JP2004068751A - ディーゼル機関用排気装置およびその運用方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】黒煙が出やすい起動時や低負荷時あるいは運転条件により黒煙が出てしまうときには黒煙除去装置に排気ガスを通すようにして、黒煙の少ない運転条件のときは排気抵抗の少ない排気管に排気ガスを通すようにしてディーゼル機関の性能低下を回避することができるディーゼル機関用排気装置およびその運用方法を提供することを目的としている。
【解決手段】ディーゼル機関１１から排出される排気ガスを大気中に導く排気管１２と、前記排気ガスからディーゼル排気微粒子を取り除く黒煙除去装置１４と、を具備するディーゼル機関用排気装置１０において、前記排気管１２には、該排気管１２の一部を迂回するバイパス管１３が設けられているとともに、前記黒煙除去装置１４は前記バイパス管１３に対して直列に配置されていることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】ディーゼル機関１１から排出される排気ガスを大気中に導く排気管１２と、前記排気ガスからディーゼル排気微粒子を取り除く黒煙除去装置１４と、を具備するディーゼル機関用排気装置１０において、前記排気管１２には、該排気管１２の一部を迂回するバイパス管１３が設けられているとともに、前記黒煙除去装置１４は前記バイパス管１３に対して直列に配置されていることを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼル機関より排出される排気ガスからディーゼル排気微粒子（ＤＥＰ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｅｘｈａｕｓｔ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）を取り除く黒煙除去装置を具備したディーゼル機関用排気装置およびその運用方法に関するものである。
ディーゼル機関としては、特に使用時における負荷変動が少ない、発電用ディーゼル機関や舶用ディーゼル機関である。
【０００２】
【従来の技術】
従来のディーゼル機関用排気装置は、ディーゼル機関から排出される排気ガスを大気中に導く一の排気管に対して、排気ガスからディーゼル排気微粒子を取り除く黒煙除去装置が直列に配置されている（たとえば、特許文献１，２、および非特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３３７４２号公報（図１ないし図３）
【特許文献２】
特開平１１−２９０６３１号公報（図１ないし図３）
【非特許文献１】
社団法人日本機械学会著，「機械工学便覧」，１９９７年１０月５日，ｐ．Ｃ８−２３〜Ｃ８−２５
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、一の排気管に対して黒煙除去装置が直列に配置されたディーゼル機関用排気装置では、ディーゼル機関から排出される排気ガスの全量が常に黒煙除去装置を通過するようになっているため、排気抵抗が大きくなってディーゼル機関の性能低下を招くおそれがあるという問題点があった。
また、ディーゼル機関は起動時（特に起動してからの経過時間が２０分以内のとき）、あるいは低負荷時（負荷が２５％以下のとき）に燃料の蒸発や空気との混合が不十分となりやすく、黒煙を多く排出するおそれがある。
【０００５】
したがって、発電用ディーゼル機関や舶用ディーゼル機関などの発停（起動・停止）が頻繁ではなく、定格回転・定負荷（中負荷あるいは高負荷）で長時間運転することが多いディーゼル機関では、黒煙が出やすい起動時や低負荷時のときだけ黒煙除去装置に排気ガスを通して清浄化し、反対に黒煙の少ない運転条件のときは排気抵抗の少ない排気管に排気ガスを通すようにしてディーゼル機関の性能低下を回避することができれば有利である。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、黒煙が出やすい起動時や低負荷時あるいは運転条件により黒煙が出てしまうときには黒煙除去装置に排気ガスを通すようにして、黒煙の少ない運転条件のときは排気抵抗の少ない排気管に排気ガスを通すようにしてディーゼル機関の性能低下を回避することができるディーゼル機関用排気装置およびその運用方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のディーゼル機関用排気装置およびその運用方法では、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１記載のディーゼル機関用排気装置によれば、ディーゼル機関から排出される排気ガスを大気中に導く排気管と、前記排気ガスからディーゼル排気微粒子を取り除く黒煙除去装置と、を具備するディーゼル機関用排気装置において、前記排気管には、該排気管の一部を迂回するバイパス管が設けられているとともに、前記黒煙除去装置は前記バイパス管に対して直列に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
このディーゼル機関用排気装置においては、排気管とバイパス管とが並列に配置されており、ディーゼル機関から排出された排気ガスが、排気管および／またはバイパス管を通って大気中に導かれるようになっている。
排気ガスが排気管のみを通過する場合、排気ガス中の黒煙は除去されないが排気管中に黒煙除去装置が配置されていないため、排気ガスが円滑に流れていくこととなる。
また、排気ガスがバイパス管のみを通過する場合、排気ガス中の黒煙が除去されるため排気ガスは清浄化されるが、バイパス管中に黒煙除去装置が配置されているため排気抵抗は増えることとなる。
【０００９】
請求項２に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、前記排気管から前記排気ガスが流入してくる前記バイパス管の入口近傍には第１のバルブが設けられ、前記黒煙除去装置を通過した清浄ガスが前記排気管に戻される前記バイパス管の出口近傍には第２のバルブが設けられており、かつ前記バイパス管の入口と出口との間に位置する前記排気管には、第３のバルブが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
このディーゼル機関用排気装置においては、排気管のみに排気ガスを通過させる場合には第１のバルブおよび第２のバルブがともに閉じられ、第３のバルブが開かれることとなる。
また、バイパス管のみに排気ガスを通過させる場合には第３のバルブが閉じられ、第１のバルブおよび第２のバルブがともに開かれることとなる。
【００１１】
請求項３に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、前記バイパス管の入口よりも上流側に位置する前記排気管および／または前記バイパス管の出口よりも下流側に位置する前記排気管には、排気色測定装置が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
このディーゼル機関用排気装置においては、バイパス管の入口よりも上流側に位置する排気管および／またはバイパス管の出口よりも下流側に位置する排気管に設けられた排気色測定装置により、当該排気管中を通過する排気ガス中に含まれる黒煙濃度がボッシュ指度あるいは汚染度（％）で測定されることとなる。
【００１３】
請求項４に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、前記ディーゼル機関の負荷または前記ディーゼルエンジンが起動してから経過した時間、あるいは前記排気色測定装置により測定された測定値に応じて前記第１のバルブ、前記第２のバルブ、および前記第３のバルブの開度を制御する制御器が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
このディーゼル機関用排気装置においては、ディーゼル機関の負荷が所定負荷以下またはディーゼルエンジンが起動してから経過した時間が所定時間以下、あるいは排気色測定装置により測定された測定値が所定値を越える場合、第１のバルブおよび第２のバルブが開放されるとともに、第３のバルブが閉鎖される。
すなわち、ディーゼル機関から排出された排気ガスがバイパス管および黒煙除去装置を通って、大気中に放出されることとなる。
また、ディーゼル機関の負荷が所定負荷を越える場合またはディーゼルエンジンが起動してから経過した時間が所定時間を越える場合、あるいは排気色測定装置により測定された測定値が所定値以下の場合、第３のバルブが開放されるとともに、第１のバルブおよび第２のバルブが閉鎖される。
すなわち、ディーゼル機関から排出された排気ガスが排気管を通って、大気中に放出されることとなる。
【００１５】
