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WO2014057865A1 - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

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Publication number
WO2014057865A1
WO2014057865A1 PCT/JP2013/076976 JP2013076976W WO2014057865A1 WO 2014057865 A1 WO2014057865 A1 WO 2014057865A1 JP 2013076976 W JP2013076976 W JP 2013076976W WO 2014057865 A1 WO2014057865 A1 WO 2014057865A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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purification
exhaust gas
path
bypass path
bypass
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/076976
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
横山　哲也
井上　剛
Original Assignee
ヤンマー株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ヤンマー株式会社 filed Critical ヤンマー株式会社
Priority to US14/433,965 priority Critical patent/US9731246B2/en
Priority to CN201380052903.8A priority patent/CN104718357B/zh
Priority to KR1020157008242A priority patent/KR102062940B1/ko
Priority to DK13846149.6T priority patent/DK2918807T3/da
Priority to EP13846149.6A priority patent/EP2918807B1/en
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purification device for purifying exhaust gas in an internal combustion engine (engine) such as a diesel engine.
  • diesel A diesel generator that combines an engine and a generator that generates electricity by driving the diesel engine (see, for example, Patent Document 1).
  • Diesel engines are known to be one of the most energy efficient types of internal combustion engines, and the amount of carbon dioxide contained in exhaust gas per unit output is small.
  • a low-quality fuel such as heavy oil can be used, there is an advantage that it is economically excellent.
  • the exhaust gas of a diesel engine contains a large amount of nitrogen oxides, sulfur oxides and particulate matter. These are mainly derived from heavy oil, which is a fuel, and are harmful substances that hinder environmental conservation. In particular, nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) are harmful to human bodies and exhibit strong acidity, and are also considered to cause acid rain. Accordingly, it is understood that a machine that drives a diesel generator, such as a ship, has a very large amount of NOx emission and a large burden on the global environment.
  • a selective catalytic reduction method (hereinafter referred to as an SCR method) using urea as a reducing agent has become common as a post-treatment means for greatly purifying NOx.
  • the SCR method uses a NOx catalyst having a honeycomb structure made of a material in which an active component such as V or Cr is supported on an oxide carrier such as Ti.
  • an active component such as V or Cr
  • an oxide carrier such as Ti.
  • the applicant of the present application has previously provided a purification casing that accommodates the NOx catalyst in the exhaust path of the engine, and bypasses the exhaust gas from the upstream side of the purification casing in the exhaust path without bypassing the NOx catalyst. Proposed to branch off.
  • the exhaust gas is sent to the purification casing while navigating within the regulated sea area, and the exhaust gas is sent to the bypass path side while navigating outside the regulated sea area, thereby extending the life of the NOx catalyst, reducing running costs, There is an advantage that the purification performance can be maintained.
  • An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus which has been improved by examining the current situation as described above.
  • the invention of claim 1 is an exhaust gas purification device provided in an exhaust path of an engine, comprising a purification casing that contains at least a purification catalyst for purifying exhaust gas from the engine, and allows the purification catalyst to pass through.
  • a bypass path for bypassing the exhaust gas is provided integrally with the purification casing separately from the purification path with the purification catalyst.
  • the bypass path is provided in the purification casing.
  • the purification casing is partitioned into the purification path and the bypass path by a partition plate extending along a discharge direction of the exhaust gas. It is that.
  • the exhaust gas purifying apparatus when the exhaust gas passes through the bypass path, the inside of the purification casing is partitioned by the partition plate.
  • the purification catalyst on the purification path side is configured to be warmed up using heat.
  • the purification path and the bypass path are merged at an outlet portion of the purification casing.
  • the exhaust gas is discharged in a branching portion between the purification path and the bypass path.
  • a path switching member for switching to the bypass path is provided.
  • the path switching member is constituted by a switching valve provided on each of an inlet side of the purification path and an inlet side of the bypass path. When the switching valve is opened, it operates to close the other.
  • the two switching valves are interlocked and connected so that when one is opened via a link mechanism, the other is closed.
  • a drive mechanism for opening / closing operation is connected to either one of them.
  • the path switching member is a swing valve that closes the other when one of the inlet side of the purification path and the inlet side of the bypass path is opened. It is said that it is constituted by.
  • a tenth aspect of the present invention is the exhaust gas purifying device according to any one of the first to ninth aspects, wherein an upstream portion of the purifying catalyst in the purifying casing is provided with an air blowing portion for blowing gas to the purifying catalyst. That is.
  • the gas ejection from the gas blowing section is stopped. Is.
  • the exhaust gas purifying apparatus further includes a reducing agent supply unit that supplies a reducing agent for NOx reduction to the exhaust gas, and the exhaust gas passes through the bypass path. Furthermore, the supply of the reducing agent from the reducing agent supply unit is stopped.
  • an exhaust gas purification apparatus provided in the exhaust path of an engine, Comprising: The purification catalyst which accommodates at least the purification catalyst which purifies the exhaust gas from the said engine is provided, The said purification catalyst In addition to the purification path with the purification catalyst, a bypass path that bypasses the exhaust gas without passing through the purification catalyst is integrally provided in the purification casing, so that when exhaust gas purification processing is required (regulated sea area) The exhaust gas may be sent to the purification path side during navigation, and the exhaust gas may be sent to the bypass path side when purification treatment is not required (during navigation outside the regulated sea area). Therefore, it is possible to efficiently treat the exhaust gas and extend the life of the purification catalyst.
  • bypass path is integrally provided in the purification casing, the piping distance of the bypass path can be shortened and the initial cost can be reduced as compared with a case where a bypass path is separately provided outside the purification casing.
  • the exhaust gas purification device itself can be made compact, and the installation space for the exhaust gas purification device can be reduced. For this reason, it becomes easy to mount the exhaust gas purification device in a narrow engine room in a ship or the like, for example.
  • the partition plate since the inside of the purification casing is partitioned into the purification path and the bypass path by the partition plate extending along the exhaust gas discharge direction, the partition plate is added. With only a simple configuration, two paths can be formed in the purification casing. Therefore, the manufacturing cost of the exhaust gas purification device can be reduced.
  • the purification catalyst on the purification path side is formed by partitioning the purification casing with the partition plate and using the heat of the exhaust gas when the exhaust gas passes through the bypass path. Therefore, regardless of whether or not the exhaust gas is purified, the purification catalyst can always be warmed up to easily maintain the activated state.
  • the exhaust gas purified through the purification path and the bypass path are passed through. Both the exhaust gas and the exhaust gas thus delivered can be sent to the downstream side of the exhaust path connected to the outlet of the purification casing. Accordingly, the exhaust structure can be simplified and the initial cost can be reduced.
  • the path switching member closes only one of the purification path and the bypass path, and simultaneously closes both the purification path and the bypass path. Therefore, it is possible to reliably prevent the exhaust passage from being completely blocked, or to significantly reduce the risk of complete blockage.
  • the both switching valves are interlocked and connected so that when one is opened via a link mechanism, the other is closed, and a drive mechanism for opening / closing operation is provided on one of the both switching valves. Since they are connected, the risk of complete blockage of the exhaust path can be greatly reduced, and the two switching valves can be opened and closed by one drive mechanism, and the structure can be simplified.
  • an upstream part of the purification catalyst in the purification casing is provided with an air blowing part for blowing gas to the purification catalyst.
  • the dust collected in the exhaust gas can be forcibly removed, and the maintenance workability of the exhaust gas purification device can be improved and the life can be extended.
  • the exhaust gas passes through the purification path because the exhaust gas is stopped from being ejected when the exhaust gas passes through the bypass path. Except for the case, it is not necessary to spray gas on the purification catalyst. Therefore, it is possible to reduce the amount of gas that is blown onto the purification catalyst, thereby contributing to the reduction of running costs.
  • the exhaust gas further includes a reducing agent supply unit that supplies a reducing agent for NOx reduction to the exhaust gas, and the reduction from the reducing agent supply unit when the exhaust gas passes through the bypass path. Since the supply of the agent is stopped, when the purification process is unnecessary (for example, during navigation outside the regulated sea area), the reducing agent is not consumed wastefully.
  • the reducing agent can be efficiently supplied according to the necessity of the purification treatment.
  • the ship 1 includes a hull 2, a cabin 4 provided at a rear portion of the hull 2 on the deck 3, a funnel 5 (chimney) disposed behind the cabin 4, and a rear lower portion of the hull 2.
  • a provided propeller 6 and a rudder 7 are provided.
  • a main engine 8 and a speed reducer 9 that are driving sources of the propeller 6, and a power generator 10 for supplying electric power to the electrical system in the ship 2 are installed.
  • the propeller 6 is rotationally driven by the rotational power from the main engine 8 via the speed reducer 9.
  • the power generation apparatus 10 includes a diesel generator 11 that combines a power generation diesel engine 12 (hereinafter referred to as a power generation engine) and a power generator 13 that generates power by driving the power generation engine 12.
  • the generated power generated by driving the generator 13 is supplied to the electrical system in the ship 2.
  • the generator 13 is electrically connected to a power transducer 15 in the generator control panel 14.
  • the power transducer 15 is for detecting the power generated by the generator 13. Based on the detection information of the power transducer 15, the drive of the generator engine 12 is controlled so that the generated power matches the target power set in advance on the generator control panel 14.
  • the power transducer 15 is also electrically connected to a controller 55 of a reducing agent supply device 43 described later.
  • a fuel tank 16 for storing fuel (heavy oil) of the power generation engine 12 is installed in the hull 2.
  • a supply line 17 is connected to the fuel tank 16.
  • a fuel inlet valve 18, a fuel filter 19, and a fuel flow meter 20 are provided on the upstream side of the supply pipeline 17.
  • the fuel flow meter 20 is electrically connected to a controller 55 of a reducing agent supply device 43 described later.
  • a feed line 21 extends from the downstream side of the fuel flow meter 20.
  • the feed line 21 is connected to a fuel pump (not shown) of the power generation engine 12.
  • the fuel sent to the fuel pump 16 is injected into a combustion chamber (not shown) for each cylinder in the power generation engine 12 by a fuel injection device (not shown) provided in the power generation engine 12.
  • a return chamber 22 is provided in the middle of the feed line 21.
  • a return line 23 extending from the fuel injection device to the outside of the power generation engine 12 is connected to the fuel tank 16 via a return chamber 22. Accordingly, unused surplus fuel in the power generation engine 12 is returned to the fuel tank 16 through the return line 23.
  • a check valve 24 is provided downstream of the return chamber 22 in the return line 23.
  • the power generation engine 12 is connected to an intake path (not shown) for air intake and an exhaust path 25 for exhaust gas discharge.
  • the air taken in through the intake path is sent into each cylinder of the power generation engine 12 (inside the cylinder in the intake stroke).
  • the compression stroke of each cylinder is completed, the fuel sucked up from the fuel tank 16 is pumped into the combustion chamber (sub chamber) for each cylinder by the fuel injection device, so that the air-fuel mixture is self-ignited in each combustion chamber. An expansion stroke accompanying combustion is performed.
  • the exhaust path 25 of the power generation engine 12 extends to the funnel 5.
  • a post-treatment device 27 is provided as an exhaust gas purification device for purifying exhaust gas.
