船舶的排气净化系统的制作方法
【专利摘要】在排气净化系统中，即使在路径切换阀发生故障的情况下，也能够防止路径切换阀同时变成关闭状态，可靠地防止在发动机动作的状态下排气路径封闭。根据本申请发明的船舶(1)的排气净化系统，在作为船舶(1)搭载用的发动机(25)的排气路径(30)配备有与外部连通的主路径(31)和从主路径(31)的中途部分支的旁通路径(32)的排气净化系统中，在主路径(31)和旁通路径(32)配置有开闭各个路径的流体动作式的切换阀(37)、(38)，将各个切换阀(37)、(38)构成为常开型。
【专利说明】
船舶的排气净化系统
技术领域
[0001]本申请的发明涉及除去从船舶搭载用的发动机排出的排气中的有害成分的排气净化系统。
【背景技术】
[0002]过去，例如，在油轮、运输船等船舶中，各种辅助设备、装载装置、照明、空调及其它设备类消耗的电量巨大，为了向这些电气系统供应电力，配备有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起来构成的柴油发电机(例如，参照专利文献I等)。已知，柴油发动机是内燃机中能量效率高的内燃机之一，每单位输出的排气中含有的二氧化碳量少。而且，例如，由于可以使用像重油这样的低质的燃料，所以具有经济性优异的优点。
[0003]在柴油发动机的排气中，除了二氧化碳之外，还大量包含有氮氧化物、硫的氧化物以及颗粒状物质等。它们主要是由于作为燃料的重油而生成的，是成为妨碍环境保护的有害物质。特别是，氮氧化物(下面，称为NOx)是对人体有害并且呈强酸性的物质，可以认为是酸雨的原因。从而，可以理解，例如，在像船舶这样驱动柴油发电机的机械中，NOx的排出量非常多，给予地球环境的负担很大。
[0004]作为大幅度净化NOx的后处理手段，在还原剂中使用尿素的选择性催化剂还原法(下面，称为SCR法)是普遍的。在SCR法中，一般地，使用由将V或Cr等活性成分载置于Ti等的氧化物的载体中的材料构成的蜂窝结构的NOx催化剂。当将作为还原剂水溶液的尿素水向NOx催化剂的上游侧喷雾时，利用排气的热使尿素水水解而生成氨，氨作为还原剂作用于NOx，将NOx分解成无害的氮和水。
[0005]专利文献
[0006]专利文献I:日本特开2006 — 341742号公报
【发明内容】
[0007]发明所要解决的课题
[0008]如果考虑到地球环境，则有必要尽可能地除去排气中的NOx，优选地，不管是否公海领域，应当一律地加以限制，但是，目前的现状是，伴随着应用与柴油发动机有关的更高等级的排气限制，预定设置与NOx有关的限制海域。如前面所述，由于NOx催化剂是蜂窝结构，所以，存在着被排气中的烟尘或微粒闭塞的担忧。另外，NOx催化剂由于排气中的硫成分或由之产生的生成物而会性能恶化。为了尽可能地延长NOx催化剂的寿命，谋求降低运行成本和确实地遵守在限制海域的限制，考虑在限制海域之外航行中，NOx催化剂也不暴露在排气中。
[0009]因此，本申请的
【申请人】过去提出了一种方案:在发动机的排气路径中设置容纳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出不通过NOx催化剂而使排气绕开的旁通路径(例如，参照日本特开2010 — 71149号公报等)。在这种情况下，在限制海域内的航行中，将排气送往净化壳体侧，在限制海域之外的航行中，将排气送往旁通路径侧。这里，存在着在净化壳体侧及旁通路径侧设置路径切换阀，切换排气的路径的情况。因此，延长NOx催化剂的使用寿命成为可能，具有能够降低运行成本、长时间保持净化性能的优点。
[0010]但是，在在净化壳体侧及旁通路径侧各自中分别设置路径切换阀、单独地使各个路径切换阀动作的结构中，假如在所述路径切换阀发生故障的情况下，存在着两个路径切换阀同时变成关闭状态而将排气路径闭塞的担忧。并且，假如在发动机动作的状态下，若如上所述地排气路径会被闭塞，则存在着排气没有出路，所述发动机会停止的问题。
[0011]解决课题的手段
[0012]本申请发明的目的是提供一种研究了上述现状并进行了改进了的船舶的排气净化系统。
[0013]根据权利要求1的发明的船舶的排气净化系统，作为船舶搭载用的发动机的排气路径，配备有与外部连通的主路径和从所述主路径的中途部分支的旁通路径，其中，在所述主路径和所述旁通路径上，配置开闭所述各个路径的流体动作式的切换阀，将所述各个切换阀构成常开型。
[0014]权利要求2的发明，在权利要求1所述的船舶的排气净化系统中，在将排气移动方向切换到所述两个路径中的一个路径的情况下，在切断向所述两个切换阀的流体供应，使所述两个切换阀形成打开状态之后，向形成关闭状态的一个切换阀供应流体。
