船がＰＭの焼却が可能な状態になるまでＰＭ焼却装置のストッカー８に貯蔵される。ストッカー８に貯蔵されたＰＭ１０は、その後ＰＭ焼却装置３のＰＭ焼却炉３−１に供給され、該焼却炉の電気ヒーター３−１ａをコントローラ３−２で制御して昇温し、ＰＭ１０を焼却する。貯蔵されていたＰＭ１０の焼却により発生する硫黄成分を高濃度に含有するＰＭ燃焼排ガスは、ＰＭ燃焼排ガス還流配管１２を介して捕集管１−１へ還流させて排気ガスに混流させると共に、このＰＭの高濃度化した混流ガスをほとんどのＰＭ１０を捕集する接線式サイクロン２−１ａからも導出させ、硫黄成分を高濃度に含有しているがＰＭ１０の濃度を低濃度にした大気排出ガスをＰＭフリースクラバー１１に供給する。このＰＭフリースクラバー１１により、大気排出ガスにはＰＭは残留しているが硫黄分が除去されたガスとなり大気環境が保全される。なお、ＰＭフリースクラバー１１の処理水は、硫黄成分は高濃度に含有しているがＰＭをほとんど含有していないのでスクラバースルーなどの海洋排出が可能であったり、少ない工数及び小型で制御が簡易な処理装置で処理ができる。
【００３１】
又、上記図１（Ａ）に示す第１実施例装置において、図１（Ｂ）に示すように排ガス導入管１−１ａに排気ガス冷却器２０を設置し、ＰＭ燃焼排ガスを前記排気ガス冷却器２０の下流に還流させるようにしてもよい。排ガス導入管１−１ａに排気ガス冷却器２０を設けて排気ガスの予冷をする場合、ＰＭ燃焼排ガスを排ガス導入管１−１ａの排気ガス冷却器２０の下流に還流させると、腐食性物質（サルフェートの燃焼排ガス）を含有するＰＭ燃焼排ガスが排気ガス冷却器２０に流入することがないので、排気ガス冷却器２０を構成する部材に高耐食性部材を使用する必要がなく、安価かつ耐久性を確保し易い。なお、ＰＭ燃焼排ガスを排気ガス冷却器２０の上流に還流させると、捕集管１−１に流入するガス全量を予冷することができるので電気集塵部１、分別捕集部２での高い捕集率を確保ができる。
【００３２】
図２に本発明の第２実施例装置として示す船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置は、図１に示す第１実施例装置のサイクロンを使用した還流方式のディーゼルエンジン排ガス処理装置とＰＭ焼却装置を組合せたもので、図１に示す第１実施例装置の、高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を燃料として使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極１−２、及び帯電された前記粒状物質を捕集する集塵電極を構成する管状捕集管１−１を有し、管状捕集管１−１から剥離した粒状物質を分別して捕集するサイクロン方式の分別捕集手段２−１を備え、さらにＰＭ１０の低濃度排ガス導出管４にガスと粒子の拡散速度の相違を利用して排気ガスに含まれるＳＯｘは除去するがＰＭをほとんど除去しないＰＭフリースクラバー１１を設置して大気放出排気ガスからＳＯｘを除去させるごとく構成された船舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置の、前記管状捕集管１−１の下流側の内周面付近に設けたＰＭが高濃度に濃縮された排気ガスを導出する高濃度排ガス導出部１−１ｂからの高濃度排ガス導出管５−２に、前記と同様の接線式サイクロン２−１ａで構成したサイクロン捕集手段を設け、高濃度排ガス導出部１−１ｂより排出される高濃度排ガス流を接線式サイクロン２−１ａに導入して大径粒子を捕集・処理するとともに、同サイクロンで除去できなかった細径粒子を含有するサイクロン排ガス流を、サイクロン排ガス還流配管１４−１を経由して排ガス導入管１−１ａに圧送・還流させる方式となしている。
