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CN104718357B - 废气净化装置 - Google Patents

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CN104718357B
CN104718357B CN201380052903.8A CN201380052903A CN104718357B CN 104718357 B CN104718357 B CN 104718357B CN 201380052903 A CN201380052903 A CN 201380052903A CN 104718357 B CN104718357 B CN 104718357B
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Abstract

本发明以在设置在发动机(12)的排气路径(25)中的废气净化装置(27)中，使绕过净化催化剂(62、63)的旁通路径(29)的配管距离尽可能短，谋求降低原始成本为技术问题。本发明的废气净化装置(27)具备至少收容对来自发动机(12)的废气进行净化的净化催化剂(62、63)的净化壳体(61)。在具有所述净化催化剂(62、63)的净化路径(28)之外，另行将使所述废气不在所述净化催化剂(62、63)通过而是绕过的旁通路径(29)一体地设置在所述净化壳体(61)。

Description

废气净化装置
技术领域
本发明涉及在柴油发动机等内燃机(发动机)中对废气进行净化处理的废气净化装置。
背景技术
以往，例如在油轮、运输船等船舶中，各种辅助设备、装卸装置、照明、空调、其它的设备类消耗的电力量巨大，为了向这些电气系统供给电力，具备将柴油发动机和通过该柴油发动机的驱动来发电的发电机组合而成的柴油发电机(例如，参见专利文献1等)。已知柴油发动机是内燃机中能量效率最高的一种，每个单位输出的废气所含的二氧化碳量少。而且，由于能够使用例如重油那样的低质的燃料，所以，具有经济性优异的优点。
在柴油发动机的废气中除二氧化碳以外还大量含有氮氧化物、硫氧化物以及颗粒物等。它们主要是从作为燃料的重油生成的物质，是妨碍环境保护的有害物质。尤其是氮氧化物(以下称为NOx)是对人体有害且呈强的酸性的物质，也被认为是酸雨的原因。因此，例如在像船舶那样，使柴油发电机驱动的机械中，NOx的排出量极多，被理解为给地球环境的负担大。
作为将NOx大幅净化的后处理的手段，还原剂使用了尿素的选择式催化(剂)还原法(下面称为SCR法)已经普及。在SCR法中，一般使用由使Ti等氧化物的载体承载V、Cr等活性成分的材料构成的蜂窝构造的NOx催化剂。若向NOx催化剂的上游侧喷雾作为还原剂水溶液的尿素水，则尿素水因废气的热而被加水分解，生成氨，氨作为还原剂作用于NOx，将NOx分解为无害的氮和水。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-3401742号公报
发明内容
发明所要解决的课题
若关心地球环境，则有必要尽可能地将废气中的NOx清除，优选不论公海·领海，一律进行限制，但是，现状是伴随着有关柴油发动机的高端的排放法规被应用，预定针对NOx设置限制海域。如前所述，NOx催化剂由于是蜂窝构造，所以，有被废气中的煤烟、微粒堵塞的可能性。另外，NOx催化剂因废气中的硫磺成分、源自它的生成物而性能劣化。为了谋求尽量延长NOx催化剂的寿命，降低运行成本、确实地遵守限制海域的限制，考虑在限制海域外的航行中不使NOx催化剂曝露于废气。
因此，本申请的申请人在以前提出了在发动机的排气路径中设置收容NOx催化剂的净化壳体，从排气路径中的净化壳体的上游侧分支使废气不在NOx催化剂通过而是绕过的旁通路径。在这种情况下，具有下述优点，即，在限制海域内的航行中将废气向净化壳体侧输送，在限制海域外的航行中将废气向旁通路径侧输送，据此，使NOx催化剂长寿，可降低运行成本、维持长时间的净化性能。
但是，在所述以往的结构中，由于在排气路径、净化壳体之外另行设置绕过NOx催化剂的旁通路径，所以，不得不使旁通路径的配管距离长，存在原始成本高的问题。另外，由于必须在净化壳体之外另行确保旁通路径的设置空间，所以，例如在船舶等的机房狭窄的情况下，存在难以设置旁通路径的可能性。
为了解决课题的手段
本发明以提供一种研究了上述那样的现状并实施了改善的废气净化装置为目的。
技术方案1的发明是设置在发动机的排气路径中的废气净化装置，其中，具备至少收容对来自所述发动机的废气进行净化的净化催化剂的净化壳体，在具有所述净化催化剂的净化路径之外，另行将使所述废气不在所述净化催化剂通过而是绕过的旁通路径一体地设置在所述净化壳体。
技术方案2的发明是在技术方案1记载的废气净化装置中，其中，在所述净化壳体内设置所述旁通路径。
技术方案3的发明是在技术方案2记载的废气净化装置中，其中，所述净化壳体内由沿所述废气的排出方向延伸的分隔板划分为所述净化路径和所述旁通路径。