  • the exhaust stroke after the expansion stroke the exhaust gas sent from the power generation engine 12 to the exhaust path 25 is released to the outside of the ship 1 via the post-treatment device 27.
  • a NOx catalyst 62 and a slip treatment catalyst 63 are accommodated as purification catalysts.
  • the NOx catalyst 62 and the slip treatment catalyst 63 are disposed on the purification path 28 side in the post-treatment device 27.
  • the post-processing device 27 is integrally provided with a bypass path 29.
  • the bypass path 29 is for bypassing the exhaust gas without passing through the NOx catalyst 62 and the slip treatment catalyst 63.
  • the bypass path 29 of the first embodiment is provided in the post-processing device 27.
  • the purification path 28 and the bypass path 29 are merged at the outlet of the aftertreatment device 27 (downstream from the slip treatment catalyst 63).
  • the NOx catalyst 62 may be used without the slip treatment catalyst 63.
  • a purification side switching valve 30 and a bypass side switching valve 31 are provided as path switching members for switching the exhaust gas discharge direction between the purification path 28 and the bypass path 29.
  • the purification side switching valve 30 is provided on the inlet side of the purification path 28.
  • the bypass side switching valve 31 is provided on the inlet side of the bypass path 29.
  • Each switching valve 30, 31 is for selecting a path through which the exhaust gas passes, and has a relationship that when one is opened, the other is closed.
  • the purification side switching valve 30 is opened and the bypass side switching valve 31 is closed
  • the exhaust gas in the exhaust passage 25 passes through the NOx catalyst 62 and the slip treatment catalyst 63 in the post-treatment device 27 and is subjected to purification processing. Then, it is discharged out of the ship 1.
  • the bypass side switching valve 31 is opened and the purification side switching valve 30 is closed, the exhaust gas in the exhaust path 25 bypasses the NOx catalyst 62 and the slip processing catalyst 63 in the post-processing device 27 and performs the purification process. Without being discharged outside the ship 1.
  • One of the switching valves 30 and 31 is a gas-operated type.
  • the drive unit of the bypass side switching valve 31 is connected to the gas trunk line 33 extending from the gas supply source 32 via the gas branch line 34.
  • the gas supply source 32 of the first embodiment supplies air (which may be nitrogen gas) as compressed gas for operating the switching valves 30 and 31.
  • a gate valve 35 and a pressure reducing valve 36 are provided in the middle of each gas branch line 34 in order from the upstream side.
  • Both switching valves 30 and 31 are interlocked and connected via a link mechanism 110. Therefore, when the bypass side switching valve 31 is opened or closed by the air from the gas supply source 32, the purification side switching valve 30 is closed or opened via the link mechanism 110.
  • the drive part of the bypass side switching valve 31, the gas trunk line 33, the gas branch line 34, and the gas supply source 32 correspond to a drive mechanism for opening and closing operations.
  • the outlet side of the gas main pipe line 33 is connected to a jet nozzle 37 as a jet section provided on the upstream side of the NOx catalyst 62 and the upstream side of the slip treatment catalyst 63 in the post-treatment device 27.
  • the blow nozzle 37 blows the compressed gas from the gas supply source 32 toward the NOx catalyst 62 and the slip treatment catalyst 63. By the action of the blow nozzle 37, the dust accumulated in the aftertreatment device 27 during use can be forcibly removed.
  • a gate valve 38, a pressure reducing valve 39, an air filter 40, a reducer 41, and a fusible solenoid valve are arranged in this order from the upstream side between the most downstream air branch pipe 34 and the two jet nozzles 37 in the gas trunk pipe 33. 42 is provided.
  • the fusible solenoid valve 42 is electrically connected to a controller 55 of a reducing agent supply device 43 described later, and is configured to open and close based on control information from the controller 55.
  • the reducing agent supply device 43 is for supplying a reducing agent for NOx reduction to the exhaust gas in the exhaust passage 25, and includes a reducing agent supply passage 44 and a reducing agent control panel 45.
  • One end side of the reducing agent supply passage 44 is connected to a urea water tank 46 that stores a urea aqueous solution (hereinafter referred to as urea water) as a reducing agent.
  • the other end side of the reducing agent supply passage 44 is connected to a urea water injection nozzle 47 as a reducing agent supply portion provided upstream of the branch portion of the purification passage 28 and the bypass passage 29 in the exhaust passage 25.
  • the urea water injection nozzle 47 may be provided on the downstream side of the branch portion between the purification path and the bypass path 29.
  • a urea water inlet valve 48, a reducer 49, a feed pump 50, a urea water filter 51, a urea water flow meter 52, an electromagnetic solenoid valve 53 for injection, and the like are provided in this order from the upstream side.
  • the feed pump 50 sucks up urea water in the urea water tank 46 and discharges it toward the urea water injection nozzle 47.
  • An electric motor 54 is connected to the feed pump 50.
  • the urea water supply amount from the feed pump 50 is adjusted by adjusting the rotational drive amount of the electric motor 54 based on control information from the controller 55 described later via the inverter 56.
  • the injection solenoid valve 53 is electrically connected to a controller 55 described later, and is configured to open and close based on control information from the controller 55.
  • the spraying of urea water from the urea water injection nozzle 47 may be configured as an air assist type. That is, the urea water may be atomized by the compressed gas and injected from the urea water injection nozzle 47.
  • the reducing agent control panel 45 includes a controller 55 as a control means, an inverter 56, a temperature controller 57, and a pressure sensor 58 as a clogging detection means for detecting a clogged state of the post-processing device 27.
  • the controller 55 mainly performs a reducing agent adjustment control to operate the feed pump 50 and the injection electromagnetic valve 53 so as to supply an appropriate amount of urea water corresponding to the NOx concentration in the exhaust gas to the exhaust passage 25. To do.
  • the controller 55 includes a CPU for executing various arithmetic processes and controls, a ROM for storing control programs and data, a RAM for temporarily storing control programs and data, and an input / output It has an interface.
  • the controller 55 is electrically connected to the electric motor 54 via the inverter 56, while the temperature sensor 59 for detecting the exhaust gas temperature in the exhaust path 25 is electrically connected via the temperature regulator 57. Has been.
  • the controller 55 includes a power transducer 15 of the generator control panel 14, a fuel flow meter 20, a urea water flow meter 52, a pressure sensor 58, a urea water amount sensor 60 for detecting a urea water storage amount, a fumarole electromagnetic valve 42, and The injection solenoid valve 53 is also electrically connected.
  • Pressure sensors 58 as clogging detection means are provided on the upstream and downstream sides of the exhaust passage 25 with the post-processing device 27 interposed therebetween.
  • pressure sensors 58 are arranged on the upstream side of the NOx catalyst 62 and the downstream side of the slip treatment catalyst 63 in the post-processing device 27.
  • the difference between the detection values of the two pressure sensors 58, that is, the pressure difference between the upstream and downstream sides with respect to the post-processing device 27 is obtained, and the amount of dust accumulated in the post-processing device 27 is converted based on the pressure difference.
  • the jet solenoid valve 42 When the pressure difference becomes equal to or larger than the set value, the jet solenoid valve 42 is opened by a command from the controller 55, the compressed gas is sent from the gas supply source 32 to the two jet nozzles 37, and the NOx catalyst 62 or A compressed gas is blown toward the slip treatment catalyst 63.
  • the exhaust gas in the exhaust path 25 passes through the bypass path 29, it is possible to stop the ejection of the compressed gas from each of the jet nozzles 37, except when the exhaust gas passes through the purification path 28.
  • a pressure sensor 58 is provided on the upstream side of the NOx catalyst 62, and the pressure (reference pressure value) on the upstream side of the NOx catalyst 62 in a new state in which no dust is accumulated in the post-processing device 27 is stored in the ROM of the controller 55 or the like. Pre-stored, the current pressure at the same measurement location is detected by the pressure sensor 58, the pressure difference between the reference pressure value and the detected value of the pressure sensor 58 is obtained, and the post-processing device 27 is based on the pressure difference. The dust accumulation amount may be converted.
  • the temperature sensor 59 for detecting the exhaust gas temperature in the exhaust path 25 is provided on the downstream side of the post-processing device 27 in the exhaust path 25.
  • a predetermined temperature for example, 305 ° C.
  • the injection electromagnetic valve 53 is opened by a command from the controller 55, and the urea water tank 46 is driven by driving the feed pump 50.
  • the urea water is sent from the urea water injection nozzle 47 to the urea water injection nozzle 47, and the urea water is injected into the exhaust passage 25 from the urea water injection nozzle 47.
  • the urea water amount sensor 60 for detecting the urea water storage amount is of a float type and is disposed in the urea water tank 46. In this case, the urea water storage amount in the urea water tank 46 is detected based on the change in the vertical height position of the urea water amount sensor 60.
  • the controller 55 is configured to adjust the amount of urea water supplied from the feed pump 50 by adjusting the rotational drive amount of the electric motor 54 via the inverter 56 based on the generated power amount detected by the power transducer 15.
  • the controller 55 is configured to adjust the amount of urea water supplied from the feed pump 50 by adjusting the rotational drive amount of the electric motor 54 via the inverter 56 based on the generated power amount detected by the power transducer 15.
  • the urea water supply amount (reducing agent supply amount) necessary for NOx reduction is proportional to the amount of generated power, that is, the NOx concentration in the exhaust gas.
  • the controller 55 for example, ROM
  • the controller 55 for example, ROM
  • the controller 55 obtains the urea water supply amount necessary for NOx reduction from the generated power amount detected by the power transducer 15 and a map or function table stored in advance in the controller 55, and the determined supply amount
  • the electric motor 54 is rotationally driven to adjust the amount of operation of the feed pump 50 so that urea water is injected from the urea water injection nozzle 47 within an appropriate time.
  • the power transducer 15 corresponds to NOx detection means. That is, the power transducer 15 detects the amount of power generated by the generator 13, and the NOx concentration in the exhaust gas is indirectly calculated based on the detection result of the power transducer 15.
  • the NOx detection means is not limited to the power transducer 15 and may be one that detects the output of the power generation engine 12 or may be one that detects the load of the power generation engine 12 from the fuel injection amount. Alternatively, the NOx concentration in the exhaust gas may be directly detected. Further, in addition to the motor rotation control by the inverter, the urea water may be circulated at a constant rotation speed, and the injection amount of the urea water may be controlled by the metering valve.
  • the post-processing device 27 includes a NOx catalyst 62 that promotes the reduction of NOx in the exhaust gas in an order from the upstream side in the purification casing 61 made of a heat-resistant metal material formed in a rectangular tube shape, and an extra reduction supplied.
  • a slip treatment catalyst 63 that accelerates the oxidation treatment of the agent (in the embodiment, ammonia after hydrolysis) is accommodated in series.
  • Each of the catalysts 62 and 63 has a honeycomb structure composed of a large number of cells partitioned by porous (filterable) partition walls, and has a catalytic metal such as alumina, zirconia, vanadia / titania, or zeolite. is doing.
  • the NOx catalyst 62 uses the ammonia produced by the hydrolysis of the urea water from the urea water injection nozzle 47 as a reducing agent to selectively reduce NOx in the exhaust gas, whereby the exhaust gas sent into the aftertreatment device 27. Is to purify.