【００３３】
一方、ＰＭ焼却装置３は、分別捕集部の接線式サイクロン２−１ａ下部のコーン状部分の直下にホッパー２−１ｂが設けられ、該ホッパー直下にはホッパー内に集塵・堆積したＰＭ１０を保持しかつ落下させるシャッター２−１ｃを介してＰＭ焼却炉を兼ねた前記ホッパー２−１ｂより内容積の大きいＰＭ焼却装置のストッカー３´−１が設けられている。このＰＭ焼却炉を兼ねたストッカー３´−１は、内部に電気ヒーター３´−１ａを内蔵し、コントローラ３−２によって焼却温度やＰＭ燃焼排ガスの流量等が制御される仕組みとなっている。なお、このＰＭ焼却炉を兼ねたストッカー３´−１の場合は、ＰＭがホッパー２−１ｂ内に集塵・堆積しホッパー容量限界に達した場合にシャッター２−１ｃを開いてホッパー直下のストッカー３´−１内にＰＭ１０を落下させ、その後シャッター２−１ｃを閉じてストックする。ＰＭ焼却装置のストッカー３´−１に貯蔵されたＰＭ１０が燃焼されてＰＭ焼却炉を兼ねたストッカー３´−１からのＰＭ燃焼排ガスは、ＰＭ燃焼排ガス還流配管１４−２を介して前記電気集塵部１の前記排ガス導入管１−１ａへ還流されるように構成されている。又、サイクロン排ガス還流配管１４−１、ＰＭ燃焼排ガス還流配管１４−２が配管される連通管５−３の先端部は、前記と同様にエジェクター効果を考慮して排ガス導入管１−１ａ内に突出させ、かつ先端開口部は排気ガス流出方向を指向するように屈曲させる。１４−１ａ、１４−２ａは、それぞれサイクロン排ガス還流配管１４−１、ＰＭ燃焼排ガス還流配管１４−２を流れる排ガス流に対して運動エネルギーを付与するブロアーである。なお、前記電気ヒーター３´−１ａに代えて、バーナ（図示せず）を用いてもよいことはいうまでもない。
【００３４】
上記図２に示す構成の排気ガス処理装置の場合、捕集管１−１の下流において、捕集管内壁の近傍を流れてきたＰＭの高濃度排ガス流は、該捕集管１−１の高濃度排ガス導出部１−１ｂより連通管５−１及び高濃度排ガス導出管５−２を介して接線式サイクロン２−１ａに導入されて大径のＰＭ粒子が遠心分離され、下部のコーン状部分直下のホッパー２−１ｂに捕集・堆積する。この接線式サイクロン２−１ａで大径のＰＭ粒子を捕集・堆積後、同接線式サイクロン２−１ａで除去されなかった細径のＰＭ粒子を含有する概ね浄化されたサイクロン排ガス流は、サイクロン排ガス還流配管１４−１内を流れて捕集管１−１の上流側の連通管５−３を介して排ガス導入管１−１ａ内を流れる排ガス流に合流するが、この時、細径のＰＭ粒子を含有する浄化された排ガス流に対してブロアー１４−１ａにより運動エネルギーが付与されて昇圧・増速され、サイクロン排ガス還流配管１４−１により排ガス導入管１−１ａに圧送・還流される。一方、捕集管１−１の下流において、該捕集管１−１のほぼ軸心部付近を流れた低濃度排ガス流は、ＰＭフリースクラバー１１を経由しＳＯｘを除去してから大気放出させている。他方、ＰＭ焼却装置の接線式サイクロン２−１ａ下部のコーン状部分の直下に設けられたホッパー２−１ｂ内にはＰＭが集塵・堆積し、ホッパー容量限界に達し場合はシャッター２−１ｃを開けてＰＭを落下させてＰＭ焼却炉を兼ねるストッカー３´−１内に落下させ貯蔵する。その後シャッター２−１ｃを閉じ、ストッカー３´−１に貯蔵されたＰＭ１０を、ＰＭ焼却炉の電気ヒーター３´−１ａをコントローラ３−２によって焼却温度や吸引空気量、ＰＭ燃焼排ガスの流量等を制御しながら、ＰＭ焼却炉にて燃焼・焼却させ、さらに該ＰＭ焼却炉からのＰＭ燃焼排ガスは、サイクロン排ガス還流配管１４−１を経由して前記電気集塵部１の前記排ガス導入管１−１ａに還流されるので、例え前記ＰＭ焼却炉を兼ねたストッカー３´−１内で燃焼中のＰＭが一時的に舞い上がるなどして万一ＰＭ燃焼排ガス中に混入しても、電気集塵部１及び分別捕集部２を再度経由することにより確実に除去され大気排出ガスの環境保全がはかられる。