技术方案4的发明是在技术方案3记载的废气净化装置中，其中，构成为，通过由所述分隔板对所述净化壳体内进行划分，在所述废气在所述旁通路径通过时，使用所述废气的热对所述净化路径侧的所述净化催化剂进行加热。
技术方案5的发明是在技术方案2～4中的任一项记载的废气净化装置中，其中，在所述净化壳体的出口部，使所述净化路径和所述旁通路径合流。
技术方案6的发明是在技术方案1～5中的任一项记载的废气净化装置中，其中，在所述净化路径和所述旁通路径的分支部设置将所述废气的排出方向切换到所述净化路径和所述旁通路径的路径切换部件。
技术方案7的发明是在技术方案6记载的废气净化装置中，其中，所述路径切换部件由分别设置在所述净化路径的入口侧以及所述旁通路径的入口侧的切换阀构成，所述两切换阀工作，若将一方开放，则将另一方关闭。
技术方案8的发明是在技术方案7记载的废气净化装置中，其中，所述两切换阀经连杆机构联动连结，若将一方开放，则将另一方关闭，在所述两切换阀中的任意一方连结开闭工作用的驱动机构。
技术方案9的发明是在技术方案6记载的废气净化装置中，其中，所述路径切换部件由若将所述净化路径的入口侧以及所述旁通路径的入口侧中的一方开放，则将另一方关闭的摆动阀构成。
技术方案10的发明是在技术方案1～9中的任一项记载的废气净化装置中，其中，在所述净化壳体中的所述净化催化剂的上游侧设置向所述净化催化剂喷吹气体的喷气部。
技术方案11的发明是在技术方案10记载的废气净化装置中，其中，构成为，在所述废气在所述旁通路径通过时，停止气体从所述喷气部的喷出。
技术方案12的发明是在技术方案1记载的废气净化装置中，其中，构成为，具备向所述废气供给NOx还原用的还原剂的还原剂供给部，在所述废气在所述旁通路径通过时，停止所述还原剂从所述还原剂供给部的供给。
发明效果
根据技术方案1以及2的发明，由于是设置在发动机的排气路径中的废气净化装置，具备至少收容对来自所述发动机的废气进行净化的净化催化剂的净化壳体，在具有所述净化催化剂的净化路径之外，另行将使所述废气不在所述净化催化剂通过而是绕过的旁通路径一体地设置在所述净化壳体，所以，只要在需要进行废气的净化处理的情况下(在限制海域内的航行中)，将废气向所述净化路径侧输送，在不需要净化处理的情况下(在限制海域外的航行中)，将废气向所述旁通路径侧输送即可。因此，可进行使废气的效率好的处理和所述净化催化剂的长寿化。
另外，由于在所述净化壳体一体地设置所述旁通路径，所以，与另行在净化壳体外设置旁通路径的情况相比，能够使所述旁通路径的配管距离短，谋求降低原始成本。在此基础上，通过将所述旁通路径装入所述净化壳体，能够紧凑地构成所述废气净化装置本身，能够使所述废气净化装置的设置空间小。为此，容易将所述废气净化装置向例如船舶等中的狭窄的机房搭载。
根据技术方案3的发明，由于所述净化壳体内由沿所述废气的排出方向延伸的分隔板划分为所述净化路径和所述旁通路径，所以，仅通过附加所述分隔板这样的简单的结构，就能够在所述净化壳体内形成2系统的路径。因此，能够降低所述废气净化装置的制造成本。
根据技术方案4的发明，由于构成为，通过由所述分隔板对所述净化壳体内进行划分，在所述废气在所述旁通路径通过时，使用所述废气的热，对所述净化路径侧的所述净化催化剂进行加热，所以，能够不受是否将所述废气净化的影响，总是对所述净化催化剂加热，简单地进行维持活化状态。
根据技术方案5的发明，由于在所述净化壳体的出口部，使所述净化路径和所述旁通路径合流，所以，将在所述净化路径通过并被净化了的废气和在所述旁通路径通过的废气这两方送入与所述净化壳体的出口部相连的所述排气路径的下游侧。因此，能够使排气构造简单化，对降低原始成本做出贡献。
根据技术方案6～9的发明，由于在所述净化路径和所述旁通路径的分支部设置将所述废气的排出方向切换到所述净化路径和所述旁通路径的路径切换部件，所以，在需要进行废气的净化处理的情况下(例如，在限制海域内的航行中)和不需要净化处理的情况下(例如，在限制海域外的航行中)，能够简单地选择废气通过的路径。因此，能够与是否需要进行净化处理相应地效率好地处理废气。
尤其是，根据技术方案7以及9的发明，由于所述路径切换部件是仅将所述净化路径以及所述旁通路径中的任意一方关闭的部件，不是同时将所述净化路径以及所述旁通路径这两方同时关闭的构造，所以，能够确实地防止所述排气路径完全堵塞或者能够明显地降低完全堵塞的可能性。在技术方案8的发明中，由于所述两切换阀经连杆机构联动连结，若将一方开放，则将另一方关闭，在所述两切换阀中的任意一方连结开闭工作用的驱动机构，所以，能够明显地降低所述排气路径完全堵塞的可能性，且能够由1个所述驱动机构使2个所述切换阀进行开闭工作，能够使构造简洁化。
根据技术方案10的发明，由于在所述净化壳体中的所述净化催化剂的上游侧设置向所述净化催化剂喷吹气体的喷气部，所以，能够通过所述喷气部的作用，将使用中留存在所述净化催化剂内的烟尘强制性地除去，使所述废气净化装置的维护作业性的提高以及长寿化成为可能。
根据技术方案11的发明，由于构成为，在所述废气在所述旁通路径通过时，停止气体从所述喷气部的喷出，所以，在所述废气在所述净化路径通过的情况以外，不会无益地向所述净化催化剂喷吹气体即可完成。因此，能够降低向所述净化催化剂喷吹的气体的消耗量，对抑制运行成本做出贡献。