[0015]权利要求3的发明，根据权利要求1或2所述的船舶的排气净化系统，在作为船舶搭载用的发动机的排气路径，配备有与外部连通的主路径和从所述主路径的中途部分支的旁通路径的排气净化系统中，在所述主路径和所述旁通路径两者中配置切换阀，在所述主路径侧的切换阀的阀体中，设置有在所述切换阀的打开状态下使排气的气流形成紊流的混合翼片，在所述主路径侧的切换阀的下游侧配置有还原剂喷射喷嘴。
[0016]根据权利要求4的船舶的排气净化系统，在作为船舶搭载用的发动机的排气路径，配备有与外部连通的主路径和从所述主路径的中途部分支的旁通路径的船舶的排气净化系统中，在所述主路径和所述旁通路径中配置开闭所述各个路径的切换阀，所述两个切换阀连动地连接，以便在经由连杆机构将一个切换阀打开时，将另外一个切换阀关闭。
[0017]权利要求5的发明，在权利要求4所述的船舶的排气净化系统中，将所述连杆机构双重化。
[0018]根据权利要求6的发明的船舶的排气净化系统，在作为船舶搭载用的发动机的排气路径，配备有与外部连通的主路径和从所述主路径的中途部分支的旁通路径的排气净化系统中，在所述主路径和所述旁通路径中，配置有开闭所述各个路径的切换阀，将所述两个切换阀轴支承于单一的转动轴上。
[0019]权利要求7的发明，在权利要求6所述的船舶的排气净化系统中，使所述两个切换阀相对于所述单一的转动轴的安装相位相差90°。
[0020]发明的效果
[0021]根据本发明，由于将开闭所述各个路径的流体动作式的切换阀构成为常开型，所以，在发动机动作的状态下，在排气路径的切换等时，即使在同时切断了向所述两个切换阀的流体供应的情况下，所述主路径及所述旁通路径也不会同时变成关闭状态。从而，即使假定在所述切换阀发生了故障的情况下，在发动机动作的状态下，排气路径也不会闭塞，可以防止所述发动机停止。
[0022]另外，根据本申请的发明，由于在所述主路径侧的切换阀的阀体上设置所述混合翼片，在所述主路径侧的切换阀的下游侧配置有所述还原剂喷射喷嘴，所以，还原剂被喷射到被所述混合翼片形成紊流的排气中，因此，可以高效率地将排气和还原剂混合。从而，能够高效率地将排气中的NOx还原，能够尽可能地除去排气中的NOx。
[0023]根据本申请的发明，由于开闭所述各个路径的切换阀连动地连接，以便当经由连杆机构打开一个切换阀时将另一个切换阀关闭，因此，形成必定将两个切换阀中的一个打开的状态，防止两个路径变成全关闭，所述主路径及所述旁通路径不会同时变成关闭状态。从而，在发动机动作的状态下，排气路径不会闭塞，可以防止所述发动机停止。
[0024]进而，根据本申请的发明，由于将所述连杆机构双重化，所以，即使假定一个连杆机构破损或者发生故障，也可以利用另外一个连杆机构使两个切换阀动作，能够可靠地防止两个路径同时完全封闭。另外，对于两个切换阀的连动机构，可以谋求冗余性的提高。
[0025]根据本申请的发明，由于开闭所述各个路径的切换阀被轴支承于单一的转动轴，所以，可以利用所述单一的转动轴使两个切换阀连动，可以简化两个切换阀的连动结构。
[0026]另外，根据本申请的发明，由于使所述两个切换阀相对于所述单一的转动轴的安装相位相差90°，所以在使两个切换阀连动时，当将一个切换阀打开时将另一个切换阀关闭，形成必定打开两个切换阀中的一个的状态，所述主路径和所述旁通路径不会同时变成关闭状态。从而，在发动机动作的状态下，能够以简单的结构可靠地防止两个路径同时完全关闭。
【附图说明】
[0027]图1是船舶的整体侧视图。
[0028]图2是图1的II一II向视正视剖视图。
[0029]图3是复合壳体的正视图。
[0030]图4是复合壳体的侧视图。
[0031]图5是复合壳体的后视图。
[0032]图6是复合壳体的侧视剖视图。
[0033]图7是表示排气混合器的内部结构的剖视立体图。
[0034]图8是从排气移动方向的上游侧观察排气混合器的正视图。
[0035]图9是排气混合器的侧视剖视图。
[0036]图10是说明从排气混合器向复合壳体的排气气流的侧视剖视图。
[0037]图11是使切换阀动作的流体流通配管的回路图。
[0038]图12是说明排气路径的切换动作的概略图。
[0039]图13是第二种实施方式的切换阀及连杆机构的正视图。
[0040]图14是第二种实施方式的切换阀及连杆机构的俯视图。
[0041 ]图15是表示第三种实施方式的切换阀的轴连动结构的立体图。
[0042]图16是表示第四种实施方式的切换阀的结构的立体图。
[0043]图17是说明第四种实施方式的排气气流的侧视剖视图。
【具体实施方式】
[0044]下面，基于应用于搭载在船舶上的柴油发电机的情况下的附图，说明将本申请的发明具体化的实施方式。