請求項５に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、前記バイパス管の流路断面積は、前記排気管の流路断面積の１／３以下であることを特徴とする。
【００１６】
このディーゼル機関用排気装置においては、バイパス管として排気管の管径よりも小さい管径を有するものが採用される。
【００１７】
請求項６に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、前記黒煙除去装置は、加圧水式洗浄集塵装置であることを特徴とする。
【００１８】
このディーゼル機関用排気装置においては、噴霧された水の中に排気ガスが通されることにより水の粒子に黒煙が付着させられて、排気ガス中の黒煙が除去される。
【００１９】
請求項７に記載のディーゼル機関用排気装置の運用方法によれば、ディーゼル機関から排出される排気ガスを大気中に導く排気管と、前記排気ガスからディーゼル排気微粒子を取り除く黒煙除去装置と、を具備し、前記排気管には、該排気管の一部を迂回するバイパス管が設けられているとともに、前記黒煙除去装置が前記バイパス管に対して直列に配置されているディーゼル機関用排気装置の運用方法であって、前記ディーゼル機関の負荷が所定負荷以下のとき、または前記ディーゼルエンジンが起動してからの経過時間が所定時間以下のとき、あるいは前記排気ガスの黒煙濃度が所定値よりも高いとき、前記排気ガスの全量が前記バイパス管および前記黒煙除去装置を通過することを特徴とする。
【００２０】
このディーゼル機関用排気装置の運用方法によれば、ディーゼル機関の負荷が所定負荷以下のとき、またはディーゼルエンジンが起動してからの経過時間が所定時間以下のとき、あるいは排気ガスの黒煙濃度が所定値よりも高いときに、排気ガスの全量がバイパス管および黒煙除去装置を通過して大気中に放出されることとなる。
【００２１】
請求項８に記載のディーゼル機関用排気装置の運用方法によれば、ディーゼル機関から排出される排気ガスを大気中に導く排気管と、前記排気ガスからディーゼル排気微粒子を取り除く黒煙除去装置と、を具備し、前記排気管には、該排気管の一部を迂回するバイパス管が設けられているとともに、前記黒煙除去装置が前記バイパス管に対して直列に配置されているディーゼル機関用排気装置の運用方法であって、前記排気ガスの黒煙濃度が前記排気管の出口において所定値以下となるよう、前記バイパス管を通過する前記排気ガスの量と、前記バイパス管を通らずに前記排気管のみを通過する前記排気ガスの量との割合が決定されることを特徴とする。
【００２２】
このディーゼル機関用排気装置の運用方法によれば、排気管の出口における排気ガスの黒煙濃度、すなわち大気中に放出される排気ガスの黒煙濃度が所定値以下となるように、バイパス管を通過する排気ガスの量と、バイパス管を通らずに排気管のみを通過する排気ガスの量との割合が決定される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るディーゼル機関用排気装置の第１実施形態を図１に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明によるディーゼル機関用排気装置１０は、ディーゼル機関１１から排出される排気ガスを大気中に導く排気管１２と、この排気管１２の一部を迂回するバイパス管１３と、このバイパス管１３に対して直列に配置されるとともに、排気ガス中からディーゼル排気微粒子を取り除く黒煙除去装置１４とを主たる要素として構成されたものである。
図１からわかるように、バイパス管１３および黒煙除去装置１４は、排気管１２に対して並列に設けられている。
なお、ディーゼル排気微粒子は主成分であるすすの他に、燃え残りの燃料や潤滑油、硫黄酸化物などが含まれた、ディーゼル機関から排出される粒子状物質の総称である。
【００２４】
バイパス管１３の入口側、すなわち排気管１２から排気ガスが流入してくるバイパス管１３の入口部１３ａには、バイパス管１３の流路を開閉する第１のバルブ１５が設けられている。
一方、バイパス管１３の出口側、すなわち黒煙除去装置１４を通過した清浄化された清浄ガスが排気管１２に戻されるバイパス管１３の出口部１３ｂには、バイパス管１３の流路を開閉する第２のバルブ１６が設けられている。
また、これら入口部１３ａと出口部１３ｂとの間に位置する排気管１２（すなわち、バイパス管１３を通過する排気ガスおよび清浄ガスは通過することができない排気管１２）には、この排気管１２の流路を開閉する第３のバルブ１７が設けられている。
さらに、これら第１のバルブ１５、第２のバルブ１６、および第３のバルブ１７はそれぞれ、後述する制御器１８からの信号により個別にその開度が調整され得るように構成されている。
【００２５】
黒煙除去装置１４としては、たとえば特開平５−２３１１２６号公報、特開平６−３３７４２号公報、および特開平１１−２９０６３１号公報に記載された排ガスを処理するための装置、社団法人日本機械学会著，「機械工学便覧」，Ｃ８−２３頁〜Ｃ８−２５頁に記載された洗浄集じん装置、およびオルブルグ社の黒煙除去装置などを適用することができる。
なお、オルブルグ社の黒煙除去装置は、その黒煙除去原理が水の噴霧中に排気ガスを通すことで水の粒子に黒煙を付着させる方式のものである。
【００２６】
制御器１８にはディーゼル機関１１から負荷情報が送られてくるようになっている。本実施形態の場合は、たとえばディーゼル機関１１に取り付けられたガバナ１１ａで得られたディーゼル機関１１の負荷情報が制御器１８に送られてくるようになっている。
【００２７】
上記のように構成されたディーゼル機関用排気装置１０を備えるディーゼル機関を運転したときのディーゼル機関用排気装置１０の運用方法について説明する。
ガバナ１１ａから制御器１８に送られてきた負荷情報において、ディーゼル機関１１の負荷がたとえば２５％以下であるとき、あるいは２５％以下となったとき、制御器１８により第１のバルブ１５および第２のバルブ１６を全開にするとともに、第３のバルブ１７を全閉にする。
これによりディーゼル機関１１から排出された排気ガスは、排気管１２→バイパス管１３の入口部１３ａ→第１のバルブ１５→バイパス管１３→黒煙除去装置１４→バイパス管１３→第２のバルブ１６→バイパス管１３の出口部１３ｂ→排気管１２→大気放出口１２ａを通って大気中に放出される。
この際、第３のバルブ１７を通って大気中に放出される排気ガスは存在せず、ディーゼル機関１１から排出された排気ガスはすべて、黒煙除去装置１４を通って大気中に放出されることとなる。
【００２８】
このように、ディーゼル機関１１の負荷が低いとき（たとえば２５％以下の低負荷のとき）には、ディーゼル機関１１から排出された排気ガスの全量が黒煙除去装置１４を通った後、大気中に放出されるようになっているので、低負荷時における黒煙の発生を防止することができる。
【００２９】
また、ガバナ１１ａから制御器１８に送られてきた負荷情報において、ディーゼル機関１１の負荷がたとえば２５％よりも高くなったとき、制御器１８により第３のバルブ１７を全開にするとともに第１のバルブ１５を全閉にした後、たとえば約１分後に第２のバルブ１６を全閉にする。なお、第１のバルブ１５を全閉とした後、約１分後に第２のバルブ１６を全閉とするのは、第１のバルブ１３と第２のバルブ１６との間に位置するバイパス管１３および黒煙除去装置１４内に残留することとなる排気ガスの量をできるだけ少なくするためである。
これによりディーゼル機関１１から排出された排気ガスは、排気管１２→第３のバルブ１７→排気管１２→大気放出口１２ａを通って大気中に放出される。
この際、排気管１２→バイパス管１３の入口部１３ａ→第１のバルブ１５→バイパス管１３→黒煙除去装置１４→バイパス管１３→第２のバルブ１６→バイパス管１３の出口部１３ｂ→排気管１２→大気放出口１２ａを通って大気中に放出される排気ガスは存在せず、ディーゼル機関１１から排出された排気ガスはすべて、第３のバルブ１７を通って大気中に放出されることとなる。
【００３０】
このように、ディーゼル機関１１の負荷が高くなったとき（たとえば２５％以上の中・高負荷のとき）には、ディーゼル機関１１から排出された排気ガスの全量が排気管１２のみを通って大気中に放出されるようになっているので、排気抵抗を低く抑えることができて、ディーゼル機関の性能を最大限発揮させることができる。
【００３１】
上述した第１実施形態では、ディーゼル機関１１の負荷に応じて排気ガスの流路を変更するようにしていたが、ディーゼル機関１１の負荷の代わりに、ディーゼル機関１１が起動してからの経過時間に応じて排気ガスの流路を変更することもできる。この実施形態を第２実施形態とする。
すなわち、制御器１８にディーゼル機関１１が起動してからの経過時間を積算（カウント）する積算計（図示せず）を設けたり、あるいは起動シーケンスにおけるある時点での起動時からの経過時間を制御器１８に判断させるなどして、ディーゼル機関１１が起動してからの経過時間が制御器１８でわかるようにする。そして、制御器１８で判断されたディーゼル機関１１が起動してからの経過時間がたとえば２０分以下のときは、制御器１８により第１のバルブ１５および第２のバルブ１６を全開にしておくとともに、第３のバルブ１７を全閉にしておく。