根据技术方案12的发明，由于构成为，具备向所述废气供给NOx还原用的还原剂的还原剂供给部，在所述废气在所述旁通路径通过时，停止所述还原剂从所述还原剂供给部的供给，所以，在不需要进行净化处理的情况下(例如，在限制海域外的航行中)，不会无益地消耗所述还原剂。能够与是否需要进行净化处理相应地效率好地供给所述还原剂。
附图说明
图1是船舶的整体侧视图。
图2是发电装置的示意系统图。
图3是发电装置中的燃料系统的说明图。
图4是发电装置的排气系统和还原剂供给装置的说明图。
图5是第1实施方式中的后处理装置的侧视剖视图。
图6是第2实施方式中的后处理装置的侧视剖视图。
图7是第3实施方式中的后处理装置的侧视剖视图。
具体实施方式
下面，根据在被搭载在船舶上的柴油发电机中应用将本发明具体化了的实施方式的情况下的附图(图1～图7)进行说明。
(1).船舶的概要
首先，一面参见图1，一面对船舶1的概要进行说明。第1实施方式的船舶1具备船体2、被设置在船体2中的甲板3上的后部的机舱4、被配置在机舱4的后方的通风筒5(烟囱)、被设置在船体2的后方下部的螺旋桨6以及舵7。在处于船体2内的后部的机房设置作为螺旋桨6的驱动源的主发动机8以及减速机9和用于向船舶2内的电气系统供给电力的发电装置10。螺旋桨6通过来自主发动机8并经由减速机9的旋转动力进行旋转驱动。
(2).发电装置的构造
接着，一面参见图2，一面对发电装置10的构造进行说明。发电装置10是具备将发电用柴油发动机12(下面，称为发电用发动机)和通过发电用发动机12的驱动来发电的发电机13组合的柴油发电机11的部件。通过发电机13的驱动而产生的发电电力向船舶2内的电气系统供给。发电机13与发电机控制盘14内的电力转换器15电气性地连接。电力转换器15是用于检测由发电机13产生的发电电力的部件。根据电力转换器15的检测信息，控制发电用发动机12的驱动，以便使发电电力与由发电机控制盘14预先设定的目标电力一致。电力转换器15还与后述的还原剂供给装置43的控制器55电气性地连接。
(3).发电装置的燃料系统
接着，一面参见图2以及图3，一面对发电装置10的燃料系统进行说明。在船体2内设置储存发电用发动机12的燃料(重油)的燃料箱16。在燃料箱16连接供给管路17。在供给管路17的上游侧设置燃料入口阀18、燃料过滤器19和燃料流量计20。燃料流量计20与后述的还原剂供给装置43的控制器55电气性地连接。
输送管路21从供给管路17中的与燃料流量计20相比的下游侧开始延伸。输送管路21与发电用发动机12的燃料泵(省略图示)连接。被输送到燃料泵16的燃料由设置在发电用发动机12的燃料喷射装置(省略图示)向发电用发动机12中的每个汽缸的燃烧室(省略图示)内喷射。
在输送管路21的中途部设置回流腔22。从燃料喷射装置向发电用发动机12外延伸的返回管路23经回流腔22与燃料箱16连接。因此，在发电用发动机12中未使用的剩余燃料穿过返回管路23返回燃料箱16。在返回管路23中的与回流腔22相比的下游侧设置止回阀24。
(4).发电装置的吸排气系统
接着，一面参见图2以及图4，一面对发电装置10的吸排气系统进行说明。在发电用发动机12连接空气获取用的吸气路径(省略图示)和废气排出用的排气路径25。穿过吸气路径被获取的空气被输送到发电用发动机12的各汽缸内(吸气行程的汽缸内)。而且，在各汽缸的压缩行程完成时，由燃料喷射装置将从燃料箱16抽取的燃料向每个汽缸的燃烧室(副室)内压送，据此，在各燃烧室进行与混合气的自燃燃烧相伴的膨胀行程。
发电用发动机12的排气路径25延伸到通风筒5。在排气路径25的中途部设置作为进行废气的净化处理的废气净化装置的后处理装置27。在膨胀行程后的排气行程中，从发电用发动机12输送到排气路径25的废气经由后处理装置27向船舶1外被排放。
在设置在排气路径25的中途部的后处理装置27内收容作为净化催化剂的NOx催化剂62以及逃逸处理催化剂(スリップ処理触媒)63(细节将在后面阐述)。NOx催化剂62以及逃逸处理催化剂63配置在后处理装置27内的净化路径28侧。在后处理装置27，在净化路径28之外，另行一体地设置旁通路径29。旁通路径29是为使废气不在NOx催化剂62以及逃逸处理催化剂63通过而是绕过的部件。细节将在后面阐述，第1实施方式的旁通路径29被设置在后处理装置27内。在后处理装置27的出口部(与逃逸处理催化剂63相比为下游侧)，使净化路径28和旁通路径29合流。另外，作为净化催化剂，也可以没有逃逸处理催化剂63，仅仅是NOx催化剂62。
在净化路径28和旁通路径29的分支部作为将废气的排出方向切换到净化路径28和旁通路径29的路径切换部件，设置净化侧切换阀30以及旁通侧切换阀31。净化侧切换阀30设置在净化路径28的入口侧。旁通侧切换阀31设置在旁通路径29的入口侧。
各切换阀30、31是用于选择废气通过的路径的部件，是若将一方打开，则将另一方关闭的关系。在将净化侧切换阀30打开，将旁通侧切换阀31关闭的状态下，排气路径25中的废气在通过后处理装置27内的NOx催化剂62以及逃逸处理催化剂63并被净化处理后，向船舶1外被排放。在将旁通侧切换阀31打开，将净化侧切换阀30关闭的状态下，排气路径25中的废气绕过后处理装置27内的NOx催化剂62以及逃逸处理催化剂63，没有被净化处理，向船舶1外被排放。