【００３５】
上記図２に示す構成の排気ガス処理装置によれば、以下に記載する作用効果を奏する。
（イ）．サイクロン２−１ａを通過した細径粒子を含むサイクロン排ガス流（還流ガス）をエンジンからの排気ガス流へ還流・圧送・混合させて捕集管１−１で再度、放電→粒子の帯電→捕集管内壁面への付着→剥離の繰返しにより大径粒子化させ、高濃度排ガス流として分離しサイクロン２−１ａで確実に除去することができる。
（ロ）．サイクロン２−１ａ後のサイクロン排ガス流を還流させることにより、排出されるガスのＰＭなどの捕集率を維持もしくは向上、即ち、低濃度排出ガスの清浄度を維持もしくは向上させながら、舶用エンジンにおける主機及び補機の並列運転や単独運転に伴う運転状況の変化やエンジンの負荷率に応じて変化する排気ガス流量に対応して処理能力の異なる各接線式サイクロンを複数台設置することもなく装置全体を小型・コンパクトにできると共に装置の制御もシンプルとなり制御ソフト・装置も単純となり安価で信頼性の高いものとなる。
（ハ）．ブロアー１４−１ａの設置により、例え接線式サイクロン２−１ａのサイクロン排気ガス流の流過抵抗が多少大きくても細径のＰＭ粒子を含有する浄化された排ガス流をスムーズに排ガス導入管１−１ａに還流できるのみならず、接線式サイクロン２−１ａへの流入接線速度を適正に制御でき同サイクロンでの捕集効率も上昇する。なお、ブロアー１４−１ａの設置位置は、サイクロン前後の何れの位置でもよく、ブロアー設置位置がサイクロン上流側の場合はサイクロンへの流入接線速度を高く維持して高い捕集率を得易く、他方、サイクロン下流側の場合はブロアー１４−１ａの吸引抵抗が大きくサージングが多少危惧されるもののファンブレード表面へのＰＭ粒子などの付着が少なくかつガスの温度が低下しているのでブロアー１４−１ａは耐久性を確保し易い。
（ニ）．サイクロン排ガス還流配管１４−１、ＰＭ燃焼排ガス還流配管１４−２が配管される連通管５−３の先端部を排ガス導入管１−１ａ内に突出させ、かつその先端開口部は排気ガス流出方向を指向するように屈曲させて、ブロアー１４−１ａにて運動エネルギーを付与され昇圧・増速した還流を噴出させることによりエジェクター効果を発揮させ、排ガス導入管１−１ａを流れて来る排気ガス流を吸引させることにより排気抵抗を減少させてエンジン効率の上昇をはかることができる。
（ホ）．船内で電気集塵部と分別捕集部で捕集したＰＭをＰＭ焼却装置のストッカーに一旦貯蔵しその後焼却することにより長期にわたる連続航海ができ、更に船内に貯蔵のための大きなスペースを必要としないこと、船室が減少することなく、積み荷を減少させることもないので経費の増大を抑制できる。
（へ）．焼却炉からのＰＭ燃焼排ガスを捕集管上流に還流することにより焼却炉排ガス内のＰＭなどを確実に除去できる。
（ト）．ＰＭフリースクラバー１１を設けたことにより排出ガスからＳＯｘを除去できる。なお、ＰＭフリースクラバー１１の処理水は、硫黄成分は高濃度に含有しているがＰＭをほとんど含有していないのでスクラバースルーなどの海洋排出が可能であったり、少ない工数及び小型で制御が簡易な処理装置で処理ができる。
【００３６】
なお、本実施例装置においても、前記図１（Ｂ）に示すように排ガス導入管１−１ａに排気ガス冷却器２０を設置し、ＰＭを焼却して発生するＰＭ燃焼排ガスを前記排気ガス冷却器２０の下流に還流させるようにしてもよいことはいうまでもない。