[0045](I).船舶的概要
[0046]首先，参照图1说明第一种实施方式中的船舶I的概要。第一种实施方式的船舶I配备有船体2、设置在船体2的船尾侧的机舱3(驾驶台)、配置在机舱3的后方的烟囱4、和设置在船体2的后方下部的螺旋桨5及舵6。在这种情况下，在船尾侧的船底7成一体地形成艉鳍
8。将使螺旋桨5旋转驱动的推进轴9轴支承于艉鳍8。在船体2内的船首侧及中央部设置船舱
1。在船体2内的船尾侧设置发动机室11。
[0047]在发动机室11，配置有作为螺旋桨5的驱动源的主发动机21(在第一种实施方式中，为柴油发动机)及减速器22、和向船体2内的电气系统供应电力用的发电装置23。借助从主发动机21经由减速器22而来的旋转动力，旋转驱动螺旋桨5 ο发动机室11的内部被上甲板13、第二甲板14、第三甲板15及内底板16上下分隔开。在第一种实施方式中，在发动机室11的最下段的内底板16上装配有主发动机21及减速器22，在发动机室11的中段的第三甲板15上装配有发电装置23。另外，虽然省略了详细的图示，但船舱10被划分成多个区段。
[0048]如图2所示，发电装置23配备有多台(在第一种实施方式中为3台)柴油发电机24。柴油发电机24通过将发电用发动机25(在第一种实施方式中为柴油发动机)和通过发电用发动机25的驱动而发电的发电机26组合起来而构成。柴油发电机24基本上以对应于船体2内的需要电力量高效率地运转的方式构成。例如，在消耗大量的电力的出入航行时等情况下，使全部柴油发电机24运转，在电力消耗比较少的停泊等时，使任意台数的柴油发电机24运转。通过各个发电机26的动作而产生的发电电力，被供应给船体2内的电气系统。虽然省略了详细的图示，但电力传感器电连接于各个发电机26。电力传感器是检测由各个发电机26发电的电力的传感器。
[0049](2).发电装置的排气系统
[0050]其次，参照图2?图6，对于发电装置23的排气系统进行说明。将引入空气用的进气路径(图中省略)和排气排出用的排气路径30连接于各个发电用发动机25。通过进气路径引入的空气被送往发电用发动机25的各个气缸内(进气行程的气缸内)。在各个气缸的压缩行程结束时，借助燃料喷射装置将从燃料箱吸取的燃料压送到每个气缸的燃烧室内，借助各个燃烧室，进行伴随着混合气的自点火燃烧的膨胀行程。
[0051]各个发电用发动机25的排气路径30—直延伸到烟囱4，直接与外部连通。如前面所述，由于发电用发动机25有3台，所以，存在有三条排气路径30。各个发电用发动机25的排气路径30配备有:一直延伸到烟囱4的主路径31、从主路径31的中途部分支的旁通路径3、以及与主路径31和旁通路径32两者连通的复合壳体33。即，在第一种实施方式中，搭载多台发电用发动机25，使由主路径31、旁通路径32及复合壳体33等构成的排气净化系统，相对于各个发电用发动机25—对一地对应。
[0052]复合壳体33由耐热金属材料构成为大致的筒状(在第一种实施方式中，为棱筒状)，配置在比第三甲板15靠上方处，各个发电用发动机25配置在所述第三甲板15上。在这种情况下，复合壳体33位于发动机室11的上部侧(发动机室11上段的第二甲板14上)。在复合壳体33内的主路径31侧，容纳有作为促使位于发电用发动机25的排气中的NOx的还原的选择性催化剂还原装置的NOx催化剂34及漏失处理催化剂35(详细情况将在后面描述)。旁通路径32是不通过NOx催化剂34及漏失处理催化剂35而使排气绕开用的路径。在复合壳体33的比排气出口部42(在比漏失处理催化剂35靠排气移动方向下游侧(下面，简单地称为下游侧))，使主路径31和旁通路径32汇合。另外，作为选择性催化剂还原装置，也可以没有漏失处理催化剂35，而只由NOx催化剂34形成。
[0053]在位于复合壳体33之外的主路径31和旁通路径32的分支部，作为将排气移动方向切换到主路径31和旁通路径33的路径切换构件，设置有作为流体动作式的切换阀的主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38。本实施方式的主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38由单动式的切换阀构成。作为流体动作式的单动切换阀的一个例子，可以考虑由空气动作式碟阀构成主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38。并且，主路径侧切换阀37设置在通向主路径31中的复合壳体33的入口侧。另外，旁通路径侧切换阀38设置在旁通路径32中的通向复合壳体33的入口侧。