  • the slip treatment catalyst 63 oxidizes unreacted (surplus) ammonia flowing out of the NOx catalyst 62 to harmless nitrogen.
  • a purification path 28 for accommodating the NOx catalyst 62 and the slip treatment catalyst 63 is formed. Further, the purification casing 61 is integrally provided with a bypass path 29. In the first embodiment, the bypass path 29 is provided in the purification casing 61. That is, a partition plate 64 extending along the exhaust gas discharge direction is attached in the purification casing 61. The partition plate 64 partitions the purification casing 61 into a purification path 28 and a bypass path 29. By partitioning the inside of the purification casing 61 with the partition plate 64, when the exhaust gas passes through the bypass path 29, the NOx catalyst 62 and the slip treatment catalyst 63 on the purification path 28 side are warmed up using the heat of the exhaust gas. It is possible.
  • the NOx catalyst 62 and the slip treatment catalyst 63 can always be warmed up to easily maintain the activated state regardless of whether or not the exhaust gas is purified.
  • the warm-up operation is not required, so that the exhaust gas purification can be performed quickly.
  • the upstream end portion of the partition plate 64 is in close contact with the front inner surface of the inlet portion 65 on the upstream side of the NOx catalyst 62 in the purification casing 61.
  • the downstream end portion of the partition plate 64 is interrupted in the outlet portion 66 on the downstream side of the slip treatment catalyst 63 in the purification casing 61. For this reason, the purification path 28 and the bypass path 29 merge at the outlet 66 of the purification casing 61.
  • the front surface of the inlet 65 of the purification casing 61 is formed with the first exhaust gas inlet 67 close to the purification path 28 and the second exhaust gas inlet 68 close to the bypass path 29.
  • a purification-side intake pipe 69 that communicates with the first exhaust gas inlet 67 and a bypass-side intake pipe 70 that communicates with the second exhaust gas inlet 68 are provided on the front outer surface of the inlet 65.
  • the purification side intake pipe 69 and the bypass side intake pipe 70 are connected to the bifurcated pipe 71.
  • a purification side intake pipe 69 is fastened to the purification outlet side 72 of the bifurcated pipe 71 via a flange, and a bypass side intake pipe 70 is fastened to the bypass outlet side 73 of the bifurcated pipe 71 via a flange.
  • the inlet side 74 of the bifurcated pipe 71 is connected to the upstream side of the exhaust path 25 via a flange.
  • the bifurcated pipe 71 corresponds to a branch portion between the purification path 28 and the bypass path 29.
  • a purification-side switching valve 30 is provided inside the purification outlet side 72 of the bifurcated pipe 71 corresponding to the inlet side of the purification path 28.
  • a bypass-side switching valve 31 is provided inside the bypass outlet side 73 of the bifurcated pipe 71 that hits the inlet side of the bypass path 29.
  • a discharge port 75 is formed near the purification path 28 on the rear surface of the outlet 66 of the purification casing 61.
  • An exhaust gas discharge pipe 76 communicating with the discharge port 75 is provided on the rear outer surface of the outlet portion 66.
  • the exhaust gas discharge pipe 76 is connected to the downstream side of the exhaust path 25 via a flange.
  • an injection nozzle 37 as an injection unit is attached to the upstream side of the NOx catalyst 62 and the upstream side of the slip treatment catalyst 63.
  • three nozzles 37 are attached to one side of the purification casing 61 on the upstream side of the NOx catalyst 62 and three on the upstream side of the slip treatment catalyst 63.
  • a plurality of inspection windows 77 (three places in the first embodiment) are formed on the other side surface of the purification casing 61. Each inspection window 77 is formed for the inspection and maintenance of the inside of the purification casing 61, the jet nozzle 37, the NOx catalyst 62, and the slip treatment catalyst 63.
  • Each inspection window 77 is normally closed by a lid cover 78 so as to be opened and closed.
  • Each lid cover 78 is detachably fastened to the edge of the corresponding inspection window 77 with a mounting bolt.
  • the exhaust gas in the exhaust path 25 passes through the purification path 28. That is, it enters the purification casing 61 via the purification outlet side 72, the purification side intake pipe 69 and the first exhaust gas inlet 67 of the bifurcated pipe 71, and passes through the NOx catalyst 62 and the slip treatment catalyst 63 to be purified.
  • the exhaust gas after the purification treatment enters the downstream side of the exhaust passage 25 from the discharge port 75 of the outlet portion 66 of the purification casing 61 through the exhaust gas discharge pipe 76, and is discharged outside the purification casing 61 and thus outside the ship 1.
  • the exhaust gas in the exhaust path 25 passes through the bypass path 29. That is, it enters the purification casing 61 via the bypass outlet side 73, the bypass side intake pipe 70 and the second exhaust gas inlet 68 of the bifurcated pipe 71, and performs the purification process bypassing the NOx catalyst 62 and the slip treatment catalyst 63. Without passing through the bypass path 29.
  • the exhaust gas that has passed through the bypass path 29 enters the downstream side of the exhaust path 25 from the discharge port 75 of the outlet 66 of the purification casing 61 through the exhaust gas discharge pipe 76, and is discharged outside the purification casing 61 and thus outside the ship 1.
  • both the switching valves 30 and 31 require the exhaust gas purification process (for example, during navigation in the regulated sea area) and when the purification process is unnecessary (for example, during navigation outside the regulated sea area).
  • the path through which the exhaust gas passes can be easily selected. Therefore, the exhaust gas can be processed efficiently according to the necessity of the purification process.
  • both the switching valves 30 and 31 operate in conjunction with each other and do not close at the same time, it is possible to reliably prevent the exhaust passage 25 from being completely blocked, or to significantly reduce the possibility of complete blocking.
  • the exhaust gas purifying device 27 provided in the exhaust path 25 of the engine 12 includes the purification casing 61 that houses at least the purification catalysts 62 and 63 that purify the exhaust gas from the engine 12.
  • a bypass passage 29 for bypassing the exhaust gas without passing through the purification catalysts 62 and 63 is provided integrally with the purification casing 61 separately from the purification passage 28 having the purification catalysts 62 and 63. Therefore, exhaust gas is sent to the purification path 28 when exhaust gas purification treatment is necessary (during navigation within the regulated sea area), and exhaust gas is exhausted when purification treatment is not required (during navigation outside the regulated sea area). May be sent to the bypass path 29 side. Therefore, it is possible to efficiently treat the exhaust gas and extend the life of the purification catalysts 62 and 63.
  • bypass path 29 is integrally provided in the purification casing 61, the piping distance of the bypass path 29 can be shortened and the initial cost can be reduced as compared with the case where a bypass path is separately provided outside the purification casing. Can be planned.
  • the exhaust gas purification device 27 itself can be made compact, and the installation space for the exhaust gas purification device 27 can be reduced. For this reason, for example, the exhaust gas purification device 27 can be easily mounted in a narrow engine room in a ship or the like.
  • the partition plate 64 is simply added. With only a simple configuration, two paths can be formed in the purification casing 61. Therefore, the manufacturing cost of the exhaust gas purification device 27 can be reduced.
  • the purification catalysts 62, 63 on the purification path 28 side are used by using heat of the exhaust gas. Therefore, regardless of whether or not the exhaust gas is purified, the purification catalysts 62 and 63 can always be warmed up to easily maintain the activated state. When the exhaust gas passes through the purification path 28, the warm-up operation is not required, so that the exhaust gas purification can be performed quickly.
  • the exhaust gas purified through the purification path 28 and the bypass path 29 pass through. Both the exhaust gas and the exhaust gas thus sent are sent to the downstream side of the exhaust passage 25 connected to the outlet 66 of the purification casing 61. Accordingly, the exhaust structure can be simplified and the initial cost can be reduced.
  • path switching members 30 and 31 for switching the exhaust gas discharge direction between the purification path 28 and the bypass path 29 are provided at a branching portion 71 between the purification path 28 and the bypass path 29.
  • Routes 28 and 29 through which exhaust gas passes are used when exhaust gas purification processing is necessary (for example, during navigation in a regulated sea area) and when purification processing is not necessary (for example, during navigation outside the regulated sea area). Easy to select. Therefore, the exhaust gas can be processed efficiently according to the necessity of the purification process.
  • the path switching members 30 and 31 close only one of the purification path 28 and the bypass path 29, and do not simultaneously close both the purification path 28 and the bypass path 29.
  • the path switching member (both switching valves 30, 31) is interlocked and connected so that when one is opened via the link mechanism 110, the other is closed, and either of the switching valves 30, 31 is connected. Since the drive mechanism for opening / closing operation is connected, the possibility of complete blockage of the exhaust passage 25 can be greatly reduced, and the two switching valves 30, 31 can be opened / closed by one drive mechanism, thereby simplifying the structure. it can.
  • An air blowing portion 37 for blowing gas to the purification catalysts 62, 63 is provided on the upstream side of the purification catalysts 62, 63 in the purification casing 61. Therefore, the purification catalyst is used during use by the action of the air blowing portion 37.
  • the dust accumulated in 62 and 63 can be forcibly removed, and the maintenance workability of the exhaust gas purification device 27 can be improved and the life can be extended.
  • a reducing agent supply unit 47 that supplies a reducing agent for NOx reduction to the exhaust gas is provided, and the supply of the reducing agent from the reducing agent supply unit 47 is stopped when the exhaust gas passes through the bypass path 29.
  • the purification process is unnecessary (for example, during navigation outside the regulated sea area)
  • the reducing agent is not consumed wastefully.
  • the reducing agent can be efficiently supplied according to the necessity of the purification treatment.
  • the NOx concentration in the exhaust gas and hence the urea water supply amount (reducing agent supply amount) necessary for NOx reduction, is grasped from the generated power amount detected by the power transducer 15, the NOx concentration in the exhaust gas.
  • the amount of urea water commensurate with this can be supplied to the exhaust passage 25. Therefore, NOx in the exhaust gas can be efficiently decomposed into nitrogen and water by the action of the NOx catalyst 62 in the aftertreatment device 27.
  • urea water in an amount corresponding to the NOx concentration in the exhaust gas is supplied to the exhaust passage 25, ammonia slip that releases unreacted (excess amount) ammonia to the outside can be suppressed.
  • the slip treatment catalyst 63 that promotes the oxidation treatment of the excessively supplied reducing agent (hydrolyzed ammonia) is disposed downstream of the NOx catalyst 62.
  • the excess reducing agent that is about to pass through the NOx catalyst 62 without being reacted can be rendered harmless by oxidizing it with nitrogen, and the possibility of ammonia remaining in the exhaust gas can be reliably avoided.
  • the NOx catalyst 62 and the slip treatment catalyst 63 can be packaged, and the downstream side of the exhaust structure can be configured compactly.
  • the power transducer 15 as the NOx detection means is configured to detect the amount of power generated by the generator 13 and indirectly determine the NOx concentration in the exhaust gas based on the detection result of the power transducer 15.
  • a sensor dedicated to NOx concentration detection is not required, and the configuration can be simplified to contribute to a reduction in manufacturing cost.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that a gas actuated swing valve 80 is provided as a path switching member at a branch portion between the purification path 28 and the bypass path 29.