【００３７】
図３に本発明の第３実施例装置として示す船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置は、前記図２に示す第２実施例装置の、ＰＭ焼却装置３からのＰＭ燃焼排ガスを電気集塵部１の前記排ガス導入管１−１ａに還流させるＰＭ燃焼排ガス還流配管１４−２に、前記低濃度排ガス導出管４に設置したＰＭフリースクラバー１１と同じＰＭフリースクラバー１１を設置した構成となしたものである。
即ち、その構成は、図２に示す第２実施例装置と同様に、高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を燃料として使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極１−２、及び帯電された前記粒状物質を捕集する集塵電極を構成する管状捕集管１−１を有し、管状捕集管１−１から剥離した粒状物質を分別して捕集するサイクロン方式の分別捕集手段２−１を備え、さらにＰＭ１０の低濃度排ガス導出管４にガスと粒子の拡散速度の相違を利用して排気ガスに含まれるＳＯｘは除去するがＰＭをほとんど除去しないＰＭフリースクラバー１１を設置して大気放出排気ガスからＳＯｘを除去させる構成となし、前記管状捕集管１−１の下流側の内周面付近に設けたＰＭの高濃度排ガス導出部１−１ｂからの高濃度排ガス出管５−２に、前記と同様の接線式サイクロン２−１ａで構成したサイクロン捕集手段を設け、高濃度排ガス導出部１−１ｂより排出される高濃度排ガス流を接線式サイクロン２−１ａに導入して大径粒子を捕集・処理するとともに、同サイクロンで除去できなかった細径粒子を含有するサイクロン排ガス流をサイクロン排ガス還流配管１４−１を経由して排ガス導入管１−１ａに圧送・還流させる方式となしている。
【００３８】
一方、ＰＭ焼却装置３は、分別捕集部２の接線式サイクロン２−１ａ下部のコーン状部分の直下にホッパー２−１ｂが設けられ、該ホッパー直下にはホッパー内に集塵・堆積したＰＭを保持しかつ落下させるシャッター２−１ｃを介してＰＭ焼却炉を兼ねた前記ホッパー２−１ｂより内容積の大きいストッカー３´−１が設けられている。このＰＭ焼却炉を兼ねたストッカー３´−１は、内部に電気ヒーター３´−１ａを内蔵し、コントローラ３−２によって焼却温度や吸引空気量、ＰＭ燃焼排ガスの流量等が制御される仕組みとなっている。なお、このＰＭ焼却炉を兼ねたストッカー３´−１の場合は、ＰＭがホッパー２−１ｂ内に集塵・堆積しホッパー容量限界に達した場合にシャッター２−１ｃを開いてホッパー直下のストッカー３´−１内にＰＭを落下させ、その後シャッター２−１ｃを閉じてストックする。ストッカー３´−１に貯蔵されたＰＭ１０が燃焼されてＰＭ焼却炉を兼ねたストッカー３´−１からのＰＭ燃焼排ガスは、ＰＭ燃焼排ガス還流配管１４−２を介して前記電気集塵部１の前記排ガス導入管１−１ａへ還流されるように構成されている。本実施例装置は、前記ＰＭ燃焼排ガス還流配管１４−２に前記低濃度排ガス導出管４に設置したＰＭフリースクラバー１１と同じＰＭフリースクラバー１１を設置した構成となしたものである。１４−１ａ、１４−２ａは、それぞれサイクロン排ガス還流配管１４−１、ＰＭ燃焼排ガス還流配管１４−２を流れる排ガス流に対して運動エネルギーを付与するブロアーである。