[0054]其次，参照图3?图6，对于复合壳体33的结构进行说明。如前面所述，复合壳体33将主路径31和旁通路径33两者连通起来。复合壳体33内的主路径31侧从排气移动方向上游侦叭下面，简单地称为上游侧)起依次串列排列地容纳有:促进排气中的NOx的还原的NOx催化剂34、以及促进多余地供应的还原剂(尿素水(尿素水溶液)、更详细地说，水解后的氨)的氧化处理的漏失处理催化剂35。各个催化剂34、35形成由被多孔质的(能够滤过的)间隔壁划分的多个小室构成的蜂窝结构，例如，具有氧化铝、氧化锆、氧化钒/ 二氧化钛或者沸石等催化剂金属。
[0055]NOx催化剂34通过将来自于后面描述的尿素水喷射喷嘴61的尿素水的水解生成的氨作为氧化剂，选择性地还原排气中的NOx，将送往复合壳体33内的主路径31侧的排气净化。另外，漏失处理催化剂35将从NOx催化剂34流出的未反应(剩余)的氨氧化，变成无害的氮。在这种情况下，在复合壳体33内的主路径31侧，产生下述反应式的反应:
[0056](NH2) 2C0+H20^2NH3+C02 (水解)
[0057]Ν0+Ν02+2ΝΗ3—2Ν2+3Η20(利用 NOx 催化剂 34 的反应)
[0058]4ΝΗ3+302—2Ν2+6Η20(利用漏失处理催化剂35的反应)
[0059]如图6详细所示，在复合壳体33内，并列地设置有主路径31和旁通路径32两者。在这种情况下，在复合壳体33内，配置有沿着排气移动方向延伸的间隔板40。通过间隔板40的存在，将复合壳体33内划分成主路径31侧和旁通路径32侧。通过利用间隔板40对复合壳体33内进行划分，在排气通过旁通路径32时，能够利用排气的热对位于主路径31侧的NOx催化剂34及漏失处理催化剂35进行预热。因此，不管是否对排气进行净化，总是将NOx催化剂34及漏失处理催化剂35进行预热，简单地进行活性化状态的保持。由于排气通过主路径31侧时，不需要预热运转，所以，尽快的排气净化成为可能。
[0060]间隔板40的上游侧端部对接并固定到位于复合壳体33内的主路径31侧中的比NOx催化剂34靠上游侧的排气入口部41的前部内表面上。复合壳体33内的主路径31侧的排气入口部41形成随着趋向上游侧而截面积缩小的尖端细的锥状(锥形形状)。与此相对，间隔板40的下游侧端部在位于复合壳体33中的比漏失处理催化剂35靠下游侧的排气出口部42内中断。因此，在复合壳体33的排气出□部42，主路径31侧和旁通路径3侧汇合。[0061 ]在复合壳体33的一个侧面，在NOx催化剂34的上游侧和漏失处理催化剂35的上游侦U，安装有多个作为喷气体的喷气喷嘴43。在第一种实施方式中，在NOx催化剂34的上游侧，在复合壳体33的一个侧面设置有三个喷气喷嘴43，在漏失处理催化剂35的上游侧，也在复合壳体33的一个侧面设置有三个喷气喷嘴43。借助各个喷气喷嘴43，向NOx催化剂34及漏失处理催化剂35喷吹来自于气体供应源(图中省略)的压缩气体(空气)。借助喷气喷嘴43的作用，在使用中可以强制性地除去滞留在复合壳体33内的主路径31侧的煤尘。
[0062]在复合壳体33的另一个侧面，形成有多个检查开口窗44(在第一种实施方式中，为三个部位)O各个检查开口窗44是为了复合壳体33的内部、喷气喷嘴43、Ν0χ催化剂34及漏失处理催化剂35的检查以及维修而形成的。各个检查开口窗44通常能够被盖罩45可开闭地盖住。各个盖罩45被螺栓可拆装地紧固到对应的检查开口窗44的周缘部。
[0063]在复合壳体33的排气入口部41的前面侧，形成有主路径侧流入口47和旁通路径侧流入口 48 ο主路径侧流入口 47与复合壳体33内的主路径31侧连通，旁通路径侧流入口 48与复合壳体33内的旁通路径32侧连通。在复合壳体33的排气入口部41的前部外表面侧，设置有与主路径侧流入口 47连通的主路径侧导入管51和与旁通路径侧流入口 48连通的旁通路径侧导入管52。主路径侧导入管51和旁通路径侧导入管52分别经由转接管55、56与两股形配管53连接。在这种情况下，经由凸缘将主路径侧转接管55的入口侧紧固到两股形配管53的主路径侧出口部57。主路径侧转接管55的另一端侧与主路径侧导入管51连通。将旁通路径侧转接管56的入口侧经由凸缘紧固到两股形配管53的旁通路径侧出口部58。在旁通路径侧转接管56的出口侧，经由长度调节用的波纹结构的调节管69紧固着旁通路径侧导入管52。
