(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体内に、
上記本体の外側から排気ガスを吸入する排気ガス吸入口と、水を噴射するスプレーノズルとを備える第１室と、
上記第１室の下部に接続されると共に、所定の肉厚のウール状のフィルタと、このフィルタに水を噴射するスプレーノズルとを備える第２室と、
上記第２室の上部に接続されると共に、所定の肉厚のウール状のフィルタと、このフィルタに水を噴射するスプレーノズルとを備える第３室と、
上記第３室の下部に接続されると共に、上記本体の外側に排気ガスを排出する排出口を備える第４室と
を備え、
上記第２及び３室のフィルタは、各室に排気ガスが流れる方向に対して傾斜して配置され、
上記第２及び３室のスプレーノズルは、上記フィルタの平面に対向して配置されていることを特徴とする排気ガス処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気ガス処理装置において、
上記第４室の排出口に、この第４室から排気ガスを排出させるファンを設けたことを特徴とする排気ガス処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の排気ガス処理装置において、
上記第１室、第２室、および第３室の少なくとも２つに面する箇所が開放すると共に水を貯留するタンクを形成する所定高さの堰を設けたことを特徴とする排気ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばディーゼル機関の排気ガス処理装置は、ディーゼル機関からの排気ガスを本体内に導き、この本体内に設けられて金網からなり水が噴射されるフィルターに、上記排気ガスを通過させ、この排気ガスに含まれるＳＯｘや、ＮＯｘや、煤塵などを、上記金網の水膜に付着させることによって捕捉し、除去して、上記排気ガスが清浄になるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の排気ガス処理装置は、排気ガスの煤塵の除去効率が悪く、特に、微小煤塵が除去し難いという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、排気ガスの煤塵を効率良く除去できて、微小煤塵を確実に除去できる排気ガスの処理装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の排気ガス処理装置は、本体内に、
上記本体の外側から排気ガスを吸入する排気ガス吸入口と、水を噴射するスプレーノズルとを備える第１室と、
上記第１室の下部に接続されると共に、所定の肉厚のウール状のフィルタと、このフィルタに水を噴射するスプレーノズルとを備える第２室と、
上記第２室の上部に接続されると共に、所定の肉厚のウール状のフィルタと、このフィルタに水を噴射するスプレーノズルとを備える第３室と、
上記第３室の下部に接続されると共に、上記本体の外側に排気ガスを排出する排出口を備える第４室と
を備え、
上記第２及び３室のフィルタは、各室に排気ガスが流れる方向に対して傾斜して配置され、
上記第２及び３室のスプレーノズルは、上記フィルタの平面に対向して配置されていることを特徴としている。
【０００６】
請求項１の発明の排気ガス処理装置によれば、本体の外側から排気ガス吸入口を介して第１室内に導かれた排気ガスは、この排気ガスに含まれる煤塵が、上記第１室に設けられたスプレーノズルから噴射された水に吸着されて凝集する。この凝集した煤塵は、第１室の下方に落下する。上記第１室の下部から第２室に導かれた排気ガスは、上記所定の肉厚のウール状のフィルタを通過する。ここにおいて、上記フィルタはウール状であるので、このフィルタ内を通過する排気ガスの通路は断面積が微小で断面形状が複雑であり、また、排気ガスの通路の進行方向形状も複雑である。しかも、このフィルタは所定の肉厚を有するので、このフィルタ内における排気ガスの通路距離が比較的長い。