なお、本実施例装置も前記図２に示す第２実施例装置と同様に、サイクロン排ガス還流配管１４−１、ＰＭ燃焼排ガス還流配管１４−２が配管される連通管５−３の先端部はエジェクター効果を考慮して排ガス導入管１−１ａ内に突出させ、かつ先端開口部は排気ガス流出方向を指向するように屈曲させる。又、前記ＰＭ焼却炉を兼ねたストッカー３´−１は、電気ヒーター３´−１ａに代えて、バーナ（図示せず）を用いた焼却炉でもよいことはいうまでもない。
【００３９】
上記図３に示す構成の排気ガス処理装置の場合は、前記図２に示す第２実施例装置と同じ（イ）〜（ト）の作用効果に加え、ＰＭ焼却炉を兼ねたＰＭを貯蔵するストッカー３´−１からのＰＭ燃焼排ガスを排ガス導入管１−１ａへ還流させるＰＭ燃焼排ガス還流配管１４−２に設けたＰＭフリースクラバー１１によりＰＭ燃焼排ガス中の硫黄成分を予め除去できるので、電気集塵部１の本体及び分別捕集部２のサイクロンへの腐食性がマイルドになる等の効果が得られる。
【００４０】
図４に本発明の第４実施例装置として示す船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置は、ＰＭ燃焼排ガスと低濃度ガスとの混合流をＰＭフリースクラバーへ供給する方式となしたもので、その構成は、図１に示す第１実施例装置のＰＭ焼却装置３のＰＭ焼却炉３−１からの燃ＰＭ焼排ガス還流配管１２に相当するＰＭ燃焼排ガス排出管１５をＰＭ１０の低濃度排ガス導出管４のＰＭフリースクラバー１１の上流側管内に突出させて構成したものである。
即ち、その構成は、図１に示す第１実施例装置と同様に、高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を燃料として使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極１−２、及び帯電された前記粒状物質を捕集する集塵電極を構成する管状捕集管１−１を有し、管状捕集管１−１から剥離した粒状物質を分別して捕集するサイクロン方式の分別捕集手段２−１を備え、さらにＰＭ１０の低濃度排ガス導出管４にガスと粒子の拡散速度の相違を利用して排気ガスに含まれるＳＯｘは除去するがＰＭをほとんど除去しないＰＭフリースクラバー１１を設置して大気放出排気ガスからＳＯｘを除去させる構成となし、前記排ガスの流れ方向における電気集塵部１の下流側に設けられた分別捕集部２は、分別手段としてのサイクロン捕集手段２−１により構成されている。このサイクロン捕集手段２−１は、捕集管１−１の高濃度排ガス導出部１−１ｂに連通管５−１を介して接続された１台の接線式サイクロン２−１ａで構成され、さらに該接線式サイクロン２−１ａと前記低濃度排ガス導出管４との間に、接線式サイクロン２−１ａ通過後の浄化ガスを低濃度排ガス導出管４内を流れる低濃度排ガスに合流させるためのサイクロン排ガス排出管６−１を配設し、前記低濃度排ガス導出管４には、接線式サイクロン２−１ａへの高濃度排ガス流入量及び流入速度と低濃度排ガス放出量の流量調整を行うための流量制御ダンパ７を設けている。
【００４１】
ＰＭを焼却するために設けるＰＭ焼却装置３は、前記図１に示すものと同様に、コントローラ３−２によって焼却温度や吸引空気量、ＰＭ燃焼排ガスの流量等が制御され、電気ヒーター３−１ａを内蔵したＰＭ焼却炉３−１よりなる。本実施例装置では、前記ＰＭ焼却炉３−１からのＰＭ燃焼排ガスをＰＭ１０の低濃度排ガス導出管４のＰＭフリースクラバー１１の上流側に還流するためのＰＭ燃焼排ガス排出管１５を設けている。このＰＭ燃焼排ガス排出管１５も前記と同様に、その先端部を低濃度排ガス導出管４内に突出させている。１５ａは前記と同様の、ＰＭ燃焼排ガス排出管１５内を流れるＰＭ燃焼排ガス流に対して運動エネルギーを付与するブロアーである。