两切换阀30、31中的任意一方是气体工作式的切换阀。在第1实施方式中，旁通侧切换阀31的驱动部经气体支管路34与从气体供给源32延伸的气体干管路33连接。第1实施方式的气体供给源32是供给作为切换阀30、31工作用的压缩气体的空气(也可以是氮气)的部件。在各气体支管路34的中途部从上游侧开始按顺序设置门阀35和减压阀36。两切换阀30、31经连杆机构110联动连结。因此，若由来自气体供给源32的空气开放或关闭旁通侧切换阀31，则净化侧切换阀30经连杆机构110关闭或开放。旁通侧切换阀31的驱动部、气体干管路33、气体支管路34以及气体供给源32相当于开闭工作用的驱动机构。
气体干管路33的出口侧与设置在后处理装置27中的NOx催化剂62的上游侧和逃逸处理催化剂63的上游侧的作为喷气部的喷气喷嘴37连接。喷气喷嘴37是将来自气体供给源32的压缩气体向NOx催化剂62、逃逸处理催化剂63喷吹的部件。通过喷气喷嘴37的作用，能够将在使用中留存在后处理装置27内的烟尘强制性地除去。
在气体干管路33中的最下游的空气支管路34和两喷气喷嘴37之间，从上游侧开始按顺序设置门阀38、减压阀39、空气过滤器40、变径器41以及喷气用电磁阀42。喷气用电磁阀42被构成为，与后述的还原剂供给装置43的控制器55电气性地连接，根据来自控制器55的控制信息进行开闭工作。
(5).还原剂供给装置的构造
接着，一面参见图2以及图4，一面对还原剂供给装置43的构造进行说明。还原剂供给装置43是用于向排气路径25内的废气供给NOx还原用的还原剂的部件，具备还原剂供给通路44和还原剂控制盘45。还原剂供给通路44的一端侧与储存作为还原剂的尿素水溶液(下面称为尿素水)的尿素水箱46连接。还原剂供给通路44的另一端侧与被设置在排气路径25中的与净化路径28和旁通路径29的分支部相比的上游侧的作为还原剂供给部的尿素水喷射喷嘴47连接。另外，尿素水喷射喷嘴47设置在与净化路径和旁通路径29的分支部相比的下游侧也没有问题。
在还原剂供给通路44，从上游侧开始按顺序设置尿素水入口阀48、变径器49、进给泵50、尿素水过滤器51、尿素水流量计52以及喷射用电磁阀53等。进给泵50是抽取尿素水箱46内的尿素水并向尿素水喷射喷嘴47排出的部件。在进给泵50连结电动马达54。做成通过根据来自后述的控制器55并经由了逆变器56的控制信息调节电动马达54的旋转驱动量，来调节来自进给泵50的尿素水供给量的结构。喷射用电磁阀53被构成为，与后述的控制器55电气性地连接，根据来自控制器55的控制信息进行开闭工作。另外，也可以将尿素水从尿素水喷射喷嘴47的喷雾构成为空气辅助式。即，也可以构成为由压缩气体使尿素水雾化并从尿素水喷射喷嘴47喷射。
还原剂控制盘45具备作为控制构件的控制器55、逆变器56、温度调节器57、检测后处理装置27的堵塞状态的作为堵塞检测构件的压力传感器58。控制器55主要是执行为将与废气中的NOx浓度相应的适当的量的尿素水向排气路径25供给，使进给泵50和喷射用电磁阀53工作这样的还原剂调节控制的部件。
细节未图示出，控制器55除执行各种演算处理、控制的CPU外，具备用于存储控制程序、数据的ROM、用于暂时存储控制程序、数据的RAM以及输入输出界面等。控制器55经逆变器56与电动马达54电气性地连接，另一方面，经温度调节器57电气性地连接有检测排气路径25内的废气温度的温度传感器59。另外，在控制器55还电气性地连接有发电机控制盘14的电力转换器15、燃料流量计20、尿素水流量计52、压力传感器58、检测尿素水储存量的尿素水量传感器60、喷气用电磁阀42以及喷射用电磁阀53。
作为堵塞检测构件的压力传感器58分别被设置在排气路径25中的隔着后处理装置27的上下游侧。在第1实施方式中，在后处理装置27中的NOx催化剂62的上游侧和逃逸处理催化剂63的下游侧配置压力传感器58。求出两压力传感器58的检测值的差，即，求出隔着后处理装置27的上下游侧的压力差，根据该压力差换算后处理装置27的烟尘堆积量。而且，若压力差达到设定值以上，则喷气用电磁阀42根据来自控制器55的指令打开，从气体供给源32向两喷气喷嘴37输送压缩气体，从各喷气喷嘴37向NOx催化剂62、逃逸处理催化剂63喷吹压缩气体。
另外，也可以构成为各喷气喷嘴37的压缩气体的喷出与压力差无关地以一定间隔(例如，每30分钟)执行。在这种情况下，若构成为在排气路径25中的废气通过旁通路径29时，停止压缩气体从各喷气喷嘴37的喷出，则在废气通过净化路径28的情况以外，不会无意地向NOx催化剂62、逃逸处理催化剂63喷吹气体即可完成。为此，能够降低向NOx催化剂62、逃逸处理催化剂63喷吹的压缩气体的消耗量，对抑制运行成本做出贡献。
另外，也可以将压力传感器58设置在NOx催化剂62的上游侧，将在后处理装置27内没有烟尘的堆积的新品状态下的NOx催化剂62上游侧的压力(基准压力值)预先存储在控制器55的ROM等，由压力传感器58检测相同的测定部位中的当前的压力，求出基准压力值和压力传感器58的检测值的压力差，根据该压力差，换算后处理装置27的烟尘堆积量。