したがって、上記排気ガスに含まれる煤塵は、上記通路を通過する際にフィルタに衝突を繰り返して、このフィルタに捕捉される。このとき、特に、微小煤塵が効果的に上記フィルタに捕捉される。このフィルタに捕捉された煤塵は、上記スプレーノズルからフィルタに噴射された水によって、下方に洗い流される。上記第２室の上部に接続された第３室に導かれた排気ガスは、上記肉厚のウール状フィルタによって、さらに、微小煤塵を含む煤塵が捕捉され、この捕捉された煤塵は、上記スプレーノズルから噴出される水によって下方に洗い流される。上記第１室乃至第３室で煤塵が捕捉されて除去された排気ガスは、第３室の下部から第４室に導かれ、この第４室の排出口から本体の外側に排出される。
【０００７】
請求項２の発明の排気ガス処理装置は、請求項１に記載の排気ガス処理装置において、
上記第４室の排出口に、この第４室から排気ガスを排出させるファンを設けたことを特徴としている。
【０００８】
請求項２の発明の排気ガス処理装置によれば、上記ファンによって上記第４室内の排気ガスが本体の外側に排出させられ、これによって、上記第1室が吸入した排気ガスが、順に、第２室、第３室、および第４室に吸引される。したがって、上記第２室および第３室に設けられた厚肉のフィルタや、このフィルタに捕捉された煤塵によって、上記本体内の圧力抵抗が増大しても、第１室が吸入した排気ガスは、上記第１室乃至第４室内を安定して迅速に通過する。その結果、上記第１室の排気ガス吸入口に例えばエンジンの排気口を接続した場合、このエンジンの排気負荷が、安定して低減される。
【０００９】
請求項３の発明の排気ガス処理装置は、請求項１または２に記載の排気ガス処理装置において、
上記第１室、第２室、および第３室の少なくとも２つに面する箇所が開放すると共に、水を貯留するタンクを形成する所定高さの堰を設けたことを特徴としている。
【００１０】
請求項３の発明の排気ガス処理装置によれば、上記堰によって、上記第１室、第２室、および第３室の少なくとも２つに面する箇所が開放すると共に、水を貯留するタンクが形成される。このタンクに貯留された水によって、上記第１室、第２室、および第３室の少なくとも２つに面して開放された箇所を通して、上記第１乃至第３室を通過する排気ガスから煤塵が直接捕捉される。また、上記貯留された水によって、上記第１室のスプレーノズルからの噴射水で凝集されて落下した煤塵が受け止められる。また、上記貯留された水によって、上記第２室および第３室のフィルタで捕捉され、このフィルタに噴射された水で洗い流された煤塵が、上記水と共に受け止められる。したがって、この排気ガス処理装置を通過する排気ガスから、微小煤塵を含む煤塵が効果的に捕捉されて除去される。
【００１１】
また、上記堰は所定の高さを有するから、上記貯留される水の水位が所定の水位に保持される。したがって、上記貯留される水の水面上に形成される排気ガスの通路が、所定の断面積に保持されて、この排気ガス処理装置を流れる排気ガスの流量が安定して保持される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態の排気ガス処理装置を示す断面図である。この排気ガス処理装置は、本体１の天井部２の図１において左側に排気ガス吸入口３を備えると共に、本体１の図１において右側の壁部４の上部に、排気ガス排出口５を備える。上記本体１の天井部２には、上記排気ガス吸入口３より中央部側寄りの位置から仕切板７が垂下していると共に、上記排気ガス排出口５より中央部側寄りの位置から仕切板８が垂下している。上記仕切板７、８の間の略中央に、本体１の底部１０からこの本体１の高さ方向略中央に延びる隔壁１１が設けられている。この隔１１の上端には、本体１の上記天井部２よりやや下方に突端が位置する仕切板１２が取り付けられている。上記仕切板７と、仕切板８と、隔壁１１および仕切板１２とで、本体１内部を第１室２１と、第２室２２と、第３室２３と、第４室２４とに区画している。上記本体１の底部１０には、所定高さを有する堰１４が設けられている。