  • the swing valve 80 is configured such that when one of the inlet side of the purification path 28 and the inlet side of the bypass path 29 is opened, the other is closed.
  • the upstream end of the partition plate 64 is interrupted in the inlet 65 located upstream of the NOx catalyst 62 in the purification casing 61.
  • a pivot fulcrum shaft 81 of the swing valve 80 is pivotally supported at the upstream end of the partition plate 64 so as to be pivotable.
  • the inlet 65 of the purification casing is provided with a first inlet plate 82 having a purification inlet 84 communicating with the purification path 28 and a second inlet plate 83 having a bypass inlet 85 communicating with the bypass path 29.
  • the first inlet plate 82 is disposed on the inlet side of the purification path 28, and the second inlet plate 83 is disposed on the inlet side of the bypass path 29.
  • the swing valve 80 By swinging around the pivot fulcrum shaft 81, the swing valve 80 is in close contact with the front side of the first inlet plate 82 and closes the purification inlet 84, or in close contact with the front side of the second inlet plate 83 and the bypass inlet 85.
  • An inlet 86 is formed in front of the inlet 65 of the purification casing 61.
  • An exhaust gas intake pipe 87 that communicates with the inlet 86 is provided on the front outer surface of the inlet 65.
  • the exhaust gas intake pipe 87 is connected to the upstream side of the exhaust path 25 via a flange.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the exhaust gas in the exhaust path 25 passes through the purification path 28 side. That is, the exhaust gas passes through the NOx catalyst 62 and the slip treatment catalyst 63 in the post-treatment device 27 (purification casing 61), undergoes purification treatment, and then released to the outside of the ship 1.
  • the purification inlet 84 is closed by the swing valve 80, the exhaust gas in the exhaust passage 25 passes through the bypass passage 29 without bypassing the NOx catalyst 62 and the slip treatment catalyst 63 and performing the purification treatment. Released outside.
  • the third embodiment is also different from the first embodiment in that a gas-operated swing valve 90 is provided as a path switching member at a branch portion between the purification path 28 and the bypass path 29.
  • the front surface of the inlet 65 of the purification casing 61 is formed with the first exhaust gas inlet 67 close to the purification path 28 and the second exhaust gas inlet 68 close to the bypass path 29.
  • a purification-side intake pipe 69 that communicates with the first exhaust gas inlet 67 and a bypass-side intake pipe 70 that communicates with the second exhaust gas inlet 68 are provided on the front outer surface of the inlet 65.
  • a substantially box-shaped swing valve accommodating portion 92 is disposed in front of the purification side intake pipe 69 and the bypass side intake pipe 70.
  • a first exhaust gas outlet 93 and a second exhaust gas outlet 94 are formed on the rear surface side of the swing valve accommodating portion 92.
  • a purification-side piping 95 communicating with the first exhaust gas outlet 93 and a bypass-side piping 96 communicating with the second exhaust gas outlet 94 are provided on the rear outer surface of the swing valve housing portion 92.
  • a purification side pipe 95 of the swing valve housing portion 92 is connected to a purification side intake pipe 69 of the purification casing 61 via a relay pipe 97.
  • a bypass side pipe 96 of the swing valve housing portion 92 is connected to the bypass side intake pipe 70 of the purification casing 61 via a relay pipe 98.
  • the swing fulcrum shaft 91 of the swing valve 90 is pivotally supported in the swing valve housing portion 92.
  • a first inlet plate 102 having a purification inlet 104 communicating with the purification side piping 95 and a second inlet plate 103 having a bypass inlet 105 communicating with the bypass side piping 96 are provided in the swing valve accommodating portion 92.
  • the first inlet plate 102 is opposed to the first exhaust gas outlet 93, and the second inlet plate 103 is disposed so as to partition the inside of the swing valve accommodating portion 92 to the left and right.
  • the swing valve 90 closes the purification inlet 104 in close contact with the front side of the first inlet plate 102, or close in close contact with the one side of the second inlet plate 103. Block 105.
  • the introduction port 106 is formed near the purification path 28 on the front surface of the swing valve accommodating portion 92.
  • An exhaust gas intake pipe 107 communicating with the introduction port 106 is provided on the outer surface of the front portion of the swing valve accommodating portion 92.
  • the exhaust gas intake pipe 107 is connected to the upstream side of the exhaust path 25 via a flange.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the exhaust gas in the exhaust path 25 passes through the purification path 28 side. That is, the exhaust gas passes through the NOx catalyst 62 and the slip treatment catalyst 63 in the post-treatment device 27 (purification casing 61), undergoes purification treatment, and then released to the outside of the ship 1.
  • the purification inlet 104 is closed by the swing valve 90, the exhaust gas in the exhaust passage 25 passes through the bypass passage 29 without bypassing the NOx catalyst 62 and the slip treatment catalyst 63 and performing the purification treatment, and the ship 1 Released outside.