【００４２】
上記図４に示す構成の排気ガス処理装置の場合は、前記図１に示す第１実施例装置と同様に、分別捕集部２の接線式サイクロン２−１ａでほとんどのＰＭ１０が捕集されホッパー２−１ｂに一時的に貯蔵された後、該ホッパー２−１ｂ内のＰＭ１０は、船がＰＭの焼却が可能な状態になるまでＰＭ焼却装置のストッカー８に貯蔵され、その後ＰＭ焼却装置３のＰＭ焼却炉３−１に供給され、該焼却炉の電気ヒーター３−１ａをコントローラ３−２で制御して昇温し、貯蔵されていたＰＭ１０を焼却する。ＰＭ１０の焼却により発生する硫黄成分を高濃度に含有するＰＭ燃焼排ガスは、ＰＭ燃焼排ガス排出管１５を介して低濃度排ガス導出管４のＰＭフリースクラバー１１の上流側に還流し、ＰＭ低濃度排ガスと混流してＰＭフリースクラバー１１に供給される。このＰＭフリースクラバー１１により、大気排出ガスは、ＰＭは残留しているが硫黄分が除去されたガスとなり大気環境が保全される。なお、ＰＭフリースクラバー１１の処理水は、硫黄成分は高濃度に含有しているがＰＭをほとんど含有していないのでスクラバースルーなどの海洋排出が可能であったり、少ない工数及び小型で制御が簡易な処理装置で処理ができる。又、ＰＭを焼却して発生するＰＭ燃焼排ガス排出管１５を低濃度排ガス導出管４に接続させることにより、腐食性のあるＰＭ燃焼排ガスは電気集塵部１、分別捕集部２に流入することがないので、これらを構成する部材（捕集管、電極等）は高耐食性材料を使用する必要がなく、安価でかつ耐久性が確保し易い。
【００４３】
図５に本発明の第５実施例装置として示す船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置は、ＰＭ燃焼排ガスをＰＭフリースクラバー１１に直接供給する方式となしたもので、その構成は、高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を燃料として使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極１−２、及び帯電された前記粒状物質を捕集する集塵電極を構成する管状捕集管１−１を有し、管状捕集管１−１から剥離した粒状物質を分別して捕集するサイクロン方式の分別捕集手段２−１を備え、さらにＰＭ１０の低濃度排ガス導出管４にガスと粒子の拡散速度の相違を利用して排気ガスに含まれるＳＯｘは除去するがＰＭをほとんど除去しないＰＭフリースクラバー１１を設置して大気放出排気ガスからＳＯｘを除去させる構成となし、又、前記排ガスの流れ方向における電気集塵部１の下流側に設けられた分別捕集部２は、分別手段としてのサイクロン捕集手段２−１により構成されている。このサイクロン捕集手段２−１は、捕集管１−１の高濃度排ガス導出部１−１ｂに連通管５−１および高濃度排ガス配出管５−２を介して接続された１台の接線式サイクロン２−１ａで構成され、高濃度排ガス導出部１−１ｂより排出される高濃度排ガス流を接線式サイクロン２−１ａに導入して大径粒子を捕集・処理するとともに、同サイクロンで除去できなかった細径粒子を含有するサイクロン排ガス流をサイクロン排ガス還流配管１６を経由して排ガス導入管１−１ａに圧送・還流させる方式となしている。１６ａはサイクロン排ガス還流配管１６内を流れるサイクロン排ガス流に対して運動エネルギーを付与するブロアーである。又、ＰＭを焼却するために設けるＰＭ焼却部装置も前記のものと同様に、コントローラ３−２によって焼却温度や吸引空気量、ＰＭ燃焼排ガスの流量等が制御され、電気ヒーター３−１ａを内蔵したＰＭ焼却炉３−１よりなる。本実施例装置では、前記ＰＭ焼却炉３−１からのＰＭ燃焼排ガスをＰＭ１０の低濃度排ガス導出管４に設置したＰＭフリースクラバー１１に直接供給するためのＰＭ燃焼排ガス排出管１７を設ける点に主たる特徴がある。１７ａは前記と同様の、ＰＭ燃焼排ガス排出管１７内を流れるＰＭ燃焼排ガス流に運動エネルギーを付与するブロアーである。