上記堰１４の上方には、堰カバー１５が設けられている。この堰カバー１５は、本体１の右側壁部４の内面から本体１の中央部に向って水平に突出する水平部と、この水平部の突出端に一端が接続されて他端が上記堰１４の突出端の左側かつ下方に位置する弧状の曲線部とからなる。上記堰１４は、この堰１４の高さの水位の水を貯留してタンク１７を形成し、このタンク１７は、上記第１室２１と、第２室２２と、第３室２３とに面する箇所が開放している。すなわち、上記タンク１７の水面が、上記第１室２１と、第２室２２と、第３室２３とに面している。また、上記タンク１７の水位は、上記隔壁１１に設けられた図示しない貫通孔によって、この隔壁１１の図における左右両側で略同一になっている。このタンク１７には、上記堰カバー１５の曲線部の他端が没入している。上記堰１４の下端付近には排水口が設けられていて、この排出口に、本体１０の外側にタンクの水を排出する排出管１９が接続されている。
【００１４】
上記第１室２１は、上記排気ガス吸入口３を介して排気ガス処理装置の本体１のの外側に連通していて、この第1室２１の上記排気ガス吸入口３の下方に、水を噴射するスプレーノズル２６が設けられている。この第１室２１の下部は、上記タンク１７の水面に面すると共に、上記第２室２２の下部に接続されている。
【００１５】
上記第２室２２は、下部がタンクの水面に面している。この第２室２２には、平面が水平面と所定の角度をなして配置された２つのフィルタ部２８、２８が設けられている。このフィルタ部２８、２８は、上記仕切板７と仕切板１２との間に取り付けられたカセットと、このカセット内に収容されて所定の肉厚のスチールウールからなるフィルタとを備える。上記フィルタ部２８、２８の上方には、スプレーノズル２９、２９が夫々設けられていて、このスプレーノズル２９、２９で、上記フィルタ部２８、２８に水を噴射するようになっている。この第２室２２の上部は、上記第３室２３の上部に接続されている。
【００１６】
上記第３室２３は、上記第２室のフィルタ部２８、２８と同様の２つのフィルタ部３１、３１と、上記第２室のスプレーノズル２９、２９と同様の２つのスプレーノズル３２、３２とを有する。上記第３室のフィルタ部３１、３１およびスプレーノズル３２、３２は、上記第２室のフィルタ部２８、２８およびスプレーノズル２９、２９と、上記仕切板１２に関して線対称位置に位置する。この第３室の下部は、上記タンク１７の水面に面すると共に、上記第４室の下部に接続されている。
【００１７】
上記第４室は、下部が上記堰カバー１５で区画されている。この第４室は、上部に上記排出口５が設けられていて、この排出口５を介して排気ガス処理装置本体１の外側に連通している。この第４室の上下方向の略中央には、排気ガスから水分を除去するためのデミスタ３４が設けられている。上記排出口５には、上記第４室内の排気ガスを本体の外側に排出させる図示しないファンが設けられている。
【００１８】
上記排気ガス吸入口３は、ディーゼル機関の排気口に接続されていると共に、上記排気ガス排出口５は、一端を大気中に開放した排気管の他端に接続されている。
【００１９】
上記構成において、上記ディーゼル機関から排出された排気ガスが、上記排気ガス吸入口３を経て第１室２１内に吸入される。この第１室２１内に吸入された排気ガスは、この第１室２１を下方に流れる際に、上記スプレーノズル２６から水が噴射されて冷却されると共に、上記排気ガスに含まれる煤塵が上記噴射された水の粒子に吸着される。この水の粒子に複数の煤塵が吸着、凝集されることによって、排気ガスの煤塵の粒子が肥大化する。この肥大化して重量が比較的大きくなった煤塵は、この煤塵の自重と排気ガスの流れによる慣性力によって、上記第１室２１の下方に形成された水タンク１７の水面に衝突する。この水タンク１７の水面に衝突した煤塵は、水タンク１７の水に取り込まれる。また、この水タンク１７の水面には、この水面上を通過する排気ガスに含まれる硫黄酸化物ＳＯｘや、窒素酸化物ＮＯｘが吸収される。