检测排气路径25内的废气温度的温度传感器59被设置在排气路径25中的后处理装置27的下游侧。在第1实施方式中，若温度传感器59的检测温度达到规定温度(例如，305℃)以上，则喷射用电磁阀53根据来自控制器55的指令打开，通过进给泵50的驱动从尿素水箱46向尿素水喷射喷嘴47输送尿素水，从尿素水喷射喷嘴47向排气路径25内喷射尿素水。检测尿素水储存量的尿素水量传感器60是浮子式的传感器，被配置在尿素水箱46内。在这种情况下，根据尿素水量传感器60的上下高度位置的变化，检测尿素水箱46内的尿素水储存量。
控制器55被构成为，根据由电力转换器15检测的发电电力量，经逆变器56调节电动马达54的旋转驱动量，调节来自进给泵50的尿素水供给量。这是因为废气中的NOx浓度与柴油发电机11的发电电力量(也可以是发电用发动机12的输出(或者负荷))处于依存关系。因此，NOx的还原所必要的尿素水供给量(还原剂供给量)与发电电力量，即，废气中的NOx浓度成比例。虽然省略了图示，但是，NOx的还原所必要的尿素水供给量和发电电力量的关系例如以图表形式或函数表形式被预先储存在控制器55(例如，ROM等)。
控制器55从由电力转换器15检测的发电电力量和被预先存储在控制器55的图表或函数表求出NOx的还原所必要的尿素水供给量，使电动马达54旋转驱动，调节进给泵50的工作量，以便在适当时间内从尿素水喷射喷嘴47喷射该求出的供给量的尿素水。
电力转换器15相当于NOx检测构件。即，电力转换器15检测发电机13的发电电力量，根据该电力转换器15的检测结果，间接地算出废气中的NOx浓度。另外，NOx检测构件并不限于电力转换器15，也可以是检测发电用发动机12的输出的部件，还可以是从燃料喷射量检测发电用发动机12的负荷的部件。另外，也可以是直接检测废气中的NOx浓度的部件。再有，除由逆变器对马达的旋转控制外，也可以使转速为一定，使尿素水循环，由调量阀控制尿素水的喷射量。
(6).后处理装置的构造
接着，一面参见图2、图4以及图5，一面对后处理装置27的构造进行说明。后处理装置27是在被形成为方筒型的耐热金属材料制的净化壳体61内，从上游侧开始按顺序串联地排列并收容促进废气中的NOx的还原的NOx催化剂62和促进被过量地供给的还原剂(在实施方式中为加水分解后的氨)的氧化处理的逃逸处理催化剂63的部件。各催化剂62、63是由被多孔质的(可过滤的)隔壁划分的多个小室构成的蜂窝构造，例如，具有矾土、氧化锆、钒/二氧化钛或沸石等催化剂金属。
NOx催化剂62是通过将因来自尿素水喷射喷嘴47的尿素水的加水分解而产生的氨作为还原剂对废气中的NOx进行选择还原，而将被输送到后处理装置27内的废气净化的部件。另外，逃逸处理催化剂63是将从NOx催化剂62流出的未反应(剩余)的氨氧化，做成无害的氮的部件。在这种情况下，在净化壳体61内产生下述的反应式：
(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2(加水分解)
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O(NOx催化剂62的反应)
4NH3+3O2→2N2+6H2O(逃逸处理催化剂63的反应)。
在净化壳体61内形成收容NOx催化剂62以及逃逸处理催化剂63的净化路径28。另外，在净化壳体61一体地设置旁通路径29。在第1实施方式中，将旁通路径29设置在净化壳体61内。即，在净化壳体61内安装沿废气的排出方向延伸的分隔板64。由该分隔板64将净化壳体61内划分为净化路径28和旁通路径29。通过由分隔板64将净化壳体61内划分，在废气在旁通路径29通过时，可使用废气的热对净化路径28侧的NOx催化剂62以及逃逸处理催化剂63进行加热。为此，无论是否净化废气，也总是对NOx催化剂62以及逃逸处理催化剂63进行加热，简单地进行维持活化状态。由于在废气在净化路径28通过时不需要加热运转，所以，可尽早地净化废气。
如图5所示，分隔板64的上游侧端部与净化壳体61中的与NOx催化剂62相比处于上游侧的入口部65的前部内面对接状地紧密接触。与此相对，分隔板64的下游侧端部在净化壳体61中的与逃逸处理催化剂63相比处于下游侧的出口部66内被中断。为此，净化路径28和旁通路径29在净化壳体61的出口部66合流。
在净化壳体61的入口部65前面，靠近净化路径28侧形成第1废气入口67，靠近旁通路径29侧形成第2废气入口68。在入口部65的前部外面设置与第1废气入口67连通的净化侧引入管69和与第2废气入口68连通的旁通侧引入管70。净化侧引入管69以及旁通侧引入管70与双叉配管71连结。在双叉配管71的净化出口侧72经法兰紧固着净化侧引入管69，在双叉配管71的旁通出口侧73经法兰紧固着旁通侧引入管70。
双叉配管71的入口侧74经法兰与排气路径25的上游侧连结。双叉配管71相当于净化路径28和旁通路径29的分支部。在碰撞到净化路径28的入口侧的双叉配管71的净化出口侧72内部设置净化侧切换阀30。在碰撞到旁通路径29的入口侧的双叉配管71的旁通出口侧73内部设置旁通侧切换阀31。