【００４４】
上記図５に示す構成の排気ガス処理装置の場合は、分別捕集部２の接線式サイクロン２−１ａでほとんどのＰＭ１０が捕集されホッパー２−１ｂに一時的に貯蔵された後、該ホッパー２−１ｂ内のＰＭ１０は、船がＰＭの焼却が可能な状態になるまでＰＭ焼却装置のストッカー８に貯蔵され、その後ＰＭ焼却装置３のＰＭ焼却炉３−１に供給され、該焼却炉の電気ヒーター３−１ａをコントローラ３−２で制御して昇温し、ストッカー８に貯蔵されていたＰＭ１０を焼却する。ＰＭ１０の焼却により発生する硫黄成分を高濃度に含有するＰＭ燃焼排ガスは、ＰＭ燃焼排ガス排出管１７を介して直接ＰＭフリースクラバー１１に供給される。ＰＭフリースクラバー１１に供給されＰＭ低濃度排ガスとＰＭを焼却して発生したＰＭ燃焼排ガスは、ＰＭは残留しているが硫黄分が除去されたガスとなり大気環境が保全される。なお、ＰＭフリースクラバー１１の処理水は、硫黄成分は高濃度に含有しているがＰＭをほとんど含有していないのでスクラバースルーなどの海洋排出が可能であったり、少ない工数及び小型で制御が簡易な処理装置で処理ができる。又、本実施例装置においても、腐食性のあるＰＭ燃焼排ガスは電気集塵部１、分別捕集部２に流入することがないので、これらを構成する部材（捕集管、電極等）は高耐食性材料を使用する必要がなく、安価でかつ耐久性が確保し易い。
【００４５】
図６に本発明の第６実施例装置として示す船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス処理装置は、前記図２に示す第２実施例装置におけるＰＭ焼却炉を兼ねたストッカーを複数設置し、ＰＭの交互捕集と交互燃焼を行えるように構成したものである。
即ち、その構成は、図２に示す第２実施例装置と同様に、高濃度に硫黄成分を含有する重油等の低質燃料を燃料として使用する船舶用ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒状物質に帯電させる放電電極１−２、及び帯電された前記粒状物質を捕集する集塵電極を構成する管状捕集管１−１を有し、管状捕集管１−１から剥離した粒状物質を分別して捕集するサイクロン方式の分別捕集手段２−１を備え、さらにＰＭ１０の低濃度排ガス導出管４にガスと粒子の拡散速度の相違を利用して排気ガスに含まれるＳＯｘは除去するがＰＭをほとんど除去しないＰＭフリースクラバー１１を設置して大気放出排気ガスからＳＯｘを除去させる構成となし、前記管状捕集管１−１の下流側の内周面付近に設けたＰＭの高濃度排ガス導出部１−１ｂからの高濃度排ガス出管５−２に、前記と同様の接線式サイクロン２−１ａで構成したサイクロン捕集手段を設け、高濃度排ガス導出部１−１ｂより排出される高濃度排ガス流を接線式サイクロン２−１ａに導入して大径粒子を捕集・処理するとともに、同サイクロンで除去できなかった細径粒子を含有するサイクロン排ガス流を、サイクロン排ガス還流配管１４−１を経由して導入管１−１ａに圧送・還流させる方式となしている。
【００４６】
