| 【発明の名称】 |
ガスエンジンの排気方法および排気装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】山澤 篤
【住所又は居所】東京都大田区蒲田本町１丁目１０番１号 株式会社新潟鉄工所原動機カンパニー内
【氏名】山屋 和広
【住所又は居所】東京都大田区蒲田本町１丁目１０番１号 株式会社新潟鉄工所原動機カンパニー内
【氏名】蔭山 照文
【住所又は居所】東京都大田区蒲田本町１丁目１０番１号 株式会社新潟鉄工所原動機カンパニー内
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| 【要約】 |
【課題】無負荷運転時に排ガス処理装置内での排ガスの温度上昇を的確に抑えることができ、排ガス処理触媒の機能低下を防止する。
【解決手段】ガスエンジンの排気管（排ガス流路）３に上流側から排ガスダンパ４、消音器５、排ガス処理装置６が設けられ、排ガスダンパ４は、上流側端部にガスエンジン１に接続した排気管３との連絡口を開閉するダンパ４ａを有し、ダンパ４ａの下流側に開閉弁７を設けた送気管８によってファン９が連絡されている。ガスエンジン１の無負荷運転時に制御装置１０からの指令で開閉弁７が開きファン９が運転されるので、排気管３内に空気が導入されてガスエンジン１の排ガス中の未燃ガスの濃度が低下されると共に排ガス温度が低下される。これにより、排ガス処理装置６内で未燃ガス中のＣＯ、メタン等の酸化反応が起こらず、排ガス処理触媒が損傷して機能低下することがない。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 排ガスを排ガス流路に設けた排ガス処理触媒に通した後に外部へ排出するガスエンジンの排気方法において、前記ガスエンジンの無負荷運転時に、前記排ガス流路における前記排ガス処理触媒の上流側にファンによって空気を導入することを特徴とするガスエンジンの排気方法。
【請求項２】 前記ガスエンジンをその無負荷運転後に停止させる場合に、無負荷運転が停止してから所定時間だけ前記ファンによる空気の前記排ガス流路内への導入を継続して、排ガス流路内に残留する排ガスをパージすることを特徴とする請求項１に記載のガスエンジンの排気方法。
【請求項３】 排気管に排ガス処理触媒を有する排ガス処理装置を設け、排ガスを前記排ガス処理触媒に通してから外部へ排出するガスエンジンの排気装置において、前記排気管に空気を導入するファンが、開閉弁を有する送気管によって排ガス処理装置の上流側における排気管に連絡して設けられると共に、ガスエンジンの無負荷時に前記ファンを運転させると共に前記開閉弁を弁開させ、ガスエンジンの負荷運転時に前記ファンを停止させると共に前記開閉弁を弁閉させる制御装置が設けられていることを特徴とするガスエンジンの排気装置。
【請求項４】 前記制御装置は、タイマを備え、ガスエンジンの運転が停止された場合、その停止から前記タイマの設定時間だけ前記ファンの運転と前記開閉弁の弁開を継続させる構成とされていることを特徴とする請求項３に記載のガスエンジンの排気装置。
【請求項５】 前記排気管における排気処理装置の上流側に、排気管との連絡口を開閉するダンパを有する排ガスダンパが設けられ、該排ガスダンパにおけるダンパの下流側に前記送気管が接続されると共に、前記制御装置がタイマの設定時間だけ前記ダンパを弁閉させる構成とされていることを特徴とする請求項４に記載のガスエンジンの排気装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排ガス流路に排ガス処理装置を付設したガスエンジンの排気方法および排気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ガスエンジンには、その排ガス中の窒素酸化物や有害な臭気成分等を除去するために、排気管から煙突に至る排ガスの流路に脱硝、脱臭触媒等の排ガス処理触媒を充填した排ガス処理装置が設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記ガスエンジンにおいては、無荷運転時にバルブオーバーラップによる燃焼室からの吹き抜け、失火等によって、燃料のごく僅かな部分が未燃ガスとして排ガス中に含まれて排出される。この排気ガスが前記排ガス処理装置に流れて排ガス処理触媒の充填層を通過すると、その充填層中の酸化触媒の内部で排ガス中の未燃ガスに含まれるＣＯ（一酸化炭素）、メタン等が酸化反応を起こして排ガスの温度が上昇する。この温度上昇は、実際にガスエンジンを運転して、排ガス処理装置の入口と出口の排ガス温度を計測した結果、図３に示すように、入口のガス温度ａがガスエンジンの負荷が変化してもほぼ一定であるのに対して、出口の排ガス温度ｂは、ガスエンジンの負荷ｃが１００％の状態から燃料流量ｄを減少させて負荷がゼロ％の状態に切り換わった後に急激に現れることが確認されている。