在净化壳体61的出口部66后面，靠近净化路径28侧形成排出口75。在出口部66的后部外面设置与排出口75连通的废气排出管76。废气排出管76经法兰与排气路径25的下游侧连结。
在净化壳体61的一侧面，在NOx催化剂62的上游侧和逃逸处理催化剂63的上游侧安装作为喷气部的喷气喷嘴37。在第1实施方式中，在净化壳体61的一侧面，在NOx催化剂62的上游侧安装3个喷气喷嘴37，在逃逸处理催化剂63的上游侧安装3个喷气喷嘴37。在净化壳体61的另一侧面，形成多个检查窗77(在第1实施方式中为3个部位)。各检查窗77是为了进行净化壳体61内、喷气喷嘴37、NOx催化剂62以及逃逸处理催化剂63的检查以及维护而形成的部件。各检查窗77通常由盖罩78可开闭地封闭。各盖罩78由安装螺栓可装拆地紧固在对应的检查窗77的缘部。
在将净化侧切换阀30打开，将旁通侧切换阀31关闭的情况下，排气路径25中的废气在净化路径28通过。即，经由双叉配管71的净化出口侧72、净化侧引入管69以及第1废气入口67进入净化壳体61内，在NOx催化剂62以及逃逸处理催化剂63通过并被净化处理。净化处理后的废气从净化壳体61的出口部66的排出口75经废气排出管76进入排气路径25的下游侧，向净化壳体61外还有船舶1外被排放。
反之，在将旁通侧切换阀31打开，将净化侧切换阀30关闭的情况下，排气路径25中的废气在旁通路径29通过。即，经由双叉配管71的旁通出口侧73、旁通侧引入管70以及第2废气入口68进入净化壳体61内，绕过NOx催化剂62以及逃逸处理催化剂63，没有进行净化处理，在旁通路径29通过。在旁通路径29通过后的废气从净化壳体61的出口部66的排出口75经由废气排出管76进入排气路径25的下游侧，向净化壳体61外还有船舶1外被排放。
因此，通过两切换阀30、31的切换工作，能够在需要进行废气的净化处理的情况(例如，在限制海域内的航行中)和不需要净化处理的情况(例如，在限制海域外的航行中)，简单地选择废气通过的路径。因此，能够与是否需要进行净化处理相应地效率好地处理废气。另外，由于两切换阀30、31是相互联动工作不同时关闭的构造，所以，能够确实地防止排气路径25完全堵塞或者能够明显地降低完全堵塞的可能性。
(7).作用以及效果
根据上面的结构，由于是设置在发动机12的排气路径25中的废气净化装置27，具备至少收容对来自所述发动机12的废气进行净化的净化催化剂62、63的净化壳体61，在具有所述净化催化剂62、63的净化路径28之外，另行将使所述废气不在所述净化催化剂62、63通过而是绕过的旁通路径29一体地设置在所述净化壳体61，所以，只要在需要进行废气的净化处理的情况下(在限制海域内的航行中)，将废气向所述净化路径28侧输送，在不需要进行净化处理的情况下(在限制海域外的航行中)，将废气向所述旁通路径29侧输送即可。因此，可进行废气的效率好的处理和所述净化催化剂62、63的长寿化。
另外，由于在所述净化壳体61一体地设置所述旁通路径29，所以，与另行在净化壳体外设置旁通路径的情况相比，能够使所述旁通路径29的配管距离短，谋求降低原始成本。在此基础上，通过将所述旁通路径29装入所述净化壳体61，能够紧凑地构成所述废气净化装置27本身，能够使所述废气净化装置27的设置空间小。为此，容易将所述废气净化装置27向例如船舶等中的狭窄的机房搭载。
再有，由于所述净化壳体61内由沿所述废气的排出方向延伸的分隔板64划分为所述净化路径28和所述旁通路径29，所以，仅通过附加所述分隔板64这样的简单的结构，就能够在所述净化壳体61内形成2系统的路径。因此，能够降低所述废气净化装置27的制造成本。
由于构成为，通过由所述分隔板64对所述净化壳体61内进行划分，在所述废气在所述旁通路径29通过时，使用所述废气的热，对所述净化路径28侧的所述净化催化剂62、63进行加热，所以，能够不受是否将所述废气净化的影响，总是对所述净化催化剂62、63加热，简单地进行维持活化状态。由于在废气在净化路径28通过时，不需要加热运转，所以，可尽早地净化废气。
而且，由于在所述净化壳体61的出口部66，使所述净化路径28和所述旁通路径29合流，所以，将在所述净化路径28通过并被净化了的废气和在所述旁通路径29通过的废气这两方送入与所述净化壳体61的出口部66相连的所述排气路径25的下游侧。因此，能够使排气构造简单化，对降低原始成本做出贡献。
在此基础上，由于在所述净化路径28和所述旁通路径29的分支部71设置将所述废气的排出方向切换到所述净化路径28和所述旁通路径29的路径切换部件30、31，所以，在需要进行废气的净化处理的情况下(例如，在限制海域内的航行中)和不需要净化处理的情况下(例如，在限制海域外的航行中)，能够简单地选择废气通过的路径28、29。因此，能够与是否需要进行净化处理相应地效率好地处理废气。尤其是，由于所述路径切换部件30、31是仅将所述净化路径28以及所述旁通路径29中的任意一方关闭的部件，不是同时将所述净化路径28以及所述旁通路径29这两方同时关闭的构造，所以，能够确实地防止所述排气路径25完全堵塞或者能够明显地降低完全堵塞的可能性。另外，因为所述路径切换部件(两切换阀30、31)经连杆机构110联动连结，若将一方开放，则将另一方关闭，在所述两切换阀30、31中的任意一方连结开闭工作用的驱动机构，所以，能够明显地降低所述排气路径25完全堵塞的可能性，且能够由1个所述驱动机构使2个所述切换阀30、31进行开闭工作，能够使构造简洁化。