【００２０】
上記第１室２１から第２室２２に流入した排気ガスは、この第２室２２を上方に流れる。このとき、上記排気ガスは、この第２室２２に設けられた２つのフィルタ部２８、２８を通過して、煤塵がさらに捕捉される。すなわち、上記フィルタ部２８を通過する排気ガスは、上記フィルタ部２８が備える所定の肉厚のフィルタ内を通過する際、このフィルタを構成するスチールウールの表面によって画定されて、断面積が微小で断面形状および進行方向形状が複雑な経路を通る。また、上記フィルタは所定の肉厚を有するので、このフィルタにおける排気ガスの経路距離が長い。したがって、排気ガスに含まれる煤塵は、上記排気ガスの通路を画定するスチールウールの表面に衝突を繰り返して、このスチールウールの表面に捕捉される。このとき、特に、微小煤塵が効果的に上記スチールウールに捕捉される。また、上記フィルタ部２８、２８は、平面が水平面に対して所定の角度をなして取り付けられているので、上記第２室２２の排気ガスの進行方向に直交する断面におけるフィルタ面積が比較的大きい。したがって、上記第２室２２を通過する排気ガスから、微小煤塵を含む煤塵が効果的に捕捉して除去できる。このフィルタに捕捉された煤塵は、上記スプレーノズル２９からフィルタ部２８に噴射された水によって洗い流される。上記フィルタ部２８から煤塵を洗い流した水は、上記煤塵と共に、上記第２室２２下方の水タンク１７に受取られる。
【００２１】
上記第２室２２の２つのフィルタ部２８、２８で煤塵が捕捉、除去された排気ガスは、この第２室２２の上部に接続された第３室２３に流入する。この第３室２３では、上記第２室２２と同様に、スチールウールで構成されたフィルタを有して平面が水平面に対して所定の角度をなして取り付けられたフィルタ部３１、３１によって、排気ガスから煤塵がさらに捕捉、除去される。このフィルタ部３１、３１で捕捉された煤塵は、上記スプレーノズル３２、３２から噴射された水によってフィルタから洗い流されて、この煤塵を洗い流した水は煤塵と共に下方の水タンク１７に受取られる。
【００２２】
上記第１室２１および第２室２２および第３室２３で煤塵が捕捉、除去された排気ガスは、第３室下方の水タンク１７の水面付近を通過して、この水タンク１７の水でＳＯｘやＮＯｘなどがさらに除去されて、第４室２４の下部に流入する。このとき、この第４室２４の下部に配置された堰カバー１５によって、排気ガスが効果的に第４室２４内に導かれる。この第４室２４では、上記デミスタ３４によって排気ガスから水分が除去され、この水分が除去された排気ガスは、図示しないファンによって排出口５に接続された排出管を経て大気中に排出される。
【００２３】
上記排出口５から排出された排気ガスは、上記第１室のスプレーノズル２６からの噴射水で煤塵が凝集され、この凝集された煤塵が水タンク１７で捕捉されて除去され、さらに、上記第２室２２および第３室２３のフィルタ部２８、３１で微小煤塵を含む煤塵が捕捉されて除去されているので、煤塵が殆ど無い。したがって、従来よりも煤塵の除去効率が良好で、微小煤塵も確実に除去できる排気ガス処理装置が得られる。
【００２４】
また、上記排出口５に設けられたファンは、上記第４室２４内の排気ガスを本体の外側に排出しているので、このファンによって、上記第１室２１に流入した排気ガスは、第２室２２、第３室２３、および第４室２４を迅速に流れる。したがって、上記第２室２２および第３室２３に夫々設けられたフィルタ部２８、３１によって、排気ガス処理装置における排気ガスの圧力抵抗、すなわち、圧力損失が比較的大きくなっても、この排気ガス処理装置の動作時に第１室２１の圧力が過大になることがない。したがって、上記第１室２１に排気ガス吸入口３を介して接続されたディーゼル機関の排気負荷が過大になることが効果的に防止できる。また、この排気ガス処理装置が長時間運転された後、上記フィルタ部２８、３１のフィルタに煤塵が蓄積されて、この排気ガス処理装置の圧力損失が増大しても、上記排出口５に設けられたファンによって迅速に排気ガスを本体の外側に排出できる。したがって、この排気ガス処理装置に接続されたディーゼル機関の排気負荷が増大することが、安定して回避できる。また、上記フィルタ部２８、３１のフィルタに煤塵が蓄積しても、上記排出口５のファンによって、ディーゼル機関の排気負荷が効果的に低減できるから、上記フィルタは比較的長い期間メンテナンス無しで継続して使用できる。その結果、メンテナンスの頻度が少なくて、少ない手間で良好な煤塵の除去効果を有する排気ガス処理装置が得られる。