【０００４】前記排ガスの温度上昇に起因して前記脱硝、脱臭触媒が損傷して触媒の機能が低下し、排ガスの脱硝、脱臭処理を良好にかつ安定して行うことができ問題が生じる。前記脱硝、脱臭触媒の保護のために、ガスエンジンの無負荷運転を停止しなければならない場合もある。このため、無負荷運転時に排ガス処理装置内での排ガスの温度上昇を抑えることができ、特に、無負荷待機運転を必要とされる防災用ガスエンジンに適用して有効なガスエンジンの排気方法および排気装置の実現が望まれていた。
【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、無負荷運転に排ガス処理装置内での排ガスの温度上昇を的確に抑えることができ、排ガス処理触媒の性能低下を来すことのないガスエンジンの排気方法および排気装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。すなわち、請求項１に係るガスエンジンの排気方法は、排ガスを排ガス流路に設けた排ガス処理触媒に通した後に外部へ排出するガスエンジンの排気方法において、前記ガスエンジンの無負荷運転時に、前記排ガス流路における前記排ガス処理触媒の上流側にファンによって空気を導入することを特徴としている。
【０００７】請求項２に係るガスエンジンの排気方法は、請求項１に記載の排気方法において、ガスエンジンをその無負荷運転後に停止させる場合に、無負荷運転が停止してから所定時間だけファンによる空気の排ガス流路内への導入を継続して、排ガス流路内に残留する排ガスをパージすることを特徴としている。
【０００８】請求項３に記載に係るガスエンジンの排気装置は、排気管に排ガス処理触媒を有する排ガス処理装置を設け、排ガスを前記排ガス処理触媒に通してから外部へ排出するガスエンジンの排気装置において、前記排気管に空気を導入するファンを、開閉弁を有する送気管によって排ガス処理装置の上流側における排気管に連絡して設けると共に、ガスエンジンの無負荷時に前記ファンを運転させると共に前記開閉弁を弁開させ、ガスエンジンの負荷運転時に前記ファンを停止させると共に前記開閉弁を弁閉させる制御装置を設けたことを特徴としている。
【０００９】請求項４に記載に係るガスエンジンの排気装置は、制御装置がタイマを備え、ガスエンジンの運転が停止された場合、その停止から前記タイマの設定時間だけファンの運転と開閉弁の弁開を継続させる構成としたことを特徴としている。
【００１０】請求項５に記載に係るガスエンジンの排気装置は、排気管における排気処理装置の上流側に、排気管との連絡口を開閉するダンパを有する排ガスダンパを設け、該排ガスダンパにおけるダンパの下流側に送気管を接続すると共に、制御装置がタイマの設定時間だけ前記ダンパを弁閉させる構成とされたことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態に係るガスエンジンの排気装置について、図面を参照して説明する。図１において、１は発電機２を駆動するガスエンジンである。該ガスエンジン１の排気管（排ガス流路）３には、ガスエンジン１に近い上流側から排ガスダンパ４、消音器５、排ガス処理装置６が接続して設けられている。前記排ガス処理装置６は、脱硝、脱臭触媒等の還元、酸化触媒（排ガス処理触媒）が充填されており、該触媒内を通過するガスエンジン１からの排ガス中の窒素酸化物、臭気成分等を除去するものであり、処理された排ガスが排ガスボイラーまたは煙突に送られるようになっている。
【００１２】前記排ガスダンパ４は、その上流側端部にガスエンジン１に接続した排気管３との連絡口を開閉するダンパ４ａを有し、ダンパ４ａの下流側に電動式の開閉弁７を設けた送気管８によってファン９が連絡され、所要時に空気が該ファン９から排ガスダンパ４を経て該排ガスダンパ４の下流側の排気管３内に導入されるようになっている。また、１０はガスエンジン１，発電機２やガスエンジン２に付設された補機の作動を制御する制御装置であり、前記ダンパ４ａの開閉作動手段、開閉弁７、ファン９の駆動手段、および遮断機盤１１にそれぞれ電気的に接続されている。