また、制御器１８で判断されたディーゼル機関１１が起動してからの経過時間がたとえば２０分を越えたときは、制御器１８により第３のバルブ１７を全開にするとともに第１のバルブ１５を全閉にした後、たとえば約１分後に第２のバルブ１７を全閉にする。
【００３２】
これにより、ディーゼル機関１１が起動してから２０分経過するまでの間は、排気管１２→バイパス管１３の入口部１３ａ→第１のバルブ１５→バイパス管１３→黒煙除去装置１４→バイパス管１３→第２のバルブ１６→バイパス管１３の出口部１３ｂ→排気管１２→大気放出口１２ａを通って排気ガスが大気中に放出されることとなる。
【００３３】
このように、黒煙の発生が特に多くなるディーゼル機関１１の起動時（特に起動してから２０分間）には、ディーゼル機関１１から排出された排気ガスの全量が黒煙除去装置１４を通った後、大気中に放出されるようになっているので、起動時における黒煙の発生を防止することができる。
なお、ディーゼル機関１１が起動してからの経過時間だけを計測（あるいは判断）して第１のバルブ１５、第２のバルブ１６、および第３のバルブ１７を作動させる場合には、ガバナ１１ａからの信号を制御器１８に送る必要が無くなるので、送信に必要な機器や配線を省略することができる。
【００３４】
図２を用いて本発明に係るディーゼル機関用排気装置の第３実施形態を説明する。なお、図１を用いて説明した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付すとともに、その部材についての説明は省略する。
【００３５】
図１を用いて説明した第１実施形態と、図２に示す第３実施形態との異なる点は、バイパス管１３の入口部１３ａよりも上流側、すなわちディーゼル機関１１とバイパス管１３の入口部１３ａとの間に位置する排気管１２に排気色測定装置１９が設けられている点である。
排気色測定装置１９としては、たとえば特開平７−１７４６９７号公報に記載されたようなものがある。この装置によりディーゼルエンジン１１から排出された排気ガス中に含まれる黒煙濃度をボッシュ指度あるいは汚染度（％）で知ることができる。
また。排気色測定装置１９で測定した結果（ボッシュ指度あるいは汚染度）はデータとして制御器１８に送られるようになっている。
【００３６】
次に、上記のように構成されたディーゼル機関用排気装置２０を備えるディーゼル機関を運転したときのディーゼル機関用排気装置２０の運用方法について説明する。
排気色測定装置１９から制御器１８に送られてきた排気色情報において、その値がたとえば０．３ボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）あるいは３％よりも高い値であるとき、制御器１８により第１のバルブ１５および第２のバルブ１６を全開にするとともに、第３のバルブ１７を全閉にする。
これによりディーゼル機関１１から排出された排気ガスは、排気管１２→バイパス管１３の入口部１３ａ→第１のバルブ１５→バイパス管１３→黒煙除去装置１４→バイパス管１３→第２のバルブ１６→バイパス管１３の出口部１３ｂ→排気管１２→大気放出口１２ａを通って大気中に放出される。
この際、第３のバルブ１７を通って大気中に放出される排気ガスは存在せず、ディーゼル機関１１から排出された排気ガスはすべて、黒煙除去装置１４を通って大気中に放出されることとなる。
【００３７】
このように、ディーゼル機関１１から排出される排気ガスの排気色が黒い（濃い）とき（たとえばボッシュ指度が０．３よりも高いかあるいは汚染度が３％よりも高いとき）には、ディーゼル機関１１から排出された排気ガスの全量が黒煙除去装置１４を通った後、大気中に放出されるようになっているので、ディーゼルエンジン１１から排出される排気ガスの色を常に清浄（クリーン）な状態に保つことができる。
【００３８】
また、排気色測定装置１９から制御器１８に送られてきた排気色情報において、その値がたとえば０．３ボッシュあるいは３％以下の値となったとき、制御器１８により第３のバルブ１７を全開にするとともに第１のバルブ１５を全閉にした後、たとえば約１分後に第２のバルブ１６を全閉にする。
これによりディーゼル機関１１から排出された排気ガスは、排気管１２→第３のバルブ１７→排気管１２→大気放出口１２ａを通って大気中に放出される。
この際、排気管１２→バイパス管１３の入口部１３ａ→第１のバルブ１５→バイパス管１３→黒煙除去装置１４→バイパス管１３→第２のバルブ１６→バイパス管１３の出口部１３ｂ→排気管１２→大気放出口１２ａを通って大気中に放出される排気ガスは存在せず、ディーゼル機関１１から排出された排気ガスはすべて、第３のバルブ１７を通って大気中に放出されることとなる。
【００３９】
このように、ディーゼル機関１１から排出される排気ガスの排気色が無色透明のとき（非常に薄くて目視できないとき：たとえばボッシュ指度が０．３以下かあるいは汚染度が３％以下のとき）には、ディーゼル機関１１から排出された排気ガスの全量が排気管１２のみを通って大気中に放出されるようになっているので、排気抵抗を低く抑えることができて、ディーゼル機関の性能を最大限発揮させることができる。
【００４０】
図３を用いて本発明に係るディーゼル機関用排気装置の第４実施形態を説明する。なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付すとともに、その部材についての説明は省略する。
【００４１】
図２を用いて説明した第３実施形態と、図３に示す第４実施形態との異なる点は、第３実施形態ではバイパス管１３の入口部１３ａよりも上流側に位置する排気管１２に排気色測定装置１９が設けられていたのに対し、第４実施形態ではバイパス管１３の出口部１３ｂよりも下流側、すなわちバイパス管１３の出口部１３ｂと排気管１２の大気放出口１２ａとの間に位置する排気管１２に排気色測定装置１９ａが設けられている点である。
排気色測定装置１９ａは、上述した排気色測定装置１９と同じものであるのでここではその説明を省略する。
この排気色測定装置１９ａもまた、測定した結果（ボッシュ指度あるいは汚染度）をデータとして制御器１８に送るようになっている。
【００４２】
次に、上記のように構成されたディーゼル機関用排気装置３０を備えるディーゼル機関を運転したときのディーゼル機関用排気装置３０の運用方法について説明する。
排気色測定装置１９ａから制御器１８に送られてきた排気色情報において、その値がたとえば０．３ボッシュあるいは３％よりも高い値を示すときには、制御器１８により第１のバルブ１５、第２のバルブ１６、および第３のバルブ１７の開度が、排気色測定装置１９ａにおける測定結果が０．３ボッシュ以下あるいは汚染度３％以下となるように自動的に調整される。
【００４３】
一具体例を挙げて説明すると、排気色測定装置１９ａにおける測定結果が１．０ボッシュあるいは汚染度１０％を越える場合には、制御器１８により第１のバルブ１５および第２のバルブ１６を全開にするとともに、第３のバルブ１７を全閉にする。
また、排気色測定装置１９ａにおける測定結果が０．３ボッシュを越え１．０ボッシュ未満である場合、あるいは汚染度が３％を越え１０％未満である場合には、制御器１８により第１のバルブ１５および第２のバルブ１６を半開にするとともに、第３のバルブ１７を半開にする。
そして、排気色測定装置１９ａにおける測定結果が０．３ボッシュ以下あるいは汚染度３％以下である場合には、制御器１８により第１のバルブ１５および第２のバルブ１６を全閉にするとともに、第３のバルブ１７を全開にする。
【００４４】
このように、排気色測定装置１９ａにおける測定結果に基づいて、制御器１８により第１バルブ１５、第２バルブ１６、および第３バルブ１７の開度をそれぞれ調節することで、大気放出口１２ａから排出される排気ガスの色を常に清浄（クリーン）な状態に保つことができる。
【００４５】
以上説明してきた実施形態において、バイパス管１３の流路断面積が、排気管の流路断面積の１／３以下になるように構成されていればさらに有利である。
このように構成することにより、バイパス管１３の管径を小さくすることができ、装置の小型化（コンパクト化）を図ることができるとともに、材料費および製造費を低減させることができる。
また、黒煙除去装置１４もディーゼル機関１１の起動時や低負荷時に発生する排気ガスを処理できればよいので、小型のものを採用することができ、装置の小型化（コンパクト化）およびコストダウンを図ることができる。
【００４６】
さらに、本発明が、たとえば海岸沿いに建造された発電施設の発電用ディーゼル機関、あるいは船舶等に搭載された主機用ディーゼル機関や発電用ディーゼル機関に適用される場合、黒煙除去装置１４が、水（特に海水）を利用できる加圧水式洗浄集塵装置であればさらに有利である。