  • the present invention is applied to the exhaust gas purification device 27 provided in the exhaust path 25 of the power generation diesel engine 12.
  • the present invention is not limited to this, and for example, exhaust gas purification in the exhaust system of the main engine 8 You may apply to an apparatus.

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Abstract

　エンジン（１２）の排気経路（２５）中に設ける排気ガス浄化装置（２７）において、浄化触媒（６２，６３）を迂回するバイパス経路（２９）の配管距離をできるだけ短くして、イニシャルコストの低減を図れるようにすることを課題としている。本願発明の排気ガス浄化装置（２７）は、エンジン（１２）からの排気ガスを浄化する浄化触媒（６２，６３）を少なくとも収容する浄化ケーシング（６１）を備える。前記浄化触媒（６２，６３）を通過せずに前記排気ガスを迂回させるバイパス経路（２９）を、前記浄化触媒（６２，６３）のある浄化経路（２８）とは別に、前記浄化ケーシング（６１）に一体的に設ける。

Description

排気ガス浄化装置
　本願発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関（エンジン）において、排気ガスを浄化処理する排気ガス浄化装置に関するものである。
　従来、例えばタンカーや輸送船等の船舶においては、各種補機、荷役装置、照明、空調その他の機器類の消費する電力量が膨大であり、これらの電気系統に電力を供給するために、ディーゼルエンジンと、当該ディーゼルエンジンの駆動にて発電する発電機とを組み合わせてなるディーゼル発電機を備えている（例えば特許文献１等参照）。ディーゼルエンジンは、内燃機関の中で最もエネルギー効率の高いものの１つであることが知られており、単位出力当りの排気ガスに含まれる二酸化炭素量が少ない。しかも、例えば重油のような低質の燃料を使用できるため経済的にも優れるという利点がある。
　ディーゼルエンジンの排気ガス中には、二酸化炭素以外に、窒素酸化物、硫黄酸化物及び粒子状物質等も多く含まれている。これらは、主に燃料である重油に由来して生成されるものであり、環境保全の妨げになる有害物質である。特に窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）は、人体に有害で且つ強い酸性を呈するものであり、酸性雨の原因とも考えられている。従って、例えば船舶のように、ディーゼル発電機を駆動させる機械では、ＮＯｘの排出量が極めて多く、地球環境に与える負担が大きいと解される。
　ＮＯｘを大幅に浄化する後処理の手段としては、還元剤に尿素を使用した選択式触媒還元法（以下、ＳＣＲ法という）が一般化している。ＳＣＲ法では一般に、Ｔｉ等の酸化物の担体にＶやＣｒ等の活性成分を担持させた材料からなるハニカム構造のＮＯｘ触媒を用いている。ＮＯｘ触媒の上流側に還元剤水溶液としての尿素水を噴霧すると、尿素水が排気ガスの熱で加水分解されてアンモニアが生成し、アンモニアが還元剤としてＮＯｘに作用し、ＮＯｘを無害な窒素と水とに分解する。
特開２００６－３４０１７４２号公報
　地球環境に配慮すれば、排気ガス中のＮＯｘをできるだけ取り除くことが必要であり、公海・領海を問わず一律に規制するのが好ましいが、現状では、ディーゼルエンジンに関する高次の排ガス規制が適用されるのに伴い、ＮＯｘに関して規制海域を設ける予定になっている。前述のように、ＮＯｘ触媒はハニカム構造であるため、排気ガス中のすすや微粒子によって閉塞するおそれがある。また、ＮＯｘ触媒は、排気ガス中の硫黄成分やこれに由来する生成物によって性能が劣化する。ＮＯｘ触媒の寿命を可及的に延ばして、ランニングコスト低減と規制海域での確実な規制遵守とを図るには、規制海域外の航行中はＮＯｘ触媒を排気ガスに晒さないようにすることが考えられる。
　そこで、本願出願人は従前、エンジンの排気経路中に、ＮＯｘ触媒を収容する浄化ケーシングを設け、排気経路のうち浄化ケーシングの上流側から、ＮＯｘ触媒を通過せずに排気ガスを迂回させるバイパス経路を分岐させることを提案した。この場合、規制海域内の航行中は排気ガスを浄化ケーシング側に送り、規制海域外の航行中は排気ガスをバイパス経路側に送ることによって、ＮＯｘ触媒を長寿命させ、ランニングコスト低減や長時間の浄化性能維持が可能という利点がある。
　しかし、前記従来の構成では、ＮＯｘ触媒を迂回するバイパス経路を排気経路や浄化ケーシングとは別に設けるため、バイパス経路の配管距離を長く取らざるを得ず、イニシャルコストが嵩むという問題があった。また、浄化ケーシングとは別に、バイパス経路の設置スペースを確保しなければならないから、例えば船舶等の機関室が狭い場合、バイパス経路の設置が難しくなるおそれもあった。
　本願発明は、上記のような現状を検討して改善を施した排気ガス浄化装置を提供することを目的としている。
　請求項１の発明は、エンジンの排気経路中に設ける排気ガス浄化装置であって、前記エンジンからの排気ガスを浄化する浄化触媒を少なくとも収容する浄化ケーシングを備えており、前記浄化触媒を通過せずに前記排気ガスを迂回させるバイパス経路を、前記浄化触媒のある浄化経路とは別に、前記浄化ケーシングに一体的に設けているというものである。
　請求項２の発明は、請求項１に記載の排気ガス浄化装置において、前記浄化ケーシング内に前記バイパス経路を設けているというものである。
　請求項３の発明は、請求項２に記載の排気ガス浄化装置において、前記浄化ケーシング内は、前記排気ガスの排出方向に沿って延びる仕切板によって、前記浄化経路と前記バイパス経路とに区画しているというものである。
　請求項４の発明は、請求項３に記載の排気ガス浄化装置において、前記仕切板で前記浄化ケーシング内を区画することによって、前記排気ガスが前記バイパス経路を通過する際に、前記排気ガスの熱を用いて前記浄化経路側の前記浄化触媒を暖機するように構成しているというものである。
　請求項５の発明は、請求項２～４のうちいずれかに記載の排気ガス浄化装置において、前記浄化ケーシングの出口部において、前記浄化経路と前記バイパス経路とを合流させているというものである。
　請求項６の発明は、請求項１～５のうちいずれかに記載の排気ガス浄化装置において、前記浄化経路と前記バイパス経路との分岐部に、前記排気ガスの排出方向を前記浄化経路と前記バイパス経路とに切り換える経路切換部材を設けているというものである。
　請求項７の発明は、請求項６に記載の排気ガス浄化装置において、前記経路切換部材は、前記浄化経路の入口側及び前記バイパス経路の入口側にそれぞれ設けた切換バルブによって構成し、前記両切換バルブは一方を開放すると他方を閉止するように作動するというものである。
　請求項８の発明は、請求項７に記載の排気ガス浄化装置において、前記両切換バルブは、リンク機構を介して一方を開放すると他方を閉止するように連動連結し、前記両切換バルブのうちいずれか一方に、開閉作動用の駆動機構を連結しているというものである。
　請求項９の発明は、請求項６に記載の排気ガス浄化装置において、前記経路切換部材は、前記浄化経路の入口側及び前記バイパス経路の入口側のうち一方を開放すると他方を閉止するスイングバルブによって構成しているというものである。
　請求項１０の発明は、請求項１～９のうちいずれかに記載の排気ガス浄化装置において、前記浄化ケーシングにおける前記浄化触媒の上流側には、前記浄化触媒に気体を吹き付ける噴気部を設けているというものである。
　請求項１１の発明は、請求項１０に記載の排気ガス浄化装置において、前記排気ガスが前記バイパス経路を通過する際に、前記噴気部からの気体の噴出を停止するように構成しているというものである。
　請求項１２の発明は、請求項１に記載の排気ガス浄化装置において、前記排気ガスにＮＯｘ還元用の還元剤を供給する還元剤供給部を備え、前記排気ガスが前記バイパス経路を通過する際に、前記還元剤供給部からの前記還元剤の供給を停止するように構成しているというものである。
　請求項１及び２の発明によると、エンジンの排気経路中に設ける排気ガス浄化装置であって、前記エンジンからの排気ガスを浄化する浄化触媒を少なくとも収容する浄化ケーシングを備えており、前記浄化触媒を通過せずに前記排気ガスを迂回させるバイパス経路を、前記浄化触媒のある浄化経路とは別に、前記浄化ケーシングに一体的に設けているから、排気ガスの浄化処理が必要な場合（規制海域内の航行中）は排気ガスを前記浄化経路側に送り、浄化処理が不要な場合（規制海域外の航行中）は排気ガスを前記バイパス経路側に送ればよい。従って、排気ガスの効率よい処理と、前記浄化触媒の長寿命化とが可能になる。
　また、前記浄化ケーシングに前記バイパス経路を一体的に設けているから、浄化ケーシング外にバイバス経路を別途設けた場合に比べて、前記バイパス経路の配管距離を短くでき、イニシャルコストの低減を図れる。その上、前記浄化ケーシングに前記バイパス経路を組み込むことによって、前記排気ガス浄化装置自体をコンパクトに構成でき、前記排気ガス浄化装置の設置スペースを小さくできる。このため、例えば船舶等において狭い機関室への前記排気ガス浄化装置の搭載が容易になる。
　請求項３の発明によると、前記浄化ケーシング内は、前記排気ガスの排出方向に沿って延びる仕切板によって、前記浄化経路と前記バイパス経路とに区画しているから、前記仕切板を付加するという簡単な構成だけで、前記浄化ケーシング内に２系統の経路を形成できる。従って、前記排気ガス浄化装置の製造コストを低減できる。
　請求項４の発明は、前記仕切板で前記浄化ケーシング内を区画することによって、前記排気ガスが前記バイパス経路を通過する際に、前記排気ガスの熱を用いて前記浄化経路側の前記浄化触媒を暖機するように構成しているから、前記排気ガスを浄化するか否かに拘らず、常時前記浄化触媒を暖機して活性化状態の維持を簡単に行える。
　請求項５の発明によると、前記浄化ケーシングの出口部において、前記浄化経路と前記バイパス経路とを合流させているから、前記浄化経路を通過して浄化された排気ガスと、前記バイパス経路を通過した排気ガスとの両方を、前記浄化ケーシングの出口部につながる前記排気経路の下流側に送り込める。従って、排気構造を簡単化してイニシャルコストの低減に貢献できる。
　請求項６～９の発明によると、前記浄化経路と前記バイパス経路との分岐部に、前記排気ガスの排出方向を前記浄化経路と前記バイパス経路とに切り換える経路切換部材を設けているから、排気ガスの浄化処理が必要な場合（例えば規制海域内での航行中）と、浄化処理が不要な場合（例えば規制海域外での航行中）とにおいて、排気ガスの通過する経路を簡単に選択できる。従って、浄化処理の要不要に応じて排気ガスを効率よく処理できる。
　特に請求項７及び９の発明によると、前記経路切換部材が前記浄化経路及び前記バイパス経路のうちいずれか一方のみを閉止するものであり、前記浄化経路及び前記バイパス経路の両方を同時に閉止することがない構造であるから、前記排気経路の完全閉塞を確実に防止できるか、又は完全閉塞のおそれを格段に低減できる。請求項８の発明では、前記両切換バルブは、リンク機構を介して一方を開放すると他方を閉止するように連動連結し、前記両切換バルブのうちいずれか一方に、開閉作動用の駆動機構を連結するので、前記排気経路の完全閉塞のおそれを格段に低減できると共に、２つの前記切換バルブを１つの前記駆動機構によって開閉作動でき、構造を簡素化できる。
　請求項１０の発明によると、前記浄化ケーシングにおける前記浄化触媒の上流側には、前記浄化触媒に気体を吹き付ける噴気部を設けているから、前記噴気部の作用によって、使用中に前記浄化触媒内に溜まった煤塵を強制的に除去でき、前記排気ガス浄化装置のメンテナンス作業性の向上及び長寿命化が可能になる。
　請求項１１の発明によると、前記排気ガスが前記バイパス経路を通過する際に、前記噴気部からの気体の噴出を停止するように構成しているから、前記排気ガスが前記浄化経路を通過する場合以外に、前記浄化触媒に無駄に気体を吹き付けずに済む。従って、前記浄化触媒に吹き付ける気体の消費量を低減でき、ランニングコストの抑制に貢献する。
　請求項１２の発明によると、前記排気ガスにＮＯｘ還元用の還元剤を供給する還元剤供給部を備え、前記排気ガスが前記バイパス経路を通過する際に、前記還元剤供給部からの前記還元剤の供給を停止するように構成しているから、浄化処理が不要な場合（例えば規制海域外での航行中）は前記還元剤を無駄に消費することがない。浄化処理の要不要に応じて前記還元剤を効率よく供給できる。