【００１３】前記制御装置１０は、遮断機盤１１からＯＮ信号ｅ１が出力されたときには、図２に示すように、ガスエンジン１を発電運転させると共に、ファン９の駆動手段に停止信号ｆ１を、開閉弁７に弁閉信号ｇ１をそれぞれ出力し、遮断機盤１１からＯＦＦ信号ｅ２が出力されたときには、ガスエンジン１を無負荷待機運転させると共に、ファン９の駆動手段に運転信号ｆ２を、開閉弁７に弁開信号ｇ２をそれぞれ出力するようになっている。
【００１４】さらに、制御装置１０はタイマを備えており、操作員によってガスエンジン１の運転停止が指令されると、その指令にもとづいて、常時排気管３を弁開状態にしている前記ダンパ４ａの駆動手段に弁閉信号ｈ１を出力すると共に、前記タイマが計時を開始する。そして、タイマに設定された時間Ｔが経過すると、運転状態にあるファン９の駆動手段に停止信号ｆ１を、弁開状態にある前記開閉弁７に弁閉信号ｇ１をそれぞれ出力すると共に、弁閉状態にあるダンパ４ａの駆動手段に弁開信号ｈ２を出力するようになっている。
【００１５】次に、図２も参照しながら前記構成のガスエンジンの排気装置Ａの作用と共に、排気方法について説明する。前記制御装置１０のスイッチを操作して、ファン９に運転信号ｆ２を、開閉弁７に弁開信号ｇ２をそれぞれ出力させて、ファン９を運転すると共に開閉弁７を開いて排気装置Ａの始動準備を行い、さらに、補機運転の準備が確認された後に、ガスエンジン１の始動してその無負荷待機運転（無負荷運転）を行う。このとき、ガスエンジン１からの排ガスは、常時弁開状態のダンパ４ａを通って排ガスダンパ４内に入り、ファン９から送気管８によって開閉弁７を経て排ガスダンパ４内に導入される空気により希釈されて、消音器５、排ガス処理装置６を経て排ガスボイラーへ送られ、または煙突から大気に放出される。
【００１６】この無負荷待機運転が所定時間継続された後に、前記遮断機１１からＯＮ信号ｅ１が制御装置１０に出力され、これにより制御装置１０が発電機２を運転させると共に、ファン９に停止信号ｆ１を、開閉弁７に弁閉信号ｇ１をそれぞれ出力してファン９を停止させ、開閉弁７を弁閉させるので、ガスエンジン１は負荷運転を行う。このとき、ガスエンジン１からの排ガスは、常時弁開状態のダンパ４ａを通って排ガスダンパ４内に入り、ファン９からの空気の導入により希釈されることなく、消音器５，排ガス処理装置６を経て排ガスボイラーへ送られ、または煙突から大気へ放出される。
【００１７】発電が不要となり遮断機１１からＯＦＦ信号ｅ２が制御装置１０に出力されると、制御装置１０が発電機２の運転を停止させると共に、ファン９に運転信号ｆ２を、開閉弁７に弁開信号ｇ２をそれぞれ出力してファン９を運転させ、開閉弁７を弁開させるので、ガスエンジン１は無負荷待機運転を行う。このとき、ガスエンジン１からの排ガスは、前記無負荷待機運転時と同様に、常時弁開状態のダンパ４ａを通って排ガスダンパ４内に入り、ファン９から送気管８によって開閉弁７を経て排ガスダンパ４内に導入される空気により希釈されて、消音器５、排ガス処理装置６を経て排ガスボイラーへ送られ、または煙突から大気に放出される。
【００１８】無負荷待機運転を所定時間行った後に制御装置１０のスイッチによって排気装置Ａの停止指令が出されてガスエンジン１が停止すると、その停止指令により排ガスダンパ４のダンパ４ａに弁閉信号ｈ１が出されて、該ダンパ４ａが排気管３の排ガスダンパ４への連絡口を閉じるので、ファン９から送気管８を通って排ガスダンパ４内に導入される空気が、該排ガスダンパ４とその下流側の排気管３、消音器５、排ガス処理装置６に残留している未燃ガスを含む排ガスをそれらの機器の内部から外部へ排出（パージ）させる。
【００１９】そして、前記停止指令が出されてから制御装置１０内のタイマによって設定された時間Ｔの経過時に、制御装置１０がファン９に停止信号ｆ１を、開閉弁７に弁閉信号ｇ１をそれぞれ出力してファン９を停止させ、開閉弁７を弁閉させると共に、排ガスダンパ４のダンパ４ａに弁開信号ｈ２を出力して該ダンパ４ａを開き、排気管３の上流側と下流側とを開通させて、次の排気装置Ａの運転再開に備える。