由于在所述净化壳体61中的所述净化催化剂62、63的上游侧设置向所述净化催化剂62、63喷吹气体的喷气部37，所以，能够通过所述喷气部37的作用，将使用中留存在所述净化催化剂62、63内的烟尘强制性地除去，使所述废气净化装置27的维护作业性的提高以及长寿化成为可能。
在此基础上，若构成为，在所述废气在所述旁通路径29通过时，停止气体从所述喷气部37的喷出，则在所述废气在所述净化路径28通过的情况以外，不会无意地向所述净化催化剂62、63喷吹气体即可完成。因此，能够降低向所述净化催化剂62、63喷吹的气体的消耗量，对抑制运行成本做出贡献。
由于构成为，具备向所述废气供给NOx还原用的还原剂的还原剂供给部47，在所述废气在所述旁通路径29通过时，停止所述还原剂从所述还原剂供给部47的供给，所以，在不需要进行净化处理的情况下(例如，在限制海域外的航行中)，不会无意地消耗所述还原剂。能够与是否需要进行净化处理相应地效率好地供给所述还原剂。
另外，由于根据由电力转换器15检测的发电电力量掌握废气中的NOx浓度还有NOx的还原所必要的尿素水供给量(还原剂供给量)，所以，能够将与废气中的NOx浓度相匹配的量的尿素水向排气路径25供给。因此，通过后处理装置27内的NOx催化剂62的作用，能够将废气中的NOx效率好地分解为氮和水。另外，由于能够将与废气中的NOx浓度相匹配的量的尿素水向排气路径25供给，所以，能够抑制将未反应(过剩的量)的氨向外部排放的氨逃逸。
由于在收容NOx催化剂62的净化壳体61内，在与NOx催化剂62相比的下游侧配置促进被过量地供给的还原剂(加水分解后的氨)的氧化处理的逃逸处理催化剂63，所以，能够将欲维持未反应的状态在NOx催化剂62通过的剩余的还原剂氧化处理为氮，进行无害化，能够确实地避免氨残存在废气中的可能性。另外，能够将NOx催化剂62和逃逸处理催化剂63封装化，能够紧凑地构成排气构造的下游侧。
再有，由于是作为NOx检测构件的电力转换器15检测发电机13的发电电力量，根据该电力转换器15的检测结果间接地求出废气中的NOx浓度的结构，所以，不需要NOx浓度检测专用的传感器，能够使结构简洁化，有助于降低制造成本。
(8).第2实施方式的后处理装置
接着，一面参见图6，一面对第2实施方式的后处理装置27的构造进行说明。另外，在第2实施方式以后的实施方式中，对结构以及作用与第1实施方式没有改变的部件标注与第1实施方式相同的符号，省略其详细的说明。在第2实施方式中，在净化路径28和旁通路径29的分支部作为路径切换部件设置气体工作式的摆动阀80，这点与第1实施方式不同。摆动阀80被构成为，若将净化路径28的入口侧以及旁通路径29的入口侧中的一方开放，则将另一方关闭。
在这种情况下，分隔板64的上游侧端部在净化壳体61中的与NOx催化剂62相比处于上游侧的入口部65内中断。而且，在分隔板64的上游侧端部可转动地轴支承摆动阀80的转动支点轴81。在净化壳体的入口部65设置具有与净化路径28连通的净化入口84的第1入口板82和具有与旁通路径29连通的旁通入口85的第2入口板83。将第1入口板82配置在净化路径28的入口侧，将第2入口板83配置在旁通路径29的入口侧。通过绕转动支点轴81的转动，摆动阀80与第1入口板82的前面侧紧密接触，将净化入口84封闭，或者与第2入口板83的前面侧紧密接触，将旁通入口85封闭。在净化壳体61的入口部65前面形成导入口86。在入口部65的前部外面设置与导入口86连通的废气引入管87。废气引入管87经法兰与排气路径25的上游侧连结。其它的结构与第1实施方式相同。
在由摆动阀80将旁通入口85封闭的状态下，排气路径25中的废气在净化路径28侧通过。即，废气在通过后处理装置27(净化壳体61)内的NOx催化剂62以及逃逸处理催化剂63并被净化处理后，向船舶1外被排放。在由摆动阀80将净化入口84封闭的状态下，排气路径25中的废气绕过NOx催化剂62以及逃逸处理催化剂63，没有被净化处理，在旁通路径29侧通过，向船舶1外被排放。
在像上述那样构成的情况下，也是在需要进行废气的净化处理的情况下(例如，在限制海域内的航行中)和不需要进行净化处理的情况下(例如，在限制海域外的航行中)，能够简单地选择废气通过的路径，能够得到与第1实施方式相同的作用效果。
(9).第3实施方式的后处理装置
接着，一面参见图7，一面对第3实施方式的后处理装置27的构造进行说明。在第3实施方式中，也是在净化路径28和旁通路径29的分支部作为路径切换部件设置气体工作式的摆动阀90，这点与第1实施方式不同。
在净化壳体61的入口部65前面，靠近净化路径28侧形成第1废气入口67，靠近旁通路径29侧形成第2废气入口68。在入口部65的前部外面设置与第1废气入口67连通的净化侧引入管69和与第2废气入口68连通的旁通侧引入管70。在净化侧引入管69以及旁通侧引入管70的前方配置大致箱状的摆动阀收容部92。