船舶の全体側面図である。 発電装置の概略系統図である。 発電装置における燃料系統の説明図である。 発電装置の排気系統と還元剤供給装置との説明図である。 第１実施形態における後処理装置の側面断面図である。 第２実施形態における後処理装置の側面断面図である。 第３実施形態における後処理装置の側面断面図である。
　以下に、本願発明を具体化した実施形態を、船舶に搭載されたディーゼル発電機に適用した場合の図面（図１～図７）に基づいて説明する。
　（１）．船舶の概要
　まず始めに、図１を参照しながら、船舶１の概要について説明する。第１実施形態の船舶１は、船体２と、船体２におけるデッキ３上の後部に設けられたキャビン４と、キャビン４の後方に配置されたファンネル５（煙突）と、船体２の後方下部に設けられたプロペラ６及び舵７とを備えている。船体２内の後部にある機関室には、プロペラ６の駆動源である主エンジン８及び減速機９と、船舶２内の電気系統に電力を供給するための発電装置１０とが設置されている。主エンジン８から減速機９を経由した回転動力によって、プロペラ６が回転駆動することになる。
　（２）．発電装置の構造
　次に、図２を参照しながら、発電装置１０の構造について説明する。発電装置１０は、発電用ディーゼルエンジン１２（以下、発電用エンジンという）と、発電用エンジン１２の駆動にて発電する発電機１３とを組み合わせたディーゼル発電機１１を備えたものである。発電機１３の駆動にて生じた発電電力は船舶２内の電気系統に供給される。発電機１３は、発電機制御盤１４内の電力トランスデューサ１５に電気的に接続されている。電力トランスデューサ１５は発電機１３による発電電力を検出するためのものである。電力トランスデューサ１５の検出情報に基づき発電電力が発電機制御盤１４にて予め設定された目標電力と一致するように、発電用エンジン１２の駆動は制御される。電力トランスデューサ１５は、後述する還元剤供給装置４３のコントローラ５５にも電気的に接続されている。
　（３）．発電装置の燃料系統
　次に、図２及び図３を参照しながら、発電装置１０の燃料系統について説明する。船体２内には、発電用エンジン１２の燃料（重油）を貯留する燃料タンク１６が設置されている。燃料タンク１６には供給管路１７が接続されている。供給管路１７の上流側には、燃料入口バルブ１８と燃料フィルタ１９と燃料流量計２０とが設けられている。燃料流量計２０は、後述する還元剤供給装置４３のコントローラ５５に電気的に接続されている。
　供給管路１７のうち燃料流量計２０より下流側からは送り管路２１が延びている。送り管路２１が発電用エンジン１２の燃料ポンプ（図示省略）に接続されている。燃料ポンプ１６に送られた燃料は、発電用エンジン１２に設けた燃料噴射装置（図示省略）によって、発電用エンジン１２における気筒毎の燃焼室（図示省略）内に噴射される。
　送り管路２１の中途部にはリターンチャンバー２２が設けられている。燃料噴射装置から発電用エンジン１２外に延びる戻し管路２３は、リターンチャンバー２２を介して燃料タンク１６に接続されている。従って、発電用エンジン１２において未使用の余剰燃料は、戻し管路２３を通じて燃料タンク１６に戻されることになる。戻し管路２３のうちリターンチャンバー２２より下流側には逆止弁２４が設けられている。
　（４）．発電装置の吸排気系統
　次に、図２及び図４を参照しながら、発電装置１０の吸排気系統について説明する。発電用エンジン１２には、空気取り込み用の吸気経路（図示省略）と排気ガス排出用の排気経路２５とが接続されている。吸気経路を通じて取り込まれた空気は、発電用エンジン１２の各気筒内（吸気行程の気筒内）に送られる。そして、各気筒の圧縮行程完了時に、燃料タンク１６から吸い上げられた燃料を燃料噴射装置にて気筒毎の燃焼室（副室）内に圧送することにより、各燃焼室にて混合気の自己着火燃焼に伴う膨張行程が行われる。
　発電用エンジン１２の排気経路２５はファンネル５まで延びている。排気経路２５の中途部には、排気ガスの浄化処理をする排気ガス浄化装置としての後処理装置２７が設けられている。膨張行程後の排気行程において、発電用エンジン１２から排気経路２５に送られた排気ガスは、後処理装置２７を経由して船舶１外に放出される。
　排気経路２５の中途部に設けた後処理装置２７内には、浄化触媒としてのＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３（詳細は後述する）を収容している。ＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３は、後処理装置２７内の浄化経路２８側に配置している。後処理装置２７には、浄化経路２８とは別に、バイパス経路２９を一体的に設けている。バイパス経路２９は、ＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を通過せずに排気ガスを迂回させるためのものである。詳細は後述するが、第１実施形態のバイパス経路２９は後処理装置２７内に設けている。後処理装置２７の出口部（スリップ処理触媒６３より下流側）において、浄化経路２８とバイパス経路２９とを合流させている。なお、浄化触媒としては、スリップ処理触媒６３をなくしてＮＯｘ触媒６２のみにしたものでもよい。
　浄化経路２８とバイパス経路２９との分岐部には、排気ガスの排出方向を浄化経路２８とバイパス経路２９とに切り換える経路切換部材として、浄化側切換バルブ３０及びバイパス側切換バルブ３１を設けている。浄化側切換バルブ３０は浄化経路２８の入口側に設けている。バイパス側切換バルブ３１はバイパス経路２９の入口側に設けている。
　各切換バルブ３０，３１は排気ガスの通過する経路を選択するためのものであり、一方を開けば他方を閉じるという関係になっている。浄化側切換バルブ３０を開いてバイパス側切換バルブ３１を閉じた状態では、排気経路２５中の排気ガスは、後処理装置２７内のＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を通過して浄化処理をされてから、船舶１外に放出される。バイパス側切換バルブ３１を開いて浄化側切換バルブ３０を閉じた状態では、排気経路２５中の排気ガスは、後処理装置２７内のＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を迂回して浄化処理をすることなく、船舶１外に放出される。
　両切換バルブ３０，３１のうちいずれか一方は気体作動式のものである。第１実施形態では、バイパス側切換バルブ３１の駆動部が気体枝管路３４を介して気体供給源３２から延びる気体幹管路３３に接続されている。第１実施形態の気体供給源３２は、切換バルブ３０，３１作動用の圧縮気体としての空気（窒素ガスでもよい）を供給するものである。各気体枝管路３４の中途部には、上流側から順に、ゲートバルブ３５と減圧バルブ３６とが設けられている。両切換バルブ３０，３１は、リンク機構１１０を介して連動連結している。従って、気体供給源３２からの空気によって、バイパス側切換バルブ３１を開放したり閉止したりすると、リンク機構１１０を介して浄化側切換バルブ３０が閉止したり開放したりする。バイパス側切換バルブ３１の駆動部、気体幹管路３３、気体枝管路３４及び気体供給源３２は、開閉作動用の駆動機構に相当する。
　気体幹管路３３の出口側は、後処理装置２７のうちＮＯｘ触媒６２の上流側とスリップ処理触媒６３の上流側とに設けられた噴気部としての噴気ノズル３７に接続されている。噴気ノズル３７は、気体供給源３２からの圧縮気体をＮＯｘ触媒６２やスリップ処理触媒６３に向けて吹き付けるものである。噴気ノズル３７の作用によって、使用中に後処理装置２７内に溜まった煤塵を強制的に除去できる。
　気体幹管路３３のうち最下流の空気枝管路３４と両噴気ノズル３７との間には、上流側から順に、ゲートバルブ３８、減圧バルブ３９、エアフィルタ４０、レジューサ４１及び噴気用電磁弁４２が設けられている。噴気用電磁弁４２は、後述する還元剤供給装置４３のコントローラ５５に電気的に接続されていて、コントローラ５５からの制御情報に基づいて開閉作動するように構成されている。
　（５）．還元剤供給装置の構造
　次に、図２及び図４を参照しながら、還元剤供給装置４３の構造について説明する。還元剤供給装置４３は、排気経路２５内の排気ガスにＮＯｘ還元用の還元剤を供給するためのものであり、還元剤供給通路４４と還元剤制御盤４５とを備えている。還元剤供給通路４４の一端側は、還元剤としての尿素水溶液（以下、尿素水という）を貯留する尿素水タンク４６に接続されている。還元剤供給通路４４の他端側は、排気経路２５のうち浄化経路２８とバイパス経路２９との分岐部よりも上流側に設けられた還元剤供給部としての尿素水噴射ノズル４７に接続されている。なお、尿素水噴射ノズル４７は、浄化経路とバイパス経路２９との分岐部より下流側に設けても構わない。
　還元剤供給通路４４には、上流側から順に、尿素水入口バルブ４８、レジューサ４９、フィードポンプ５０、尿素水フィルタ５１、尿素水流量計５２及び噴射用電磁弁５３等が設けられている。フィードポンプ５０は、尿素水タンク４６内の尿素水を吸い上げて尿素水噴射ノズル４７に向けて吐出するものである。フィードポンプ５０には電動モータ５４が連結されている。後述するコントローラ５５からインバータ５６を経由した制御情報に基づき電動モータ５４の回転駆動量を調節することにより、フィードポンプ５０からの尿素水供給量を調節する構成になっている。噴射用電磁弁５３は後述するコントローラ５５に電気的に接続されていて、コントローラ５５からの制御情報に基づいて開閉作動するように構成されている。なお、尿素水噴射ノズル４７からの尿素水の噴霧をエアアシスト式に構成してもよい。すなわち、圧縮気体によって尿素水を霧化させて尿素水噴射ノズル４７から噴射するように構成してもよい。
　還元剤制御盤４５は、制御手段としてのコントローラ５５と、インバータ５６と、温度調節器５７と、後処理装置２７の詰り状態を検出する詰り検出手段としての圧力センサ５８とを備えている。コントローラ５５は主として、排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じた適切な量の尿素水を排気経路２５に供給するように、フィードポンプ５０と噴射用電磁弁５３とを作動させるという還元剤調節制御を実行するものである。
　詳細は図示しないが、コントローラ５５は、各種演算処理や制御を実行するＣＰＵの他、制御プログラムやデータを記憶させるためのＲＯＭ、制御プログラムやデータを一時的に記憶させるためのＲＡＭ、及び入出力インターフェイス等を備えている。コントローラ５５には、インバータ５６を介して電動モータ５４に電気的に接続されている一方、温度調節器５７を介して、排気経路２５内の排気ガス温度を検出する温度センサ５９が電気的に接続されている。また、コントローラ５５には、発電機制御盤１４の電力トランスデューサ１５、燃料流量計２０、尿素水流量計５２、圧力センサ５８、尿素水貯留量を検出する尿素水量センサ６０、噴気用電磁弁４２及び噴射用電磁弁５３も電気的に接続されている。
　詰り検出手段としての圧力センサ５８は、排気経路２５のうち後処理装置２７を挟んで上下流側にそれぞれ設けている。第１実施形態では、後処理装置２７におけるＮＯｘ触媒６２の上流側とスリップ処理触媒６３の下流側とに圧力センサ５８を配置している。両圧力センサ５８の検出値の差、すなわち後処理装置２７を挟んで上下流側の圧力差を求め、当該圧力差に基づいて後処理装置２７の煤塵堆積量を換算する。そして、圧力差が設定値以上になると、コントローラ５５からの指令にて噴気用電磁弁４２が開き、気体供給源３２から両噴気ノズル３７に圧縮気体を送り、各噴気ノズル３７からＮＯｘ触媒６２やスリップ処理触媒６３に向けて圧縮気体を吹き付ける。
　なお、各噴気ノズル３７の圧縮気体の噴出は、圧力差とは無関係に一定間隔（例えば３０分毎）に実行するように構成してもよい。この場合、排気経路２５中の排気ガスがバイパス経路２９を通過するときは、各噴気ノズル３７からの圧縮気体の噴出を停止するように構成すれば、排気ガスが浄化経路２８を通過する場合以外に、ＮＯｘ触媒６２やスリップ処理触媒６３に無駄に気体を吹き付けずに済む。このため、ＮＯｘ触媒６２やスリップ処理触媒６３に吹き付ける圧縮気体の消費量を低減でき、ランニングコストの抑制に貢献する。
　また、圧力センサ５８をＮＯｘ触媒６２の上流側に設け、後処理装置２７内に煤塵の堆積がない新品状態でのＮＯｘ触媒６２上流側の圧力（基準圧力値）を、コントローラ５５のＲＯＭ等に予め記憶させておき、同じ測定箇所における現在の圧力を圧力センサ５８にて検出し、基準圧力値と圧力センサ５８の検出値との圧力差を求め、当該圧力差に基づいて後処理装置２７の煤塵堆積量を換算するようにしてもよい。
　排気経路２５内の排気ガス温度を検出する温度センサ５９は、排気経路２５のうち後処理装置２７の下流側に設けられている。第１実施形態では、温度センサ５９の検出温度が所定温度（例えば３０５℃）以上になると、コントローラ５５からの指令にて噴射用電磁弁５３が開き、フィードポンプ５０の駆動にて尿素水タンク４６から尿素水噴射ノズル４７に尿素水が送られ、尿素水噴射ノズル４７から排気経路２５内に尿素水が噴射される。尿素水貯留量を検出する尿素水量センサ６０はフロート式のものであり、尿素水タンク４６内に配置されている。この場合、尿素水量センサ６０の上下高さ位置の変化に基づき、尿素水タンク４６内の尿素水貯留量が検出される。