[0064]尽管详细情况在图中省略，但两股形配管53的入口部59经由凸缘连接到主路径31的上游侧。两股形配管53相当于主路径31和旁通路径32的分支部。在与复合壳体33内的主路径31侧连通的两股形配管53的主路径侧出口部57内，设置有主路径侧切换阀37。在与复合壳体33内的旁通路径32侧连通的两股形配管53的旁通路径侧出口部58内，设置有旁通路径侧切换阀38。在复合壳体33的排气出口部42的后面侧，靠近旁通路径31侧形成有流出口49。在复合壳体33的排气出口部42的后部外表面侧，设置有与流出口 49连通的排气排出管60 ο排气排出管60经由凸缘与主路径31的下游侧连接。
[0065]在主路径31之中的主路径侧切换阀37与连接到复合壳体33上的主路径侧导入管51之间，从上游侧起依次配置有:向排气供应作为还原剂的尿素水的成为还原剂供应装置的还原剂喷射体的尿素水喷射喷嘴61、和使排气与尿素水混合的排气混合器62。还原剂供应装置配备有:贮存尿素水的尿素水箱(图中省略)、从尿素水箱吸取尿素水的进给栗(图中省略)、以及设置在主路径侧转接管55上的尿素水喷射喷嘴61。通过进给栗的驱动，从尿素水箱向尿素水喷射喷嘴61输送尿素水，从尿素水喷射喷嘴61向主路径侧转接管55内呈雾状喷射尿素水。
[0066]另外，在主路径侧转接管55上，在尿素水喷射喷嘴61的附近，设置有尿素水喷射喷嘴61的检查及维修等用的喷嘴检查窗63。喷嘴检查窗63也与所述各个检查开口窗44同样，通常由盖罩64能够开闭地盖住。盖罩64借助螺栓可拆装地紧固到喷嘴检查窗63的周缘部。
[0067]在主路径侧转接管55与旁通路径侧导入管51之间，设置有排气混合器62。排气混合器62位于距离设置在主路径侧转接管55上的尿素水喷射喷嘴61规定的距离处的下游侧。这种情况下的规定距离，是为了使从尿素水喷射喷嘴61喷射的尿素水在主路径侧转接管55内水解成氨所需的距离。如图7?图10所示，第一个实施方式的排气混合器62配备有:与主路径侧转接管55及主路径侧导入管51形成相同内径的筒状的混合器管体71、设置在混合器管体71的内周侧的多个混合翼片72(在第一种实施方式中，为四个)、和位于混合器管体71的轴心的轴心体73，借助混合翼片72的组及轴心体73，在通过排气混合器62的排气及雾状的尿素水中生成旋转流。
[0068]各个混合翼片72是将排气的气流形成旋转流用的构件，在混合器管体71的内周侧以轴心体73为中心配置成放射状。这种情况下，将各个混合翼片72的半径方向内侧的侧端面固定于轴心体73，将各个混合翼片72的半径方向外侧的侧端面固定于混合器管体71的内周面。各个混合翼片72沿着混合器管体71的圆周方向等角度地设置(呈以轴心体73为中心的点对称状配置)。另外，混合翼片72的个数并不局限于第一种实施方式的四个。
[0069]混合翼片72的上游侧和下游侧构成为相对于排气移动方向(混合器管体71等的轴心方向)分别成规定的角度。即，各个混合翼片72在排气移动方向的中途部弯曲。在这种情况下，使各个混合翼片72弯曲，以使得上游侧翼片板部72a相对于排气移动方向的角度为倾斜角Θ1、下游侧翼片板部72b相对于排气移动方向的角度为倾斜角Θ2。将下游侧翼片板部72b的倾斜角Θ2设定成比上游侧板部72a的倾斜角度Θ1大。即，各个翼片板部72a、72b的倾斜角度Θ1、Θ2与上游侧相比在下游侧更大。换句话说，各个翼片板部72a、72b的倾斜角度Θ1、Θ2随着从上游侧趋向下游侧而连续地或者阶梯式地变大。
[0070]支承各个混合翼片72的半径方向内侧的侧端面的轴心体73的上游侧顶端部，形成为随着趋向上游侧而截面面积缩小的尖端细的锥状(锥形形状)。另外，轴心体73的下游侧基端部形成为随着趋向下游侧而截面面积缩小的后部细的锥状(锥形形状)。因此，流入混合器管体71的轴心附近的排气被轴心体73的锥状的上游侧顶端部向半径方向外侧的各个混合翼片72导向。
[0071]如图4及图5所示，在复合壳体33的主路径31侧的排气入口部41配置有主路径侧入口温度传感器65a，所述主路径侧入口温度传感器65a检测流入复合壳体33内的主路径31侧的排气的温度。在旁通路径侧转接管56配置有旁通路径侧入口温度传感器65b，所述旁通路径侧入口温度传感器65b检测流入复合壳体33内的旁通路径32侧的排气的温度。在复合壳体33的排气排出管60配置有出口温度传感器65c，所述出口温度传感器65c检测通过了主路径31侧或者旁通路径32侧的排气的温度。
[0072]如图3?图5所示，在复合壳体33的上部外周侧成一体地设置有多个吊运工具环66。这种情况下，在具有大致棱筒状的复合壳体33的处于相互平行位置关系的两侧面的上部侧，各安装有两个吊运工具环66(共计四个)。在船舶I的装配工厂等处，例如，将吊运工具环66的组卡定于链滑车的挂钩(图中省略)，借助链滑车使复合壳体33升降，能够简单地将复合壳体33组装到发动机室11的上部侧(发动机室11上段的第二甲板14上)。