在摆动阀收容部92的后面侧形成第1废气出口93和第2废气出口94。在摆动阀收容部92的后部外面设置与第1废气出口93连通的净化侧配管95和与第2废气出口94连通的旁通侧配管96。在净化壳体61的净化侧引入管69经中继管97连结着摆动阀收容部92的净化侧配管95。在净化壳体61的旁通侧引入管70经中继管98连结着摆动阀收容部92的旁通侧配管96。
在摆动阀收容部92内可转动地轴支承着摆动阀90的转动支点轴91。在摆动阀收容部92内设置具有与净化侧配管95连通的净化入口104的第1入口板102和具有与旁通侧配管96连通的旁通入口105的第2入口板103。使第1入口板102与第1废气出口93对峙，将第2入口板103配置成将摆动阀收容部92内左右分隔。通过绕转动支点轴91的转动，摆动阀90与第1入口板102的前面侧紧密接触，将净化入口104封闭，或与第2入口板103的一侧面侧紧密接触，将旁通入口105封闭。
在摆动阀收容部92的前面，靠近净化路径28侧形成导入口106。在摆动阀收容部92的前部外面设置与导入口106连通的废气引入管107。废气引入管107经法兰与排气路径25的上游侧连结。其它的结构与第1实施方式相同。
在由摆动阀90将旁通入口105封闭的状态下，排气路径25中的废气在净化路径28侧通过。即，废气在通过后处理装置27(净化壳体61)内的NOx催化剂62以及逃逸处理催化剂63并被净化处理后，向船舶1外被排放。在由摆动阀90将净化入口104封闭的状态下，排气路径25中的废气绕过NOx催化剂62以及逃逸处理催化剂63，未被净化处理，在旁通路径29侧通过，向船舶1外被排放。
在像上述那样构成的情况下，也是在需要进行废气的净化处理的情况下(例如，在限制海域内的航行中)和不需要进行净化处理的情况下(例如，在限制海域外的航行中)，能够简单地选择废气通过的路径，能够得到与第1实施方式相同的作用效果。
另外，各部的结构并非限定于图示的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，可进行各种变更。在上述的各实施方式中，将本发明应用在设置在发电用柴油发动机12的排气路径25中的废气净化装置27，但是，并非限定于此，例如，也可以应用在主发动机8的排气系统中的废气净化装置。
符号说明
1：船舶；12：发电用柴油发动机；25：排气路径；27：后处理装置(废气净化装置)；28：净化路径；29：旁通路径；30：净化侧切换阀；31：旁通侧切换阀；61：净化壳体；62：NOx催化剂；63：逃逸处理催化剂；64：分隔板；66：出口部；71：双叉配管；80、90：摆动阀。

Claims (9)

1.一种废气净化装置，
其是设置在发动机的排气路径中的废气净化装置，其特征在于，
具备至少收容对来自所述发动机的废气进行净化的净化催化剂的净化壳体，
所述净化壳体内由沿所述废气的排出方向延伸的分隔板划分为所述净化催化剂所在的净化路径和使所述废气不在所述净化催化剂通过而是绕过的旁通路径，在所述净化壳体的出口部，使所述净化路径和所述旁通路径合流，
所述净化壳体在废气流动方向上与所述净化催化剂相同的位置形成有用于所述净化催化剂的检查以及维护的检查窗，各所述检查窗能够由盖罩开闭。
2.如权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，
通过由所述分隔板对所述净化壳体内进行划分，在所述废气在所述旁通路径通过时，使用所述废气的热对所述净化路径侧的所述净化催化剂进行加热。
3.如权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，
在所述净化路径和所述旁通路径的分支部设置将所述废气的排出方向切换到所述净化路径和所述旁通路径的路径切换部件。
4.如权利要求3所述的废气净化装置，其特征在于，
所述路径切换部件由分别设置在所述净化路径的入口侧以及所述旁通路径的入口侧的切换阀构成，两个所述切换阀工作，若将一方开放，则将另一方关闭。
5.如权利要求4所述的废气净化装置，其特征在于，
两个所述切换阀经连杆机构联动连结，若将一方开放，则将另一方关闭，在两个所述切换阀中的任意一方连结开闭工作用的驱动机构。
6.如权利要求3所述的废气净化装置，其特征在于，
所述路径切换部件由若将所述净化路径的入口侧以及所述旁通路径的入口侧中的一方开放，则将另一方关闭的摆动阀构成。
7.如权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，
在所述净化壳体中的所述净化催化剂的上游侧设置向所述净化催化剂喷吹气体的喷气部。
8.如权利要求7所述的废气净化装置，其特征在于，
在所述废气在所述旁通路径通过时，停止气体从所述喷气部的喷出。
9.如权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，
具备向所述废气供给NOx还原用的还原剂的还原剂供给部，在所述废气在所述旁通路径通过时，停止所述还原剂从所述还原剂供给部的供给。
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