　コントローラ５５は、電力トランスデューサ１５にて検出された発電電力量に基づき、インバータ５６を介して電動モータ５４の回転駆動量を調節して、フィードポンプ５０からの尿素水供給量を調節するように構成されている。これは、排気ガス中のＮＯｘ濃度がディーゼル発電機１１の発電電力量（発電用エンジン１２の出力（又は負荷）でもよい）と相関関係にあるためである。従って、ＮＯｘの還元に必要な尿素水供給量（還元剤供給量）は、発電電力量、すなわち排気ガス中のＮＯｘ濃度に比例する。図示は省略するが、ＮＯｘの還元に必要な尿素水供給量と発電電力量との関係は、例えばマップ形式又は関数表形式にて、コントローラ５５（例えばＲＯＭ等）に予め記憶されている。
　コントローラ５５は、電力トランスデューサ１５によって検出された発電電力量と、コントローラ５５に予め記憶されたマップ又は関数表とから、ＮＯｘの還元に必要な尿素水供給量を求め、当該求められた供給量の尿素水を尿素水噴射ノズル４７から適宜時間内に噴射するように電動モータ５４を回転駆動させ、フィードポンプ５０の作動量を調節している。
　電力トランスデューサ１５はＮＯｘ検出手段に相当する。すなわち電力トランスデューサ１５は発電機１３の発電電力量を検出し、当該電力トランスデューサ１５の検出結果に基づき、排気ガス中のＮＯｘ濃度が間接的に算出される。なお、ＮＯｘ検出手段は、電力トランスデューサ１５に限らず、発電用エンジン１２の出力を検出するものでもよいし、燃料噴射量から発電用エンジン１２の負荷を検出するものでもよい。また、排気ガス中のＮＯｘ濃度を直接検出するものでもよい。更に、インバータによるモータの回転制御の他に、回転数は一定で尿素水を循環させ、調量弁によって尿素水の噴射量を制御するようにしてもよい。
　（６）．後処理装置の構造
　次に、図２、図４及び図５を参照しながら、後処理装置２７の構造について説明する。後処理装置２７は、角筒型に形成された耐熱金属材料製の浄化ケーシング６１内に、上流側から順に、排気ガス中のＮＯｘの還元を促進させるＮＯｘ触媒６２と、余分に供給された還元剤（実施形態では加水分解後のアンモニア）の酸化処理を促進させるスリップ処理触媒６３とを直列に並べて収容したものである。各触媒６２，６３は、多孔質な（ろ過可能な）隔壁にて区画された多数個のセルからなるハニカム構造になっており、例えばアルミナ、ジルコニア、バナジア／チタニア又はゼオライト等の触媒金属を有している。
　ＮＯｘ触媒６２は、尿素水噴射ノズル４７からの尿素水の加水分解にて生じたアンモニアを還元剤として、排気ガス中のＮＯｘを選択還元することにより、後処理装置２７内に送られた排気ガスを浄化するものである。また、スリップ処理触媒６３は、ＮＯｘ触媒６２から流出した未反応（余剰）のアンモニアを酸化して無害な窒素にするものである。この場合、浄化ケーシング６１内では下記の反応式：
　（ＮＨ２）２ＣＯ＋Ｈ２Ｏ → ２ＮＨ３＋ＣＯ２（加水分解）
　　ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３ → ２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ（ＮＯｘ触媒６２での反応）
　　４ＮＨ３＋３Ｏ２ → ２Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ（スリップ処理触媒６３での反応）
が生ずる。
　浄化ケーシング６１内には、ＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を収容する浄化経路２８を形成している。また、浄化ケーシング６１には、バイパス経路２９を一体的に設けている。第１実施形態では、バイパス経路２９を浄化ケーシング６１内に設けている。すなわち、浄化ケーシング６１内には、排気ガスの排出方向に沿って延びる仕切板６４を取り付けている。当該仕切板６４によって、浄化ケーシング６１内を浄化経路２８とバイパス経路２９とに区画している。仕切板６４で浄化ケーシング６１内を区画することによって、排気ガスがバイパス経路２９を通過する際に、排気ガスの熱を用いて浄化経路２８側のＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を暖機することが可能である。このため、排気ガスを浄化するか否かに拘らず、ＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を常時暖機して活性化状態の維持を簡単に行える。浄化経路２８を排気ガスが通過する際は暖機運転が不要になるから、早急な排気ガス浄化が可能になる。
　図５に示すように、仕切板６４の上流側端部は、浄化ケーシング６１のうちＮＯｘ触媒６２よりも上流側にある入口部６５の前部内面に突合せ状に密接している。これに対して仕切板６４の下流側端部は、浄化ケーシング６１のうちスリップ処理触媒６３よりも下流側にある出口部６６内で途切れている。このため、浄化ケーシング６１の出口部６６において、浄化経路２８とバイパス経路２９とが合流する。
　浄化ケーシング６１の入口部６５前面には、第１排気ガス入口６７を浄化経路２８側に寄せて、第２排気ガス入口６８をバイパス経路２９側に寄せて形成している。入口部６５の前部外面には、第１排気ガス入口６７に連通する浄化側取入れ管６９と、第２排気ガス入口６８に連通するバイパス側取入れ管７０とを設けている。浄化側取入れ管６９及びバイパス側取入れ管７０は二股配管７１に連結している。二股配管７１の浄化出口側７２にフランジを介して浄化側取入れ管６９を締結し、二股配管７１のバイパス出口側７３にフランジを介してバイパス側取入れ管７０を締結している。
　二股配管７１の入口側７４は排気経路２５の上流側にフランジを介して連結している。二股配管７１は、浄化経路２８とバイパス経路２９との分岐部に相当する。浄化経路２８の入口側に当たる二股配管７１の浄化出口側７２内部に浄化側切換バルブ３０を設けている。バイパス経路２９の入口側に当たる二股配管７１のバイパス出口側７３内部にバイパス側切換バルブ３１を設けている。
　浄化ケーシング６１の出口部６６後面に、排出口７５を浄化経路２８側に寄せて形成している。出口部６６の後部外面には、排出口７５に連通する排気ガス排出管７６を設けている。排気ガス排出管７６は、排気経路２５の下流側にフランジを介して連結している。
　浄化ケーシング６１の一側面には、ＮＯｘ触媒６２の上流側とスリップ処理触媒６３の上流側とに、噴気部としての噴気ノズル３７を取り付けている。第１実施形態では、ＮＯｘ触媒６２の上流側に３個、スリップ処理触媒６３の上流側に３個の噴気ノズル３７を浄化ケーシング６１の一側面に取り付けている。浄化ケーシング６１の他側面には、複数の点検窓７７（第１実施形態では３箇所）を形成している。各点検窓７７は、浄化ケーシング６１内や、噴気ノズル３７、ＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３の点検並びにメンテナンスのために形成したものである。各点検窓７７は通常、蓋カバー７８によって開閉可能に塞いでいる。各蓋カバー７８は、対応する点検窓７７の縁部に取付ボルトによって着脱可能に締結している。
　浄化側切換バルブ３０を開いてバイパス側切換バルブ３１を閉じた場合は、排気経路２５中の排気ガスが浄化経路２８を通過する。すなわち、二股配管７１の浄化出口側７２、浄化側取入れ管６９及び第１排気ガス入口６７を経由して浄化ケーシング６１内に入り、ＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を通過して浄化処理をされる。浄化処理後の排気ガスは、浄化ケーシング６１の出口部６６の排出口７５から排気ガス排出管７６を経て、排気経路２５の下流側に入り、浄化ケーシング６１外ひいては船舶１外に放出される。
　逆に、バイパス側切換バルブ３１を開いて浄化側切換バルブ３０を閉じた場合は、排気経路２５中の排気ガスがバイパス経路２９を通過する。すなわち、二股配管７１のバイパス出口側７３、バイパス側取入れ管７０及び第２排気ガス入口６８を経由して浄化ケーシング６１内に入り、ＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を迂回して浄化処理をすることなく、バイパス経路２９を通過する。バイパス経路２９通過後の排気ガスは、浄化ケーシング６１の出口部６６の排出口７５から排気ガス排出管７６を経て、排気経路２５の下流側に入り、浄化ケーシング６１外ひいては船舶１外に放出される。
　従って、両切換バルブ３０，３１の切換作動によって、排気ガスの浄化処理が必要な場合（例えば規制海域内での航行中）と、浄化処理が不要な場合（例えば規制海域外での航行中）とにおいて、排気ガスの通過する経路を簡単に選択できる。従って、浄化処理の要不要に応じて排気ガスを効率よく処理できる。また、両切換バルブ３０，３１は互いに連動して作動し同時に閉止しない構造であるから、排気経路２５の完全閉塞を確実に防止できるか、又は完全閉塞のおそれを格段に低減できる。
　（７）．作用及び効果
　以上の構成によると、エンジン１２の排気経路２５中に設ける排気ガス浄化装置２７であって、前記エンジン１２からの排気ガスを浄化する浄化触媒６２，６３を少なくとも収容する浄化ケーシング６１を備えており、前記浄化触媒６２，６３を通過せずに前記排気ガスを迂回させるバイパス経路２９を、前記浄化触媒６２，６３のある浄化経路２８とは別に、前記浄化ケーシング６１に一体的に設けているから、排気ガスの浄化処理が必要な場合（規制海域内の航行中）は排気ガスを前記浄化経路２８側に送り、浄化処理が不要な場合（規制海域外の航行中）は排気ガスを前記バイパス経路２９側に送ればよい。従って、排気ガスの効率よい処理と、前記浄化触媒６２，６３の長寿命化とが可能になる。
　また、前記浄化ケーシング６１に前記バイパス経路２９を一体的に設けているから、浄化ケーシング外にバイバス経路を別途設けた場合に比べて、前記バイパス経路２９の配管距離を短くでき、イニシャルコストの低減を図れる。その上、前記浄化ケーシング６１に前記バイパス経路２９を組み込むことによって、前記排気ガス浄化装置２７自体をコンパクトに構成でき、前記排気ガス浄化装置２７の設置スペースを小さくできる。このため、例えば船舶等において狭い機関室への前記排気ガス浄化装置２７の搭載が容易になる。
　更に、前記浄化ケーシング６１内は、前記排気ガスの排出方向に沿って延びる仕切板６４によって、前記浄化経路２８と前記バイパス経路２９とに区画しているから、前記仕切板６４を付加するという簡単な構成だけで、前記浄化ケーシング６１内に２系統の経路を形成できる。従って、前記排気ガス浄化装置２７の製造コストを低減できる。
　前記仕切板６４で前記浄化ケーシング６１内を区画することによって、前記排気ガスが前記バイパス経路２９を通過する際に、前記排気ガスの熱を用いて前記浄化経路２８側の前記浄化触媒６２，６３を暖機するように構成しているから、前記排気ガスを浄化するか否かに拘らず、常時前記浄化触媒６２，６３を暖機して活性化状態の維持を簡単に行える。浄化経路２８を排気ガスが通過する際は暖機運転が不要になるから、早急な排気ガス浄化が可能になる。
　しかも、前記浄化ケーシング６１の出口部６６において、前記浄化経路２８と前記バイパス経路２９とを合流させているから、前記浄化経路２８を通過して浄化された排気ガスと、前記バイパス経路２９を通過した排気ガスとの両方を、前記浄化ケーシング６１の出口部６６につながる前記排気経路２５の下流側に送り込める。従って、排気構造を簡単化してイニシャルコストの低減に貢献できる。
　その上、前記浄化経路２８と前記バイパス経路２９との分岐部７１に、前記排気ガスの排出方向を前記浄化経路２８と前記バイパス経路２９とに切り換える経路切換部材３０，３１を設けているから、排気ガスの浄化処理が必要な場合（例えば規制海域内での航行中）と、浄化処理が不要な場合（例えば規制海域外での航行中）とで、排気ガスの通過する経路２８，２９を簡単に選択できる。従って、浄化処理の要不要に応じて排気ガスを効率よく処理できる。特に、前記経路切換部材３０，３１が前記浄化経路２８及び前記バイパス経路２９のうちいずれか一方のみを閉止するものであり、前記浄化経路２８及び前記バイパス経路２９の両方を同時に閉止することがない構造であるから、前記排気経路２５の完全閉塞を確実に防止できるか、又は完全閉塞のおそれを格段に低減できる。また、前記経路切換部材（両切換バルブ３０，３１）は、リンク機構１１０を介して一方を開放すると他方を閉止するように連動連結し、前記両切換バルブ３０，３１のうちいずれか一方に、開閉作動用の駆動機構を連結するので、前記排気経路２５の完全閉塞のおそれを格段に低減できると共に、２つの前記切換バルブ３０，３１を１つの前記駆動機構によって開閉作動でき、構造を簡素化できる。