[0073](3).排气路径切换动作
[0074]在各个排气路径30的主路径31和旁通路径32，作为分别进行开闭的开闭构件，设置有主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38(在实施方式中为3组，共计6个)。这些主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38，为了选择排气通过的路径，形成如果将其中的一个打开则将另外一个关闭的关系。另外，主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38以根据分别对应的发电用发动机25的状态及使用燃料的种类进行开闭。
[0075]在旁通路径侧切换阀38关闭、主路径侧切换阀37打开的状态下，在膨胀行程后的排气行程中，从多台发电用发动机25送往各个主路径31的排气，经由各个主路径31并经由NOx催化剂34及漏失处理催化剂35被净化处理后，放出到船舶I之外。在主路径侧切换阀37关闭、旁通路径侧切换阀38打开的状态下，排气经由各旁通路径32(不通过NOx催化剂34及漏失处理催化剂35)被直接放出到船舶I之外。
[0076]这样，当在各个排气路径30的主路径31及旁通路径32，设置有作为开闭各个排气路径31、32的开闭构件的主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38时，例如，如在限制海域内的航行时和在限制海域外的航行时那样，在排气的净化处理是必要的场合及不需要的场合，只通过切换主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38的开闭状态，就可以适当地选择排气通过的路径。从而，排气的高效率的处理成为可能。另外，例如，在不需要排气的净化处理的情况下，可以避开NOx催化剂34及漏失处理催化剂35，将排气引导到与外部直接连通的旁通路径32侧。因此，由于在不需要排气的净化处理的情况下，NOx催化剂34及漏失处理催化剂35不暴露在排气中，所以，可以有助于NOx催化剂34及漏失处理催化剂35的寿命延长。
[0077]如前面所述，主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38是流体动作式的切换阀，在不供应流体的情况下，被保持在开的状态(常开形式)的切换阀。并且，设置有分别由单动作型的气压缸构成的切换驱动主路径侧切换阀37的主路径侧阀驱动器67、和切换驱动旁通路径侧切换阀38的旁通路径侧阀驱动器68。主路径侧阀驱动器67在主路径侧转接管55的外周侧沿着主路径侧转接管55的长度方向呈并列状地排列设置。旁通路径侧阀驱动器68在旁通路径侧转接管56的外周侧沿着旁通路径侧转接管56的长度方向呈并列状地排列设置。
[0078]如图11所示，主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38的阀驱动器67、68分别经由流体流通配管80连接于流体供应源81。流体供应源81是供应作为阀驱动器67、68动作用(主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38动作用)的压缩流体的空气用的供应源。在主路径侧及旁通路径侧各自的流体流通配管80的中途部，从上游侧起依次设置有过滤器调节器82、对是否向阀驱动器67、68供应流体进行切换的电磁阀83、和具有关闭侧调整部及打开侧调整部的流量调整部84。各个电磁阀83基于控制信息进行动作，向对应的切换阀37、38的阀驱动器67、68供应压缩流体或者停止供应压缩流体。另外，在各个阀驱动器67、68，设置有检测切换阀37、38的开闭状态的限位开关85，消声器86连接于各个阀驱动器67、68，消声器87连接于各个电磁阀83。
[0079]并且，在切换排气的通过路径的情况下，主路径侧及旁通路径侧两者的电磁阀83变成停止流体供应状态，停止向主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38的流体供应。如前面所述，由于主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38为常开型，所以，当流体供应停止时，被两个阀驱动器67、68驱动而变成打开状态。之后，不使排气通过的一侧的电磁阀83变成流体供应状态，供应流体的一侧的阀变成关闭状态。这里，不使排气通过的一侧的电磁阀83处于停止流体供应状态不变，切换阀处于打开状态不变。如上面所述，进行排气的通过路径的切换。作为主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38的动作的一个例子，从关闭主路径侧切换阀37打开旁通路径侧切换阀38的状态(参照图12(a))，一度变成打开主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38两者(参照图12(b))的状态，之后，变成关闭旁通路径侧切换阀38，打开主路径侧切换阀37的状态(参照图12(c))。