一方、ＰＭ焼却装置３は、分別捕集部２の接線式サイクロン２−１ａ下部のコーン状部分の直下のホッパー２−１ｂに、切換え弁２−１ｄ内蔵の二股などの多数分岐管２−１ｅを設け、該多数分岐管２−１ｅのそれぞれの下端に、ホッパー２−１ｂ内に集塵・堆積したＰＭを保持しかつ落下させるシャッター２−１ｃを介してＰＭ焼却炉を兼ねた前記ホッパー２−１ｂより内容積の大きいストッカー３´−１が設けられ各々にＰＭ１０が貯蔵されている。このＰＭ焼却炉を兼ねたストッカー３´−１は、内部に電気ヒーター３´−１ａを内蔵し、コントローラ３−２によって焼却温度や吸引空気量、ＰＭ燃焼排ガスの流量等が制御される仕組みとなっている。なお、このＰＭ焼却炉を兼ねたストッカー３´−１の場合はＰＭがホッパー２−１ｂ内に集塵・堆積しホッパー容量限界に達した場合にシャッター２−１ｃを開いてホッパー直下のストッカー３´−１内にＰＭを落下させ、その後シャッター２−１ｃを閉じてストックする。ＰＭ焼却装置３のトッカー３´−１に貯蔵されたＰＭ１０が燃焼されてＰＭ焼却炉を兼ねたストッカー３−１からのＰＭ燃焼排ガスは、ＰＭ燃焼排ガス還流配管１４−２を介して前記電気集塵部１の前記排ガス導入管１−１ａへ還流されるように構成されている。
なお、本実施例装置も前記図２に示す第２実施例装置と同様に、サイクロン排ガス還流配管１４−１、ＰＭ燃焼排ガス還流配管１４−２が配管される連通管５−３の先端部はエジェクター効果を考慮して排ガス導入管１−１ａ内に突出させ、かつ先端開口部は排気ガス流出方向を指向するように屈曲させる。又、前記ＰＭ焼却炉を兼ねたストッカー３´−１は、電気ヒーター３´−１ａに代えて、バーナ（図示せず）を用いた焼却炉でもよいことはいうまでもない。
【００４７】
上記図６に示す構成の排気ガス処理装置の場合は、前記図２に示す第２実施例装置と同じ（イ）〜（ト）の作用効果に加え、ＰＭ焼却炉を兼ねたＰＭを貯蔵するストッカーを複数設置し、切換え弁２−１ｄによりＰＭの交互捕集と交互燃焼を行えるように構成したことにより、ＰＭを効率よく貯蔵・燃焼できるのみならず、１機のシャッター２−１ｃやストッカー３´−１に故障等が生じて稼働できない場合でも運転を停止することなく連続的に操業を行うことができるという効果を奏する。
【符号の説明】
【００４８】
１  電気集塵部
１−１  捕集管
１−１ａ  排ガス導入管
１−１ｂ  高濃度排ガス導出部
１−１ｃ、４−１  シールエアー導入管部
１−２  放電電極
１−２ａ  主電極
１−２ｂ  電極針
２  分別捕集部
２−１  サイクロン捕集手段
２−１ａ  接線式サイクロン
２−１ｂ  ホッパー
２−１ｃ  シャッター
２−１ｄ  切換え弁
２−１ｅ  多数分岐管
３  ＰＭ焼却装置
３−１  ＰＭ焼却炉
３−１ａ、３´−１ａ  電気ヒーター
３´−１  ＰＭ焼却炉を兼ねたストッカー
３−２  コントローラ
４  低濃度排ガス導出管
５  支持体
５−１、５−３  連通管
５−２  高濃度排ガス出管
６−１  サイクロン排ガス排出管
７  流量制御ダンパ
８  ストッカー
１１  ＰＭフリースクラバー
１０  ＰＭ
１２、１４−２  ＰＭ燃焼排ガス還流配管
１４−１、１６  サイクロン排ガス還流配管
１５、１７  ＰＭ燃焼排ガス排出管
１２ａ、１４−１ａ、１４−２ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａ  ブロアー
２０  排気ガス冷却器
【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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【図８】
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【図９】
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