　前記浄化ケーシング６１における前記浄化触媒６２，６３の上流側には、前記浄化触媒６２，６３に気体を吹き付ける噴気部３７を設けているから、前記噴気部３７の作用によって、使用中に前記浄化触媒６２，６３内に溜まった煤塵を強制的に除去でき、前記排気ガス浄化装置２７のメンテナンス作業性の向上及び長寿命化が可能になる。
　その上、前記排気ガスが前記バイパス経路２９を通過する際に、前記噴気部３７からの気体の噴出を停止するように構成すれば、前記排気ガスが前記浄化経路２８を通過する場合以外に、前記浄化触媒６２，６３に無駄に気体を吹き付けずに済む。従って、前記浄化触媒６２，６３に吹き付ける気体の消費量を低減でき、ランニングコストの抑制に貢献する。
　前記排気ガスにＮＯｘ還元用の還元剤を供給する還元剤供給部４７を備え、前記排気ガスが前記バイパス経路２９を通過する際に、前記還元剤供給部４７からの前記還元剤の供給を停止するように構成しているから、浄化処理が不要な場合（例えば規制海域外での航行中）は前記還元剤を無駄に消費することがない。浄化処理の要不要に応じて前記還元剤を効率よく供給できる。
　また、電力トランスデューサ１５にて検出された発電電力量から、排気ガス中のＮＯｘ濃度、ひいてはＮＯｘの還元に必要な尿素水供給量（還元剤供給量）を把握するから、排気ガス中のＮＯｘ濃度に見合った量の尿素水を排気経路２５に供給できる。従って、後処理装置２７内のＮＯｘ触媒６２の作用にて、排気ガス中のＮＯｘを効率よく窒素と水とに分解できる。また、排気ガス中のＮＯｘ濃度に見合った量の尿素水を排気経路２５に供給するので、未反応（過剰な量）のアンモニアを外部に放出するアンモニアスリップを抑制できる。
　ＮＯｘ触媒６２を収容する浄化ケーシング６１内には、ＮＯｘ触媒６２より下流側に、余分に供給された還元剤（加水分解後のアンモニア）の酸化処理を促すスリップ処理触媒６３を配置しているから、ＮＯｘ触媒６２を未反応のまま通過しようとする余剰の還元剤を、窒素に酸化処理して無害化でき、排気ガス中にアンモニアが残存するおそれを確実に回避できる。また、ＮＯｘ触媒６２とスリップ処理触媒６３とをパッケージ化でき、排気構造の下流側をコンパクトに構成できる。
　更に、ＮＯｘ検出手段としての電力トランスデューサ１５は発電機１３の発電電力量を検出し、当該電力トランスデューサ１５の検出結果に基づき、排気ガス中のＮＯｘ濃度が間接的に求められる構成になっているから、ＮＯｘ濃度検出専用のセンサが要らず、構成を簡素化して製造コストの低減に寄与できる。
　（８）．第２実施形態の後処理装置
　次に、図６を参照しながら、第２実施形態の後処理装置２７の構造について説明する。なお、第２実施形態以降の実施形態において、構成及び作用が第１実施形態と変わらないものには、第１実施形態と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。第２実施形態では、浄化経路２８とバイパス経路２９との分岐部に、経路切換部材として気体作動式のスイングバルブ８０を設けた点において、第１実施形態と相違している。スイングバルブ８０は、浄化経路２８の入口側及びバイパス経路２９の入口側のうち一方を開放すると他方を閉止するように構成している。
　この場合、仕切板６４の上流側端部は、浄化ケーシング６１のうちＮＯｘ触媒６２よりも上流側にある入口部６５内で途切れている。そして、仕切板６４の上流側端部にスイングバルブ８０の回動支点軸８１を回動可能に軸支している。浄化ケーシングの入口部６５には、浄化経路２８に連通する浄化入口８４を有する第１入口板８２と、バイパス経路２９に連通するバイパス入口８５を有する第２入口板８３とを設けている。第１入口板８２を浄化経路２８の入口側に配置し、第２入口板８３をバイパス経路２９の入口側に配置している。回動支点軸８１回りの回動によって、スイングバルブ８０は、第１入口板８２の前面側に密接して浄化入口８４を塞いだり、第２入口板８３の前面側に密接してバイパス入口８５を塞いだりする。浄化ケーシング６１の入口部６５前面に導入口８６を形成している。入口部６５の前部外面には、導入口８６に連通する排気ガス取入れ管８７を設けている。排気ガス取入れ管８７は、排気経路２５の上流側にフランジを介して連結している。その他の構成は第１実施形態と同様である。
　スイングバルブ８０によってバイパス入口８５を塞いだ状態では、排気経路２５中の排気ガスが浄化経路２８側を通過する。すなわち、排気ガスは、後処理装置２７（浄化ケーシング６１）内のＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を通過して浄化処理をされてから、船舶１外に放出される。スイングバルブ８０によって浄化入口８４を塞いだ状態では、排気経路２５中の排気ガスが、ＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を迂回して浄化処理をすることなくバイパス経路２９側を通過し、船舶１外に放出される。
　上記のように構成した場合も、排気ガスの浄化処理が必要な場合（例えば規制海域内での航行中）と、浄化処理が不要な場合（例えば規制海域外での航行中）とにおいて、排気ガスの通過する経路を簡単に選択でき、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
　（９）．第３実施形態の後処理装置
　次に、図７を参照しながら、第３実施形態の後処理装置２７の構造について説明する。第３実施形態でも、浄化経路２８とバイパス経路２９との分岐部に、経路切換部材として気体作動式のスイングバルブ９０を設けた点において、第１実施形態と相違している。
　浄化ケーシング６１の入口部６５前面には、第１排気ガス入口６７を浄化経路２８側に寄せて、第２排気ガス入口６８をバイパス経路２９側に寄せて形成している。入口部６５の前部外面には、第１排気ガス入口６７に連通する浄化側取入れ管６９と、第２排気ガス入口６８に連通するバイパス側取入れ管７０とを設けている。浄化側取入れ管６９及びバイパス側取入れ管７０の前方には、略箱状のスイングバルブ収容部９２を配置している。
　スイングバルブ収容部９２の後面側には、第１排気ガス出口９３と第２排気ガス出口９４とを形成している。スイングバルブ収容部９２の後部外面に、第１排気ガス出口９３に連通する浄化側配管９５と、第２排気ガス出口９４に連通するバイパス側配管９６とを設けている。浄化ケーシング６１の浄化側取入れ管６９に、中継管９７を介してスイングバルブ収容部９２の浄化側配管９５を連結している。浄化ケーシング６１のバイパス側取入れ管７０に中継管９８を介してスイングバルブ収容部９２のバイパス側配管９６を連結している。
　スイングバルブ収容部９２内にスイングバルブ９０の回動支点軸９１を回動可能に軸支している。スイングバルブ収容部９２内には、浄化側配管９５に連通する浄化入口１０４を有する第１入口板１０２と、バイパス側配管９６に連通するバイパス入口１０５を有する第２入口板１０３とを設けている。第１入口板１０２を第１排気ガス出口９３に対峙させ、スイングバルブ収容部９２内を左右に仕切るように第２入口板１０３を配置している。回動支点軸９１回りの回動によって、スイングバルブ９０は、第１入口板１０２の前面側に密接して浄化入口１０４を塞いだり、第２入口板１０３の一側面側に密接してバイパス入口１０５を塞いだりする。
　スイングバルブ収容部９２の前面に、導入口１０６を浄化経路２８側に寄せて形成している。スイングバルブ収容部９２の前部外面には、導入口１０６に連通する排気ガス取入れ管１０７を設けている。排気ガス取入れ管１０７は、排気経路２５の上流側にフランジを介して連結している。その他の構成は第１実施形態と同様である。
　スイングバルブ９０によってバイパス入口１０５を塞いだ状態では、排気経路２５中の排気ガスが浄化経路２８側を通過する。すなわち、排気ガスは、後処理装置２７（浄化ケーシング６１）内のＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を通過して浄化処理をされてから、船舶１外に放出される。スイングバルブ９０によって浄化入口１０４を塞いだ状態では、排気経路２５中の排気ガスが、ＮＯｘ触媒６２及びスリップ処理触媒６３を迂回して浄化処理をすることなくバイパス経路２９側を通過し、船舶１外に放出される。
　上記のように構成した場合も、排気ガスの浄化処理が必要な場合（例えば規制海域内での航行中）と、浄化処理が不要な場合（例えば規制海域外での航行中）とにおいて、排気ガスの通過する経路を簡単に選択でき、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
　なお、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。上記の各実施形態では、発電用ディーゼルエンジン１２の排気経路２５中に設ける排気ガス浄化装置２７に、本願発明を適用したが、これに限らず、例えば主エンジン８の排気系統中の排気ガス浄化装置に適用してもよい。
１　船舶
１２　発電用ディーゼルエンジン
２５　排気経路
２７　後処理装置（排気ガス浄化装置）
２８　浄化経路
２９　バイパス経路
３０　浄化側切換バルブ
３１　バイパス側切換バルブ
６１　浄化ケーシング
６２　ＮＯｘ触媒
６３　スリップ処理触媒
６４　仕切板
６６　出口部
７１　二股配管
８０，９０　スイングバルブ

Claims (12)

  1. 　エンジンの排気経路中に設ける排気ガス浄化装置であって、
    　前記エンジンからの排気ガスを浄化する浄化触媒を少なくとも収容する浄化ケーシングを備えており、
    　前記浄化触媒を通過せずに前記排気ガスを迂回させるバイパス経路を、前記浄化触媒のある浄化経路とは別に、前記浄化ケーシングに一体的に設けている、
    排気ガス浄化装置。
  2. 　前記浄化ケーシング内に前記バイパス経路を設けている、
    請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
  3. 　前記浄化ケーシング内は、前記排気ガスの排出方向に沿って延びる仕切板によって、前記浄化経路と前記バイパス経路とに区画している、
    請求項２に記載の排気ガス浄化装置。
  4. 　前記仕切板で前記浄化ケーシング内を区画することによって、前記排気ガスが前記バイパス経路を通過する際に、前記排気ガスの熱を用いて前記浄化経路側の前記浄化触媒を暖機するように構成している、
    請求項３に記載の排気ガス浄化装置。
  5. 　前記浄化ケーシングの出口部において、前記浄化経路と前記バイパス経路とを合流させている、
    請求項２～４のうちいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
  6. 　前記浄化経路と前記バイパス経路との分岐部に、前記排気ガスの排出方向を前記浄化経路と前記バイパス経路とに切り換える経路切換部材を設けている、
    請求項１～５のうちいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
  7. 　前記経路切換部材は、前記浄化経路の入口側及び前記バイパス経路の入口側にそれぞれ設けた切換バルブによって構成し、前記両切換バルブは一方を開放すると他方を閉止するように作動する、
    請求項６に記載の排気ガス浄化装置。
  8. 　前記両切換バルブは、リンク機構を介して一方を開放すると他方を閉止するように連動連結し、前記両切換バルブのうちいずれか一方に、開閉作動用の駆動機構を連結している、
    請求項７に記載の排気ガス浄化装置。
  9. 　前記経路切換部材は、前記浄化経路の入口側及び前記バイパス経路の入口側のうち一方を開放すると他方を閉止するスイングバルブによって構成している、
    請求項６に記載の排気ガス浄化装置。
  10. 　前記浄化ケーシングにおける前記浄化触媒の上流側には、前記浄化触媒に気体を吹き付ける噴気部を設けている、
    請求項１～９のうちいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
  11. 　前記排気ガスが前記バイパス経路を通過する際に、前記噴気部からの気体の噴出を停止するように構成している、
    請求項１０に記載の排気ガス浄化装置。
  12. 　前記排気ガスにＮＯｘ還元用の還元剤を供給する還元剤供給部を備え、前記排気ガスが前記バイパス経路を通過する際に、前記還元剤供給部からの前記還元剤の供給を停止するように構成している、
    請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
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