[0080]在以上的结构中，在打开主路径侧切换阀37、关闭旁通路径侧切换阀38的情况下，排气通过主路径31。即，经由两股形配管53的主路径侧出口部57、主路径侧转接管55、排气混合器62、主路径侧导入管51及主路径侧流入口 47，流入复合壳体33内的主路径31侧，通过NOx催化剂34及漏失处理催化剂35被净化处理。
[0081 ]在这种情况下，含有从尿素水喷射喷嘴61喷射的雾状的尿素水的排气通过主路径侧转接管55被导向到排气混合器62。在各个混合翼片72的上游侧翼片板部72a将排气移动方向变更成倾斜角Θ1的方向之后，下游侧翼片板部72b进一步将排气移动方向变更到倾斜角Θ2的方向，其结果是，含有尿素水的排气向混合器管体71的内周面流动，向沿着混合器管体71的内周面的圆周方向移动。因此，在复合壳体33内的主路径31侧的排气入口部41形成排气的旋转流，排气和尿素水被顺畅地高效率地混合。由于复合壳体33内的主路径31侧的排气入口部41随着趋向上游侧而截面面积缩小的尖端细的锥状(锥形形状)，所以，排气的旋转流的旋转直径变大。其结果是，排气一边被与尿素水更均匀地混合，一边遍及到位于复合壳体33内的主路径31侧的NOx催化剂34。
[0082](4).第一种实施方式的作用及效果
[0083]根据以上的结构，由于利用常开型的单动作切换阀构成主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38，因此，在发动机25动作的状态下进行的排气路径切换等时，即使处于流体供应切断状态，也不会变成主路径31及旁通路径32两个路径同时关闭的状态。从而，即使假如在路径切换阀37、38发生故障的情况下，也可以防止在发动机25动作的状态下两个路径切换阀37、38同时变成关闭状态。
[0084]另外，在第一种实施方式中，在将排气的通过路径从各个路径31、32中的一个路径切换成另外一个路径的情况下，一旦将向主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38的流体供应切断，则在一度使主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38形成打开状态之后，向形成关闭状态的一个单动作切换阀供应流体。从而，即使在假设路径切换阀37、38发生故障的情况下，在排气路径切换时，主路径31及旁通路径32两个路径也不会同时变成关闭状态，在发动机25动作的状态下，能够可靠地防止排气路径封闭。
[0085]如上所述，由于可以防止两个路径切换阀37、38同时变成关闭状态，所以，可以防止发电用发动机25停止而由柴油发电机24进行的发电停止，能够可靠地向船舶I的电气系统供应电力，例如，能够可靠地防止各种辅助设备、装载装置、照明、空调及其它设备类变得不能使用。
[0086](5).第二种实施方式的排气路径切换动作
[0087]其次，参照图13及图14对于第二种实施方式的发电装置23的排气系统进行说明。在第二种实施方式中，主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38经由连杆机构90以在将其中的一个打开时将其中的另外一个关闭的方式连动地连接。具体地说，连杆机构90介于主路径侧切换阀37的主路径侧驱动轴93与旁通路径侧切换阀38的旁通路径侧驱动轴94之间。该连杆机构90被双重化，具有配置在主路径侧驱动轴93及旁通路径侧驱动轴94的上方的上连杆91和配置在主路径侧驱动轴93及旁通路径侧驱动轴94的上方的下方连杆92。这里，主路径侧切换阀37的主路径侧阀体95和旁通路径侧切换阀38的旁通路径侧阀体96被设置成当将其中的一个打开时将其中的另外一个关闭。具体地说，主路径侧阀体95和旁通路径侧阀体96被设置成在正视图中相对于排气的通气方向的角度(安装相位)相差90°。另外，在第二种实施方式中，由于将连杆机构90设置在主路径侧驱动轴93和旁通路径侧驱动轴94之间，所以，阀驱动器只要有一台即可，将其直接连接于主路径侧或者旁通路径侧中的任一个上即可。在本实施方式中，只利用直接连接于旁通路径侧驱动轴94的阀驱动器68驱动两个切换阀37、38。其它结构与第一种实施方式大致相同。