【００２５】
また、上記堰１４は、所定の高さを有して所定の水位の水を貯留してタンク１７を形成するので、上記タンク１７は水位が安定して保持される。したがって、上記タンク１７の水面によって画定される排気ガスの通路の断面積が安定して保持されて、この排気ガス処理装置内を流れる排気ガスの流速を安定させ、この結果、排気ガス処理装置に接続されたディーゼル機関の排気負荷を安定させることができる。
【００２６】
図２は、上記排気ガス処理装置に関して、上記排気ガス吸入口３と、排気ガス排出口５とにおける排気ガスの煤塵の量を測定して、吸入した排気ガスに含まれていた煤塵に対する除去した煤塵の割合である集塵効率を示した図である。この図２において、第２室２２における排気ガスの流速が変化した場合の集塵効率の変化を示している。横軸は排気ガスの流速（ｍ／ｓ）であり、縦軸は集塵効率（％）である。図２から分かるように、この排気ガス処理装置は、上記第２室２２における排気ガスの流速が１．０ｍ／ｓである場合に、９０％程度の良好な集塵効率が得られる。
【００２７】
図３は、上記排気ガス処理装置において、排気ガス排出口５における排気ガスの煤塵濃度を測定して、第２室２２における排気ガスの流速が変化した場合の排出口５における煤塵濃度の変化を示した図である。ここで、上記排気ガスの煤塵濃度が４６ｍｇ／Ｎｍ３と、２５ｍｇ／Ｎｍ３と、１２ｍｇ／Ｎｍ３との場合について、排気ガスの流速が変化した場合の排出口５での煤塵濃度の変化を示している。図３において、横軸は第２室２２での排気ガスの流速（ｍ／ｓ）であり、縦軸は排気ガス排出口５での排気ガスの煤塵濃度（ｍｇ／Ｎｍ３）である。図３から分かるように、全ての濃度の排気ガスについて、排気ガスの流速が大きくなるに伴って、排気ガス排出口５での煤塵濃度が低下する。
【００２８】
図４は、上記排気ガス処理装置において、第２室２２での排気ガスの流速が変化した場合の排気ガス処理装置の圧力損失の変化を示した図である。図４において、横軸は第２室２２での排気ガス流速（ｍ／ｓ）であり、縦軸は排気ガス処理装置の圧力損失（ｍｍＡｑ）である。図４から分かるように、この排気ガス処理装置は、排気ガス流速が増大するに伴って圧力損失が増大する。このとき、上記排気ガス排出口５に設けられたファンによって、排気ガス処理装置内の排気ガスが外側に排出されるので、この排気ガス処理装置は圧力損失が増大しても、上記排気ガス吸入口３に接続されたディーゼル機関の排気負荷の増大を回避できる。
【００２９】
上記実施形態において、上記第２室２２および第３室２３には、フィルタ部２８、３１を２個ずつ設置したが、上記フィルタ部２８、３１は、上記第２室２２および第３室２３に夫々何個設けてもよい。
【００３０】
上記実施形態において、上記排気ガス処理装置はディーゼル機関に接続したが、ディーゼル機関以外の機関や、焼却炉などに接続してもよく、要は、気体中に含まれる塵を除去する必要があるものであれば、何に接続してもよい。
【００３１】
上記実施形態において、フィルタ部２８、３１は、スチールウールで形成されたフィルタを備えたが、ウール状のフィルタであれば、グラスウールなどの他の材料で形成されたフィルタを備えてもよい。
【００３２】
また、上記水タンク１７は、水面が第２室２２および第３室２３のみに面してもよく、また、第１室２１および第２室２２、または、第１室２１および第３室２３のみに水面が面してもよい。
【００３３】
また、上記堰１４は無くてもよい。
【００３４】