すなわち、これらディーゼル機関の周辺には多量の水（海水）が存在することとなるので、常にきれいな水を黒煙除去装置１４内に供給することができ、装置の能力を常に高い状態に維持することができる。
また、水を溜めておくためのタンクを省略することができるので、装置の小型化（コンパクト化）を図ることができるとともに、材料費および製造費を低減させることができる。
さらに、タンクが省略されることによりタンク内の清掃作業やタンク内の水の入れ替え作業をなくすことができ、それに伴う人員の配置や作業時間をなくすことができる。
【００４７】
なお、上述した実施形態は、たとえば第１実施形態と第２実施形態を組み合わせたり、第１実施形態と第４実施形態を組み合わせたり、必要に応じて適宜組み合わせ可能である。
【００４８】
また、今まで述べてきた実施形態では、自動化を図るために制御器からの信号（命令）により各バルブを自動的に開閉させるようにしていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、人の手によって手動で行うようにしても良い。
【００４９】
さらに、排気色測定装置についてもボッシュ指度や汚染度が自動でわかるものに限定されるものではなく、たとえば従来使用していたサンプル採取装置で排気中から一定量の排気ガスを採取した後、濾紙についた黒煙の量を判定するような方法（ＪＩＳ Ｄ８００４に規定された判定方法）によっても知ることができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明のディーゼル機関用排気装置およびその運用方法によれば、以下の効果を奏する。
請求項１に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、黒煙除去装置が配置されていない排気管を排気ガスが流れる場合には、排気抵抗が少なくなるので、排気ガスを円滑に流すことができて、排気抵抗によるディーゼル機関の性能低下を回避することができる。
また、黒煙除去装置が配置されたバイパス管を排気ガスが流れる場合には、排気ガス中から黒煙が除去されるので、清浄化した排気ガスを大気中に放出することができて、大気汚染を防止することができる。
【００５１】
請求項２に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、排気管のみに排気ガスを通過させる場合には第１のバルブおよび第２のバルブがともに閉じられ、第３のバルブが開かれ、また、バイパス管のみに排気ガスを通過させる場合には第３のバルブが閉じられ、第１のバルブおよび第２のバルブがともに開かれればよいので、流路をバルブの開け閉めだけで変更することができ、構成および機構を簡略化することができて、設備費を抑制することができる。
【００５２】
請求項３に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、バイパス管の入口よりも上流側に位置する排気管および／またはバイパス管の出口よりも下流側に位置する排気管に設けられた排気色測定装置により、当該排気管中を通過する排気ガス中に含まれる黒煙濃度がボッシュ指度あるいは汚染度（％）で測定されることとなるので、ディーゼルエンジンから吐き出される排気ガス中の黒煙濃度および／または大気中に放出される排気ガス中の黒煙濃度を常に把握することができる。
【００５３】
請求項４に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、ディーゼル機関の負荷が所定負荷以下またはディーゼルエンジンが起動してから経過した時間が所定時間以下、あるいは排気色測定装置により測定された測定値が所定値を越える場合には、排気ガスが黒煙除去装置を通ることとなり、排気ガス中の黒煙濃度が下げられることとなるので、大気中への黒煙の放出を防止することができて、大気汚染を防止することができる。
また、ディーゼル機関の負荷が所定負荷を越える場合またはディーゼルエンジンが起動してから経過した時間が所定時間を越える場合、あるいは排気色測定装置により測定された測定値が所定値以下の場合には、排気ガスが排気抵抗の少ない排気管を通ることとなり、排気抵抗によるディーゼル機関の性能低下を回避することができる。
【００５４】
請求項５に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、バイパス管として排気管の管径よりも小さい管径のものを採用することができるので、装置の小型化（コンパクト化）を図ることができるとともに、材料費および製造費を低減させることができる。
【００５５】
請求項６に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、噴霧された水の中に排気ガスが通されることにより水の粒子に黒煙が付着させられて、排気ガス中の黒煙が除去されることとなる。
したがって、たとえば海岸沿いに建造された発電施設の発電用ディーゼル機関、あるいは船舶等に搭載された主機用ディーゼル機関や発電用ディーゼル機関に本発明が適用された場合、これらディーゼル機関の周辺には多量の水（海水）が存在することとなるので、常にきれいな水を装置に供給することができ、装置の能力を常に高い状態に維持することができる。
また、水を溜めておくためのタンクを省略することができるので、装置の小型化（コンパクト化）を図ることができるとともに、材料費および製造費を低減させることができる。
さらに、タンクが省略されることによりタンク内の清掃作業やタンク内の水の入れ替え作業をなくすことができ、それに伴う人員の配置や作業時間をなくすことができる。
【００５６】
請求項７に記載のディーゼル機関用排気装置およびその運用方法によれば、ディーゼル機関の負荷が所定負荷以下のとき、またはディーゼルエンジンが起動してからの経過時間が所定時間以下のとき、あるいは排気ガスの黒煙濃度が所定値よりも高いときに、排気ガスの全量がバイパス管および黒煙除去装置を通過して大気中に放出されることとなるので、大気中への黒煙の放出を防止することができて、大気汚染を防止することができる。
【００５７】
請求項８に記載のディーゼル機関用排気装置およびその運用方法によれば、排気管の出口における排気ガスの黒煙濃度、すなわち大気中に放出される排気ガスの黒煙濃度が所定値以下となるように、バイパス管を通過する排気ガスの量と、バイパス管を通らずに排気管のみを通過する排気ガスの量との割合が決定されることとなるので、大気中への黒煙の放出を防止することができて、大気汚染を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディーゼル機関用排気装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明によるディーゼル機関用排気装置の第３実施形態を示す概略構成図である。
【図３】本発明によるディーゼル機関用排気装置の第４実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０ ディーゼル機関用排気装置
１１ ディーゼル機関
１２ 排気管
１３ バイパス管
１３ａ 入口
１３ｂ 出口
１４ 黒煙除去装置
１５ 第１のバルブ
１６ 第２のバルブ
１７ 第３のバルブ
１８ 制御器
１９ 排気色測定装置
１９ａ 排気色測定装置
２０ ディーゼル機関用排気装置
３０ ディーゼル機関用排気装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼル機関より排出される排気ガスからディーゼル排気微粒子（ＤＥＰ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｅｘｈａｕｓｔ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）を取り除く黒煙除去装置を具備したディーゼル機関用排気装置およびその運用方法に関するものである。
ディーゼル機関としては、特に使用時における負荷変動が少ない、発電用ディーゼル機関や舶用ディーゼル機関である。
【０００２】
【従来の技術】
従来のディーゼル機関用排気装置は、ディーゼル機関から排出される排気ガスを大気中に導く一の排気管に対して、排気ガスからディーゼル排気微粒子を取り除く黒煙除去装置が直列に配置されている（たとえば、特許文献１，２、および非特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３３７４２号公報（図１ないし図３）
【特許文献２】
特開平１１−２９０６３１号公報（図１ないし図３）
【非特許文献１】
社団法人日本機械学会著，「機械工学便覧」，１９９７年１０月５日，ｐ．Ｃ８−２３〜Ｃ８−２５