【００２０】前記排気装置Ａにおいては、ガスエンジン１から排出される排ガスは、排ガス処理装置６に至って脱硝、脱臭触媒に接触されることにより、排ガス中の窒素酸化物、臭気成分が還元、酸化されて除去された後下流側へ排出されるのであるが、前記無負荷待機運転時には、開閉弁７が開かれてファン９から送気管８を通して空気が排ガスダンパ４内に導入されるので、上記空気により、排ガスダンパ４の下流側へ流れる排ガスが希釈されて排ガス中の未燃ガスの濃度が低下されると共に、排ガス処理装置６において未燃ガス中のＣＯ、メタン等が脱硝、脱臭触媒の内部で酸化反応を起こさない程度まで温度が下げられる。このため、無負荷待機運転時に排ガス処理装置６の上流の排気管３内に空気を導入しない場合、図３に示したように、負荷運転から無負荷待機運転に切り換えた直後に排ガス処理装置６の出口の排ガス温度ｂが急激に上昇するが、前記排気装置Ａによる排気方法においてはそのような現象は生じない。
【００２１】前記のように、この実施の形態に係るガスエンジンの排気方法によれば、ガスエンジン１の無負荷待機運転時に、排気管３における排ガス処理装置６の上流側にファン９によって空気を導入するようにしたので、ファン９からの空気により、脱硝、脱臭触媒に接触される排ガスが希釈されて未燃ガスの濃度が低下されると共に、排ガスの温度が下げられるため、未燃ガス中のＣＯ、メタン等が触媒の内部で酸化反応して排ガスが温度上昇することはない。したがって、ガスエンジンの無負荷待機運転時に、排ガス処理装置６内の脱硝、脱臭触媒が排ガスの温度上昇により損傷して触媒性能の低下を来すのを防止することができる。
【００２２】また、前記無負荷待機運転が停止してから所定時間だけファン９による空気の排気管３内への導入を継続して、排気管３内に残留する排ガスをパージするようにしたので、ガスエンジン１の停止時に排気管３内に排ガスが残留することがなく、残留する排ガス（未燃ガス）で排ガス処理装置６内の脱硝、脱臭触媒が汚染されるおそれがないと共に、次のガスエンジン１の始動を円滑に行うことができる。
【００２３】また、実施の形態に係るガスエンジンの排気装置Ａによれば、排気管３に空気を導入するファン９を、開閉弁７を有する送気管８によって排ガス処理装置６の上流側における排気管３に連絡して設けると共に、ガスエンジン１の無負荷待機運転時に前記ファン９を運転させると共に前記開閉弁７を弁開させ、ガスエンジン１の負荷運転時に前記ファン９を停止させると共に前記開閉弁７を弁閉させる制御装置１０を設けたので、ファン９から送気管８を経て排気管３内へ供給される空気により、排ガスが希釈されて排ガス処理装置６の脱硝、脱臭触媒に接触される未燃ガスの濃度が低下されると共に、排ガスの温度が下げられるため、未燃ガス中のＣＯ、メタン等が触媒の内部で酸化反応して排ガスが温度上昇することはない。したがって、ガスエンジン１の無負荷待機運転時に、排ガス処理装置６内での排ガスの温度上昇に起因した脱硝、脱臭触媒の損傷による触媒性能の低下を防止することができるガスエンジンの排気装置を、簡単な構成により容易に実現することができる。
【００２４】そして、制御装置１０がタイマを備え、ガスエンジン１の運転が停止された場合、その停止から前記タイマの設定時間Ｔだけファン９の運転と開閉弁７を弁開を継続させる構成としたので、タイマによってファン９の運転と開閉弁７を弁開の時間を適切に設定して、ガスエンジン１の停止時に、排気管３内に空気を十分に供給することにより、排気管３内に残留する排ガス（未燃ガス）を確実に排気管３外へ排出することができる。
【００２５】さらに、排気管３における排気処理装置６の上流側に、排気管３との連絡口を開閉するダンパ４ａを有する排ガスダンパ４を設け、該排ガスダンパ４におけるダンパ４ａの下流側に送気管８を接続すると共に、制御装置１０がタイマの設定時間だけ前記ダンパ４ａを弁閉させる構成としたので、ガスエンジン１の停止時に、ガスエンジン１に近い上流側から下流端部に至る広い範囲の排気管３内の排ガスを排出して、排気管３内に残留する排ガス（未燃ガス）を可及的に少なくすることができる。