また、上記排気ガス排出口５にはファンを設けなくてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の排気ガス処理装置によれば、本体内に、上記本体の外側から排気ガスを吸入する排気ガス吸入口と、水を噴射するスプレーノズルとを備える第１室と、上記第１室の下部に接続されると共に、所定の肉厚のウール状のフィルタと、このフィルタに水を噴射するスプレーノズルとを備える第２室と、上記第２室の上部に接続されると共に、所定の肉厚のウール状のフィルタと、このフィルタに水を噴射するスプレーノズルとを備える第３室と、上記第３室の下部に接続されると共に、上記本体の外側に排気ガスを排出する排出口を備える第４室とを備え、上記第２及び３室のフィルタは、各室に排気ガスが流れる方向に対して傾斜して配置され、上記第２及び３室のスプレーノズルは、上記フィルタの平面に対向して配置されているので、上記第１室内に導かれた排気ガスの煤塵を、上記スプレーノズルからの水に吸着させて凝集して捕捉でき、さらに、第２室と第３室に設けた所定の肉厚のウール状のフィルタによって、微小煤塵を含む煤塵を効果的に捕捉して除去できる。したがって、この排気ガス処理装置は、従来よりも煤塵の除去効率を向上でき、また、微小煤塵を確実に除去できる。また、上記第２室および第３室のフィルタにはスプレーノズルで水が噴射されているので、上記フィルタが捕捉した煤塵を洗い流して、上記フィルタの煤塵の捕捉性能を比較的長期に安定して保持することができる。
【００３６】
請求項２の発明の排気ガス処理装置によれば、上記第４室の排出口に、この第４室から排気ガスを排出させるファンを設けたので、上記第２室および第３室に設けられた厚肉のフィルタや、このフィルタに捕捉された煤塵によって本体内の圧力抵抗が増大しても、第１室に吸入された排気ガスを迅速に本体内を流すことができるから、この排気ガス処理装置に接続されたエンジンなどの排気負荷を安定して低減できる。
【００３７】
請求項３の発明の排気ガス処理装置によれば、上記第１室、第２室、および第３室の少なくとも２つに面する箇所が開放すると共に、水を貯留するタンクを形成する所定高さの堰を設けたので、このタンクの水によって、上記第１室、第２室、および第３室の少なくとも２つを通過する排気ガスから煤塵を直接捕捉でき、また、上記第１室で凝集して落下した煤塵を受け取ることができ、また、上記第２室および第３室のフィルタが捕捉して、このフィルタに噴射された水で洗い流された煤塵を、上記水と共に受取ることができるから、上記排気ガスに含まれる煤塵を効率良く捕捉および除去できて、微小煤塵を確実に除去できる。また、上記タンクを所定の水位に保持して、上記タンクの水面上に形成される排気ガスの通路を所定の断面積に保持できて、この排気ガス処理装置を流れる排気ガスの流量が安定に保持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態の排気ガス処理装置を示す断面図である。
【図２】  上記排気ガス処理装置の集塵効率を示した図である。
【図３】  排気ガスの流速が変化した場合の排出口５における煤塵濃度の変化を示した図である。
【図４】  排気ガスの流速が変化した場合の排気ガス処理装置の圧力損失の変化を示した図である。
【符号の説明】
１  本体
２  天井部
３  排気ガス吸入口
４  壁部
５  排気ガス排出口
７  仕切板
８  仕切板
１０  底部
１１  隔壁
１２  仕切板
１４  堰
１５  堰カバー
１７  タンク
１９  排出管
２１  第１室
２２  第２室
２３  第３室
２４  第４室
２６  スプレーノズル
２８  フィルタ部
２９  スプレーノズル
３１  フィルタ部
３２  スプレーノズル
３４  デミスタ
【図１】
0003752439.tif 000002
【図２】
0003752439.tif 000003
【図３】
0003752439.tif 000004
【図４】
0003752439.tif 000005