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、一の排気管に対して黒煙除去装置が直列に配置されたディーゼル機関用排気装置では、ディーゼル機関から排出される排気ガスの全量が常に黒煙除去装置を通過するようになっているため、排気抵抗が大きくなってディーゼル機関の性能低下を招くおそれがあるという問題点があった。
また、ディーゼル機関は起動時（特に起動してからの経過時間が２０分以内のとき）、あるいは低負荷時（負荷が２５％以下のとき）に燃料の蒸発や空気との混合が不十分となりやすく、黒煙を多く排出するおそれがある。
【０００５】
したがって、発電用ディーゼル機関や舶用ディーゼル機関などの発停（起動・停止）が頻繁ではなく、定格回転・定負荷（中負荷あるいは高負荷）で長時間運転することが多いディーゼル機関では、黒煙が出やすい起動時や低負荷時のときだけ黒煙除去装置に排気ガスを通して清浄化し、反対に黒煙の少ない運転条件のときは排気抵抗の少ない排気管に排気ガスを通すようにしてディーゼル機関の性能低下を回避することができれば有利である。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、黒煙が出やすい起動時や低負荷時あるいは運転条件により黒煙が出てしまうときには黒煙除去装置に排気ガスを通すようにして、黒煙の少ない運転条件のときは排気抵抗の少ない排気管に排気ガスを通すようにしてディーゼル機関の性能低下を回避することができるディーゼル機関用排気装置およびその運用方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のディーゼル機関用排気装置およびその運用方法では、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１記載のディーゼル機関用排気装置によれば、ディーゼル機関から排出される排気ガスを大気中に導く排気管と、前記排気ガスからディーゼル排気微粒子を取り除く黒煙除去装置と、を具備するディーゼル機関用排気装置において、前記排気管には、該排気管の一部を迂回するバイパス管が設けられているとともに、前記黒煙除去装置は前記バイパス管に対して直列に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
このディーゼル機関用排気装置においては、排気管とバイパス管とが並列に配置されており、ディーゼル機関から排出された排気ガスが、排気管および／またはバイパス管を通って大気中に導かれるようになっている。
排気ガスが排気管のみを通過する場合、排気ガス中の黒煙は除去されないが排気管中に黒煙除去装置が配置されていないため、排気ガスが円滑に流れていくこととなる。
また、排気ガスがバイパス管のみを通過する場合、排気ガス中の黒煙が除去されるため排気ガスは清浄化されるが、バイパス管中に黒煙除去装置が配置されているため排気抵抗は増えることとなる。
【０００９】
請求項２に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、前記排気管から前記排気ガスが流入してくる前記バイパス管の入口近傍には第１のバルブが設けられ、前記黒煙除去装置を通過した清浄ガスが前記排気管に戻される前記バイパス管の出口近傍には第２のバルブが設けられており、かつ前記バイパス管の入口と出口との間に位置する前記排気管には、第３のバルブが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
このディーゼル機関用排気装置においては、排気管のみに排気ガスを通過させる場合には第１のバルブおよび第２のバルブがともに閉じられ、第３のバルブが開かれることとなる。
また、バイパス管のみに排気ガスを通過させる場合には第３のバルブが閉じられ、第１のバルブおよび第２のバルブがともに開かれることとなる。
【００１１】
請求項３に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、前記バイパス管の入口よりも上流側に位置する前記排気管および／または前記バイパス管の出口よりも下流側に位置する前記排気管には、排気色測定装置が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
このディーゼル機関用排気装置においては、バイパス管の入口よりも上流側に位置する排気管および／またはバイパス管の出口よりも下流側に位置する排気管に設けられた排気色測定装置により、当該排気管中を通過する排気ガス中に含まれる黒煙濃度がボッシュ指度あるいは汚染度（％）で測定されることとなる。
【００１３】
請求項４に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、前記ディーゼル機関の負荷または前記ディーゼルエンジンが起動してから経過した時間、あるいは前記排気色測定装置により測定された測定値に応じて前記第１のバルブ、前記第２のバルブ、および前記第３のバルブの開度を制御する制御器が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
このディーゼル機関用排気装置においては、ディーゼル機関の負荷が所定負荷以下またはディーゼルエンジンが起動してから経過した時間が所定時間以下、あるいは排気色測定装置により測定された測定値が所定値を越える場合、第１のバルブおよび第２のバルブが開放されるとともに、第３のバルブが閉鎖される。
すなわち、ディーゼル機関から排出された排気ガスがバイパス管および黒煙除去装置を通って、大気中に放出されることとなる。
また、ディーゼル機関の負荷が所定負荷を越える場合またはディーゼルエンジンが起動してから経過した時間が所定時間を越える場合、あるいは排気色測定装置により測定された測定値が所定値以下の場合、第３のバルブが開放されるとともに、第１のバルブおよび第２のバルブが閉鎖される。
すなわち、ディーゼル機関から排出された排気ガスが排気管を通って、大気中に放出されることとなる。
【００１５】
請求項５に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、前記バイパス管の流路断面積は、前記排気管の流路断面積の１／３以下であることを特徴とする。
【００１６】
このディーゼル機関用排気装置においては、バイパス管として排気管の管径よりも小さい管径を有するものが採用される。
【００１７】
請求項６に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、前記黒煙除去装置は、加圧水式洗浄集塵装置であることを特徴とする。
【００１８】
このディーゼル機関用排気装置においては、噴霧された水の中に排気ガスが通されることにより水の粒子に黒煙が付着させられて、排気ガス中の黒煙が除去される。
【００１９】
請求項７に記載のディーゼル機関用排気装置の運用方法によれば、ディーゼル機関から排出される排気ガスを大気中に導く排気管と、前記排気ガスからディーゼル排気微粒子を取り除く黒煙除去装置と、を具備し、前記排気管には、該排気管の一部を迂回するバイパス管が設けられているとともに、前記黒煙除去装置が前記バイパス管に対して直列に配置されているディーゼル機関用排気装置の運用方法であって、前記ディーゼル機関の負荷が所定負荷以下のとき、または前記ディーゼルエンジンが起動してからの経過時間が所定時間以下のとき、あるいは前記排気ガスの黒煙濃度が所定値よりも高いとき、前記排気ガスの全量が前記バイパス管および前記黒煙除去装置を通過することを特徴とする。
【００２０】
このディーゼル機関用排気装置の運用方法によれば、ディーゼル機関の負荷が所定負荷以下のとき、またはディーゼルエンジンが起動してからの経過時間が所定時間以下のとき、あるいは排気ガスの黒煙濃度が所定値よりも高いときに、排気ガスの全量がバイパス管および黒煙除去装置を通過して大気中に放出されることとなる。
【００２１】
請求項８に記載のディーゼル機関用排気装置の運用方法によれば、ディーゼル機関から排出される排気ガスを大気中に導く排気管と、前記排気ガスからディーゼル排気微粒子を取り除く黒煙除去装置と、を具備し、前記排気管には、該排気管の一部を迂回するバイパス管が設けられているとともに、前記黒煙除去装置が前記バイパス管に対して直列に配置されているディーゼル機関用排気装置の運用方法であって、前記排気ガスの黒煙濃度が前記排気管の出口において所定値以下となるよう、前記バイパス管を通過する前記排気ガスの量と、前記バイパス管を通らずに前記排気管のみを通過する前記排気ガスの量との割合が決定されることを特徴とする。
【００２２】