【００２６】なお、前記実施の形態のガスエンジンの排気装置Ａにおいては、消音器５の上流側にダンパ４ａを有する排ガスダンパ４を設け、ファン９からの空気を該排ガスダンパ４に導入するようにしたので、排気装置Ａの停止時にファン９からの空気により、可及的に上流の排気管３に残留する排ガスをも管外へ排出できて好ましいが、ファン９から排気管３へ空気を導入する位置は、これに限らず、前記消音器５の下流側の位置であってもよく、排ガス処理装置６の上流であれば特に制限はない。また、排ガスダンパ４内に導入せずに、排気管３に直接導入するようにしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以下の優れた効果を奏する。請求項１に係るガスエンジンの排気方法によれば、排ガスを排ガス流路に設けた排ガス処理触媒に通した後に外部へ排出するガスエンジンの排気方法において、前記ガスエンジンの無負荷運転時に、前記排ガス流路における前記排ガス処理触媒の上流側にファンによって空気を導入するようにしたので、該空気により、排ガス処理触媒に接触されるガスエンジンの排ガスが希釈されて排ガス中の未燃ガスの濃度が低下されると共に、排ガスの温度が下げられるため、未燃ガス中のＣＯ、メタン等が排ガス処理触媒の内部で酸化反応して排ガス温度が上昇する現象を防止することができる。したがって、排ガス処理装置内の排ガス処理触媒がガスエンジンの無負荷運転時に排ガスの温度上昇により損傷して触媒性能が低下するのを防止することができる。
【００２８】請求項２に係るガスエンジンの排気方法によれば、ガスエンジンをその無負荷運転後に停止させる場合に、無負荷運転が停止してから所定時間だけファンによる空気の排ガス流路内への導入を継続して、排ガス流路内に残留する排ガスをパージするようにしたので、ガスエンジンの停止時に排ガス流路内に排ガスが残留することがなく、残留する排ガスで排ガス処理装置内の排ガス処理触媒が汚染されるおそれがないと共に、次のガスエンジンの始動を円滑に行うことができる。
【００２９】請求項３に係るガスエンジンの排気装置によれば、排気管に排ガス処理触媒を有する排ガス処理装置を設け、排ガスを前記排ガス処理触媒に通してから外部へ排出するガスエンジンの排気装置において、前記排気管に空気を導入するファンを、開閉弁を有する送気管によって排ガス処理装置の上流側における排気管に連絡して設けると共に、ガスエンジンの無負荷時に前記ファンを運転させると共に前記開閉弁を弁開させ、ガスエンジンの負荷運転時に前記ファンを停止させると共に前記開閉弁を弁閉させる制御装置を設けたので、請求項１に記載の方法を確実に実施することができ、無負荷運転時に排ガス処理装置内での排ガスの温度上昇を的確に抑えて、排ガス処理触媒の性能低下を防止することができるガスエンジンの排気装置を簡単な構成により容易に実現することができる。
【００３０】請求項４に係るガスエンジンの排気装置によれば、制御装置がタイマを備え、ガスエンジンの運転が停止された場合、その停止から前記タイマの設定時間だけファンの運転と開閉弁の弁開を継続させる構成としたので、タイマによってファンの運転と開閉弁を弁開の時間を適切に設定して、ガスエンジンの停止時に、排気管内に残留する排ガスを確実に排気管外へ排出することができる。
【００３１】請求項５に係るガスエンジンの排気装置によれば、排気管における排気処理装置の上流側に、排気管との連絡口を開閉するダンパを有する排ガスダンパを設け、該排ガスダンパにおけるダンパの下流側に送気管を接続すると共に、制御装置がタイマの設定時間だけ前記ダンパを弁閉させる構成としたので、ガスエンジンの停止時に、ガスエンジンに近い上流側から下流端部に至る広い範囲の排気管内の排ガスを外部へ排出して、排気管内に残留する排ガスを可及的に少なくすることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３９３１
【氏名又は名称】株式会社新潟鉄工所
【住所又は居所】東京都大田区蒲田本町一丁目１０番１号
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| 【出願日】 |
平成１３年１１月２２日（２００１．１１．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 （外６名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１６１１４６（Ｐ２００３−１６１１４６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年６月６日（２００３．６．６） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３５８１５５（Ｐ２００１−３５８１５５） |
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