このディーゼル機関用排気装置の運用方法によれば、排気管の出口における排気ガスの黒煙濃度、すなわち大気中に放出される排気ガスの黒煙濃度が所定値以下となるように、バイパス管を通過する排気ガスの量と、バイパス管を通らずに排気管のみを通過する排気ガスの量との割合が決定される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るディーゼル機関用排気装置の第１実施形態を図１に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明によるディーゼル機関用排気装置１０は、ディーゼル機関１１から排出される排気ガスを大気中に導く排気管１２と、この排気管１２の一部を迂回するバイパス管１３と、このバイパス管１３に対して直列に配置されるとともに、排気ガス中からディーゼル排気微粒子を取り除く黒煙除去装置１４とを主たる要素として構成されたものである。
図１からわかるように、バイパス管１３および黒煙除去装置１４は、排気管１２に対して並列に設けられている。
なお、ディーゼル排気微粒子は主成分であるすすの他に、燃え残りの燃料や潤滑油、硫黄酸化物などが含まれた、ディーゼル機関から排出される粒子状物質の総称である。
【００２４】
バイパス管１３の入口側、すなわち排気管１２から排気ガスが流入してくるバイパス管１３の入口部１３ａには、バイパス管１３の流路を開閉する第１のバルブ１５が設けられている。
一方、バイパス管１３の出口側、すなわち黒煙除去装置１４を通過した清浄化された清浄ガスが排気管１２に戻されるバイパス管１３の出口部１３ｂには、バイパス管１３の流路を開閉する第２のバルブ１６が設けられている。
また、これら入口部１３ａと出口部１３ｂとの間に位置する排気管１２（すなわち、バイパス管１３を通過する排気ガスおよび清浄ガスは通過することができない排気管１２）には、この排気管１２の流路を開閉する第３のバルブ１７が設けられている。
さらに、これら第１のバルブ１５、第２のバルブ１６、および第３のバルブ１７はそれぞれ、後述する制御器１８からの信号により個別にその開度が調整され得るように構成されている。
【００２５】
黒煙除去装置１４としては、たとえば特開平５−２３１１２６号公報、特開平６−３３７４２号公報、および特開平１１−２９０６３１号公報に記載された排ガスを処理するための装置、社団法人日本機械学会著，「機械工学便覧」，Ｃ８−２３頁〜Ｃ８−２５頁に記載された洗浄集じん装置、およびオルブルグ社の黒煙除去装置などを適用することができる。
なお、オルブルグ社の黒煙除去装置は、その黒煙除去原理が水の噴霧中に排気ガスを通すことで水の粒子に黒煙を付着させる方式のものである。
【００２６】
制御器１８にはディーゼル機関１１から負荷情報が送られてくるようになっている。本実施形態の場合は、たとえばディーゼル機関１１に取り付けられたガバナ１１ａで得られたディーゼル機関１１の負荷情報が制御器１８に送られてくるようになっている。
【００２７】
上記のように構成されたディーゼル機関用排気装置１０を備えるディーゼル機関を運転したときのディーゼル機関用排気装置１０の運用方法について説明する。
ガバナ１１ａから制御器１８に送られてきた負荷情報において、ディーゼル機関１１の負荷がたとえば２５％以下であるとき、あるいは２５％以下となったとき、制御器１８により第１のバルブ１５および第２のバルブ１６を全開にするとともに、第３のバルブ１７を全閉にする。
これによりディーゼル機関１１から排出された排気ガスは、排気管１２→バイパス管１３の入口部１３ａ→第１のバルブ１５→バイパス管１３→黒煙除去装置１４→バイパス管１３→第２のバルブ１６→バイパス管１３の出口部１３ｂ→排気管１２→大気放出口１２ａを通って大気中に放出される。
この際、第３のバルブ１７を通って大気中に放出される排気ガスは存在せず、ディーゼル機関１１から排出された排気ガスはすべて、黒煙除去装置１４を通って大気中に放出されることとなる。
【００２８】
このように、ディーゼル機関１１の負荷が低いとき（たとえば２５％以下の低負荷のとき）には、ディーゼル機関１１から排出された排気ガスの全量が黒煙除去装置１４を通った後、大気中に放出されるようになっているので、低負荷時における黒煙の発生を防止することができる。
【００２９】
また、ガバナ１１ａから制御器１８に送られてきた負荷情報において、ディーゼル機関１１の負荷がたとえば２５％よりも高くなったとき、制御器１８により第３のバルブ１７を全開にするとともに第１のバルブ１５を全閉にした後、たとえば約１分後に第２のバルブ１６を全閉にする。なお、第１のバルブ１５を全閉とした後、約１分後に第２のバルブ１６を全閉とするのは、第１のバルブ１３と第２のバルブ１６との間に位置するバイパス管１３および黒煙除去装置１４内に残留することとなる排気ガスの量をできるだけ少なくするためである。
これによりディーゼル機関１１から排出された排気ガスは、排気管１２→第３のバルブ１７→排気管１２→大気放出口１２ａを通って大気中に放出される。
この際、排気管１２→バイパス管１３の入口部１３ａ→第１のバルブ１５→バイパス管１３→黒煙除去装置１４→バイパス管１３→第２のバルブ１６→バイパス管１３の出口部１３ｂ→排気管１２→大気放出口１２ａを通って大気中に放出される排気ガスは存在せず、ディーゼル機関１１から排出された排気ガスはすべて、第３のバルブ１７を通って大気中に放出されることとなる。
【００３０】
このように、ディーゼル機関１１の負荷が高くなったとき（たとえば２５％以上の中・高負荷のとき）には、ディーゼル機関１１から排出された排気ガスの全量が排気管１２のみを通って大気中に放出されるようになっているので、排気抵抗を低く抑えることができて、ディーゼル機関の性能を最大限発揮させることができる。
【００３１】
上述した第１実施形態では、ディーゼル機関１１の負荷に応じて排気ガスの流路を変更するようにしていたが、ディーゼル機関１１の負荷の代わりに、ディーゼル機関１１が起動してからの経過時間に応じて排気ガスの流路を変更することもできる。この実施形態を第２実施形態とする。
すなわち、制御器１８にディーゼル機関１１が起動してからの経過時間を積算（カウント）する積算計（図示せず）を設けたり、あるいは起動シーケンスにおけるある時点での起動時からの経過時間を制御器１８に判断させるなどして、ディーゼル機関１１が起動してからの経過時間が制御器１８でわかるようにする。そして、制御器１８で判断されたディーゼル機関１１が起動してからの経過時間がたとえば２０分以下のときは、制御器１８により第１のバルブ１５および第２のバルブ１６を全開にしておくとともに、第３のバルブ１７を全閉にしておく。
また、制御器１８で判断されたディーゼル機関１１が起動してからの経過時間がたとえば２０分を越えたときは、制御器１８により第３のバルブ１７を全開にするとともに第１のバルブ１５を全閉にした後、たとえば約１分後に第２のバルブ１７を全閉にする。
【００３２】
これにより、ディーゼル機関１１が起動してから２０分経過するまでの間は、排気管１２→バイパス管１３の入口部１３ａ→第１のバルブ１５→バイパス管１３→黒煙除去装置１４→バイパス管１３→第２のバルブ１６→バイパス管１３の出口部１３ｂ→排気管１２→大気放出口１２ａを通って排気ガスが大気中に放出されることとなる。
【００３３】
このように、黒煙の発生が特に多くなるディーゼル機関１１の起動時（特に起動してから２０分間）には、ディーゼル機関１１から排出された排気ガスの全量が黒煙除去装置１４を通った後、大気中に放出されるようになっているので、起動時における黒煙の発生を防止することができる。
なお、ディーゼル機関１１が起動してからの経過時間だけを計測（あるいは判断）して第１のバルブ１５、第２のバルブ１６、および第３のバルブ１７を作動させる場合には、ガバナ１１ａからの信号を制御器１８に送る必要が無くなるので、送信に必要な機器や配線を省略することができる。
【００３４】
図２を用いて本発明に係るディーゼル機関用排気装置の第３実施形態を説明する。なお、図１を用いて説明した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付すとともに、その部材についての説明は省略する。
【００３５】
図１を用いて説明した第１実施形態と、図２に示す第３実施形態との異なる点は、バイパス管１３の入口部１３ａよりも上流側、すなわちディーゼル機関１１とバイパス管１３の入口部１３ａとの間に位置する排気管１２に排気色測定装置１９が設けられている点である。
排気色測定装置１９としては、たとえば特開平７−１７４６９７号公報に記載されたようなものがある。この装置によりディーゼルエンジン１１から排出された排気ガス中に含まれる黒煙濃度をボッシュ指度あるいは汚染度（％）で知ることができる。
また。排気色測定装置１９で測定した結果（ボッシュ指度あるいは汚染度）はデータとして制御器１８に送られるようになっている。
【００３６】
次に、上記のように構成されたディーゼル機関用排気装置２０を備えるディーゼル機関を運転したときのディーゼル機関用排気装置２０の運用方法について説明する。
排気色測定装置１９から制御器１８に送られてきた排気色情報において、その値がたとえば０．３ボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）あるいは３％よりも高い値であるとき、制御器１８により第１のバルブ１５および第２のバルブ１６を全開にするとともに、第３のバルブ１７を全閉にする。
これによりディーゼル機関１１から排出された排気ガスは、排気管１２→バイパス管１３の入口部１３ａ→第１のバルブ１５→バイパス管１３→黒煙除去装置１４→バイパス管１３→第２のバルブ１６→バイパス管１３の出口部１３ｂ→排気管１２→大気放出口１２ａを通って大気中に放出される。
この際、第３のバルブ１７を通って大気中に放出される排気ガスは存在せず、ディーゼル機関１１から排出された排気ガスはすべて、黒煙除去装置１４を通って大気中に放出されることとなる。
【００３７】
このように、ディーゼル機関１１から排出される排気ガスの排気色が黒い（濃い）とき（たとえばボッシュ指度が０．３よりも高いかあるいは汚染度が３％よりも高いとき）には、ディーゼル機関１１から排出された排気ガスの全量が黒煙除去装置１４を通った後、大気中に放出されるようになっているので、ディーゼルエンジン１１から排出される排気ガスの色を常に清浄（クリーン）な状態に保つことができる。
【００３８】
また、排気色測定装置１９から制御器１８に送られてきた排気色情報において、その値がたとえば０．３ボッシュあるいは３％以下の値となったとき、制御器１８により第３のバルブ１７を全開にするとともに第１のバルブ１５を全閉にした後、たとえば約１分後に第２のバルブ１６を全閉にする。
これによりディーゼル機関１１から排出された排気ガスは、排気管１２→第３のバルブ１７→排気管１２→大気放出口１２ａを通って大気中に放出される。
この際、排気管１２→バイパス管１３の入口部１３ａ→第１のバルブ１５→バイパス管１３→黒煙除去装置１４→バイパス管１３→第２のバルブ１６→バイパス管１３の出口部１３ｂ→排気管１２→大気放出口１２ａを通って大気中に放出される排気ガスは存在せず、ディーゼル機関１１から排出された排気ガスはすべて、第３のバルブ１７を通って大気中に放出されることとなる。
【００３９】
このように、ディーゼル機関１１から排出される排気ガスの排気色が無色透明のとき（非常に薄くて目視できないとき：たとえばボッシュ指度が０．３以下かあるいは汚染度が３％以下のとき）には、ディーゼル機関１１から排出された排気ガスの全量が排気管１２のみを通って大気中に放出されるようになっているので、排気抵抗を低く抑えることができて、ディーゼル機関の性能を最大限発揮させることができる。
【００４０】
図３を用いて本発明に係るディーゼル機関用排気装置の第４実施形態を説明する。なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付すとともに、その部材についての説明は省略する。
【００４１】
図２を用いて説明した第３実施形態と、図３に示す第４実施形態との異なる点は、第３実施形態ではバイパス管１３の入口部１３ａよりも上流側に位置する排気管１２に排気色測定装置１９が設けられていたのに対し、第４実施形態ではバイパス管１３の出口部１３ｂよりも下流側、すなわちバイパス管１３の出口部１３ｂと排気管１２の大気放出口１２ａとの間に位置する排気管１２に排気色測定装置１９ａが設けられている点である。
排気色測定装置１９ａは、上述した排気色測定装置１９と同じものであるのでここではその説明を省略する。
この排気色測定装置１９ａもまた、測定した結果（ボッシュ指度あるいは汚染度）をデータとして制御器１８に送るようになっている。
【００４２】
次に、上記のように構成されたディーゼル機関用排気装置３０を備えるディーゼル機関を運転したときのディーゼル機関用排気装置３０の運用方法について説明する。
排気色測定装置１９ａから制御器１８に送られてきた排気色情報において、その値がたとえば０．３ボッシュあるいは３％よりも高い値を示すときには、制御器１８により第１のバルブ１５、第２のバルブ１６、および第３のバルブ１７の開度が、排気色測定装置１９ａにおける測定結果が０．３ボッシュ以下あるいは汚染度３％以下となるように自動的に調整される。
【００４３】
一具体例を挙げて説明すると、排気色測定装置１９ａにおける測定結果が１．０ボッシュあるいは汚染度１０％を越える場合には、制御器１８により第１のバルブ１５および第２のバルブ１６を全開にするとともに、第３のバルブ１７を全閉にする。
また、排気色測定装置１９ａにおける測定結果が０．３ボッシュを越え１．０ボッシュ未満である場合、あるいは汚染度が３％を越え１０％未満である場合には、制御器１８により第１のバルブ１５および第２のバルブ１６を半開にするとともに、第３のバルブ１７を半開にする。
そして、排気色測定装置１９ａにおける測定結果が０．３ボッシュ以下あるいは汚染度３％以下である場合には、制御器１８により第１のバルブ１５および第２のバルブ１６を全閉にするとともに、第３のバルブ１７を全開にする。
【００４４】
このように、排気色測定装置１９ａにおける測定結果に基づいて、制御器１８により第１バルブ１５、第２バルブ１６、および第３バルブ１７の開度をそれぞれ調節することで、大気放出口１２ａから排出される排気ガスの色を常に清浄（クリーン）な状態に保つことができる。
【００４５】
以上説明してきた実施形態において、バイパス管１３の流路断面積が、排気管の流路断面積の１／３以下になるように構成されていればさらに有利である。
このように構成することにより、バイパス管１３の管径を小さくすることができ、装置の小型化（コンパクト化）を図ることができるとともに、材料費および製造費を低減させることができる。
また、黒煙除去装置１４もディーゼル機関１１の起動時や低負荷時に発生する排気ガスを処理できればよいので、小型のものを採用することができ、装置の小型化（コンパクト化）およびコストダウンを図ることができる。
【００４６】
さらに、本発明が、たとえば海岸沿いに建造された発電施設の発電用ディーゼル機関、あるいは船舶等に搭載された主機用ディーゼル機関や発電用ディーゼル機関に適用される場合、黒煙除去装置１４が、水（特に海水）を利用できる加圧水式洗浄集塵装置であればさらに有利である。
すなわち、これらディーゼル機関の周辺には多量の水（海水）が存在することとなるので、常にきれいな水を黒煙除去装置１４内に供給することができ、装置の能力を常に高い状態に維持することができる。
また、水を溜めておくためのタンクを省略することができるので、装置の小型化（コンパクト化）を図ることができるとともに、材料費および製造費を低減させることができる。
さらに、タンクが省略されることによりタンク内の清掃作業やタンク内の水の入れ替え作業をなくすことができ、それに伴う人員の配置や作業時間をなくすことができる。
【００４７】
なお、上述した実施形態は、たとえば第１実施形態と第２実施形態を組み合わせたり、第１実施形態と第４実施形態を組み合わせたり、必要に応じて適宜組み合わせ可能である。
【００４８】
また、今まで述べてきた実施形態では、自動化を図るために制御器からの信号（命令）により各バルブを自動的に開閉させるようにしていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、人の手によって手動で行うようにしても良い。
【００４９】
さらに、排気色測定装置についてもボッシュ指度や汚染度が自動でわかるものに限定されるものではなく、たとえば従来使用していたサンプル採取装置で排気中から一定量の排気ガスを採取した後、濾紙についた黒煙の量を判定するような方法（ＪＩＳ Ｄ８００４に規定された判定方法）によっても知ることができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明のディーゼル機関用排気装置およびその運用方法によれば、以下の効果を奏する。
請求項１に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、黒煙除去装置が配置されていない排気管を排気ガスが流れる場合には、排気抵抗が少なくなるので、排気ガスを円滑に流すことができて、排気抵抗によるディーゼル機関の性能低下を回避することができる。
また、黒煙除去装置が配置されたバイパス管を排気ガスが流れる場合には、排気ガス中から黒煙が除去されるので、清浄化した排気ガスを大気中に放出することができて、大気汚染を防止することができる。
【００５１】
請求項２に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、排気管のみに排気ガスを通過させる場合には第１のバルブおよび第２のバルブがともに閉じられ、第３のバルブが開かれ、また、バイパス管のみに排気ガスを通過させる場合には第３のバルブが閉じられ、第１のバルブおよび第２のバルブがともに開かれればよいので、流路をバルブの開け閉めだけで変更することができ、構成および機構を簡略化することができて、設備費を抑制することができる。
【００５２】
請求項３に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、バイパス管の入口よりも上流側に位置する排気管および／またはバイパス管の出口よりも下流側に位置する排気管に設けられた排気色測定装置により、当該排気管中を通過する排気ガス中に含まれる黒煙濃度がボッシュ指度あるいは汚染度（％）で測定されることとなるので、ディーゼルエンジンから吐き出される排気ガス中の黒煙濃度および／または大気中に放出される排気ガス中の黒煙濃度を常に把握することができる。
【００５３】
請求項４に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、ディーゼル機関の負荷が所定負荷以下またはディーゼルエンジンが起動してから経過した時間が所定時間以下、あるいは排気色測定装置により測定された測定値が所定値を越える場合には、排気ガスが黒煙除去装置を通ることとなり、排気ガス中の黒煙濃度が下げられることとなるので、大気中への黒煙の放出を防止することができて、大気汚染を防止することができる。
また、ディーゼル機関の負荷が所定負荷を越える場合またはディーゼルエンジンが起動してから経過した時間が所定時間を越える場合、あるいは排気色測定装置により測定された測定値が所定値以下の場合には、排気ガスが排気抵抗の少ない排気管を通ることとなり、排気抵抗によるディーゼル機関の性能低下を回避することができる。
【００５４】
請求項５に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、バイパス管として排気管の管径よりも小さい管径のものを採用することができるので、装置の小型化（コンパクト化）を図ることができるとともに、材料費および製造費を低減させることができる。
【００５５】
請求項６に記載のディーゼル機関用排気装置によれば、噴霧された水の中に排気ガスが通されることにより水の粒子に黒煙が付着させられて、排気ガス中の黒煙が除去されることとなる。
したがって、たとえば海岸沿いに建造された発電施設の発電用ディーゼル機関、あるいは船舶等に搭載された主機用ディーゼル機関や発電用ディーゼル機関に本発明が適用された場合、これらディーゼル機関の周辺には多量の水（海水）が存在することとなるので、常にきれいな水を装置に供給することができ、装置の能力を常に高い状態に維持することができる。
また、水を溜めておくためのタンクを省略することができるので、装置の小型化（コンパクト化）を図ることができるとともに、材料費および製造費を低減させることができる。
さらに、タンクが省略されることによりタンク内の清掃作業やタンク内の水の入れ替え作業をなくすことができ、それに伴う人員の配置や作業時間をなくすことができる。
【００５６】
請求項７に記載のディーゼル機関用排気装置およびその運用方法によれば、ディーゼル機関の負荷が所定負荷以下のとき、またはディーゼルエンジンが起動してからの経過時間が所定時間以下のとき、あるいは排気ガスの黒煙濃度が所定値よりも高いときに、排気ガスの全量がバイパス管および黒煙除去装置を通過して大気中に放出されることとなるので、大気中への黒煙の放出を防止することができて、大気汚染を防止することができる。
【００５７】
請求項８に記載のディーゼル機関用排気装置およびその運用方法によれば、排気管の出口における排気ガスの黒煙濃度、すなわち大気中に放出される排気ガスの黒煙濃度が所定値以下となるように、バイパス管を通過する排気ガスの量と、バイパス管を通らずに排気管のみを通過する排気ガスの量との割合が決定されることとなるので、大気中への黒煙の放出を防止することができて、大気汚染を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディーゼル機関用排気装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明によるディーゼル機関用排気装置の第３実施形態を示す概略構成図である。
【図３】本発明によるディーゼル機関用排気装置の第４実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０ ディーゼル機関用排気装置
１１ ディーゼル機関
１２ 排気管
１３ バイパス管
１３ａ 入口
１３ｂ 出口
１４ 黒煙除去装置
１５ 第１のバルブ
１６ 第２のバルブ
１７ 第３のバルブ
１８ 制御器
１９ 排気色測定装置
１９ａ 排気色測定装置
２０ ディーゼル機関用排気装置
３０ ディーゼル機関用排気装置
Claims (8)
- ディーゼル機関から排出される排気ガスを大気中に導く排気管と、前記排気ガスからディーゼル排気微粒子を取り除く黒煙除去装置と、を具備するディーゼル機関用排気装置において、
前記排気管には、該排気管の一部を迂回するバイパス管が設けられているとともに、
前記黒煙除去装置は前記バイパス管に対して直列に配置されていることを特徴とするディーゼル機関用排気装置。 - 前記排気管から前記排気ガスが流入してくる前記バイパス管の入口近傍には第１のバルブが設けられ、
前記黒煙除去装置を通過した清浄ガスが前記排気管に戻される前記バイパス管の出口近傍には第２のバルブが設けられており、
かつ前記バイパス管の入口と出口との間に位置する前記排気管には、第３のバルブが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のディーゼル機関用排気装置。 - 前記バイパス管の入口よりも上流側に位置する前記排気管および／または前記バイパス管の出口よりも下流側に位置する前記排気管には、排気色測定装置が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のディーゼル機関用排気装置。
- 前記ディーゼル機関の負荷または前記ディーゼルエンジンが起動してから経過した時間、あるいは前記排気色測定装置により測定された測定値に応じて前記第１のバルブ、前記第２のバルブ、および前記第３のバルブの開度を制御する制御器が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載のディーゼル機関用排気装置。
- 前記バイパス管の流路断面積は、前記排気管の流路断面積の１／３以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のディーゼル機関用排気装置。
- 前記黒煙除去装置は、加圧水式洗浄集塵装置であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のディーゼル機関用排気装置。
- ディーゼル機関から排出される排気ガスを大気中に導く排気管と、前記排気ガスからディーゼル排気微粒子を取り除く黒煙除去装置と、を具備し、前記排気管には、該排気管の一部を迂回するバイパス管が設けられているとともに、前記黒煙除去装置が前記バイパス管に対して直列に配置されているディーゼル機関用排気装置の運用方法であって、
前記ディーゼル機関の負荷が所定負荷以下のとき、または前記ディーゼルエンジンが起動してからの経過時間が所定時間以下のとき、あるいは前記排気ガスの黒煙濃度が所定値よりも高いとき、前記排気ガスの全量が前記バイパス管および前記黒煙除去装置を通過することを特徴とするディーゼル機関用排気装置の運用方法。 - ディーゼル機関から排出される排気ガスを大気中に導く排気管と、前記排気ガスからディーゼル排気微粒子を取り除く黒煙除去装置と、を具備し、前記排気管には、該排気管の一部を迂回するバイパス管が設けられているとともに、前記黒煙除去装置が前記バイパス管に対して直列に配置されているディーゼル機関用排気装置の運用方法であって、
前記排気ガスの黒煙濃度が前記排気管の出口において所定値以下となるよう、前記バイパス管を通過する前記排気ガスの量と、前記バイパス管を通らずに前記排気管のみを通過する前記排気ガスの量との割合が決定されることを特徴とするディーゼル機関用排気装置の運用方法。
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|---|---|---|---|
| JP2002231447A JP2004068751A (ja) | 2002-08-08 | 2002-08-08 | ディーゼル機関用排気装置およびその運用方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005307947A (ja) * | 2004-04-26 | 2005-11-04 | Yanmar Co Ltd | 内燃機関の排気管構造 |
| JP2007127033A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Yanmar Co Ltd | 黒煙除去装置 |
-
2002
- 2002-08-08 JP JP2002231447A patent/JP2004068751A/ja active Pending
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