[0088](6).第二种实施方式的作用及效果
[0089]在第二种实施方式的结构中，由于主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38经由连杆机构90以当打开其中的一个时关闭其中的另外一个的方式连动地连接，因此，形成必然将两个切换阀37、38中的一个打开的状态，可以防止主路径31及旁通路径32两个路径全部关闭。从而，在发动机25动作的状态下，排气路径不会封闭，可以防止没有排气逃逸通路而使得发动机25停止。另外，在第二种实施方式的结构中，由于连杆机构90是具有上连杆91和下连杆93的双重化结构，因此，即使一个连杆破损或者发生故障等，也可以利用剩下的另外一个连杆使两个切换阀动作，能够可靠地防止两个路径同时完全封闭。另外，由于连杆机构90动作时产生的负荷分散到上连杆91和下连杆92上，所以，可以延长连杆91、92的寿命，对于两个切换阀37、38的连动结构谋求冗长性的提高。进而，由于通过设置连杆机构90，只要一台阀驱动器就可以驱动两个切换阀37、38，因此，没有必要设置多个阀驱动器，可以简化结构，有助于制造成本的降低。另外，在第二种实施方式中，作为阀驱动器，并不一定使用常开型单动式的，也可以使用复动式的阀驱动器。
[0090](7).第三种实施方式的排气路径切换动作
[0091]其次，参照图15对第三种实施方式的发电装置23的排气系统进行说明。在第三种实施方式中，将主路径侧切换阀37和旁通路径侧切换阀38轴支承于单一的转动轴97。具体地说，主路径侧切换阀37的主路径侧阀体95和旁通路径侧切换阀38的旁通路径侧阀体96都被轴支承于转动轴97。从而，主路径侧切换阀37(主路径侧阀体95)和旁通路径侧切换阀38(旁通路径侧阀体96)被转动轴97连动地驱动。这里，在第三种实施方式中，主路径侧切换阀37和旁通路径侧切换阀38使安装相位相对于转动轴97相差90°。具体地说，使主路径侧阀体95和旁通路径侧阀体96相对于转动轴97的安装相位相差90°。例如，如图15所示，如果处于将主路径侧切换阀37打开的状态，则旁通路径侧切换阀38变成关闭状态。另外，在第三种实施方式中，由于将主路径侧切换阀37和旁通路径侧切换阀38轴支承于单一的转动轴97，因此，只要有一台阀驱动器即可。在第三种实施方式中，只利用阀驱动器68驱动两个切换阀37、38。其它结构与第一种实施方式大致相同。
[0092](8).第三种实施方式的作用及效果
[0093]在第三种实施方式中，由于将主路径侧切换阀37及旁通路径侧切换阀38轴支承于单一的转动轴97，所以，只用转动轴97使两个切换阀37、38连动，没有必要在两个切换阀37、38的每一个上分别设置转动轴，并且，由于只要一台阀驱动器就可以驱动两个切换阀37、38，所以，没有必要设置多个阀驱动器，可以简化结构，有助于制造成本的降低。另外，由于使主路径侧切换阀37和旁通路径侧切换阀38相对于转动轴97的安装相位相差90°，所以，在使两个切换阀37、38连动时，当打开一个切换阀时将另外一个切换阀关闭，形成必然将两个切换阀37、38中的一个打开的状态，可以防止主路径31及旁通路径32两个路径全部关闭。从而，在发动机25动作的状态下，排气路径不会封闭，可以防止没有排气逃逸路径而使发动机25停止。
[0094](9).第四种实施方式的排气路径切换动作
[0095]其次，参照图16及图17，对于第四种实施方式的发电装置23的排气系统进行说明。在第四种实施方式中，在主路径侧切换阀37的主路径侧阀体95，设置有多个混合翼片98(第四种实施方式中，为4个)，所述多个混合翼片98使在主路径侧切换阀37(主路径侧阀体95)打开的状态下在排气路径30内流通的排气的气流形成紊流。该混合翼片98与主路径侧阀体95成一体地构成，相对于排气通过方向分别形成规定的角度。在这种情况下，夹着主路径侧阀体95在其中的一方及另外一方上分别形成两个混合翼片98，以形成在主路径侧阀体95的一方侧、另外一方侧的混合翼片98的角度分别相互交叉地构成。另外，混合翼片98的个数并不局限于第四种实施方式的4个。另外，如图17所示，在排气路径30中的主路径切换阀37的下游侧配置有尿素水喷射喷嘴(还原剂喷射喷嘴)61。第四种实施方式的尿素水喷射喷嘴61是向被混合翼片98形成紊流的排气中喷射尿素水的喷嘴。从而，在设置有混合翼片98的情况下，由于在尿素水喷射喷嘴61的上游侧，排气形成紊流，所以，没有必要设置使排气和尿素水混合的专用的排气混合器62，在第四种实施方式中，不设置排气混合器62。其它结构与第一种实施方式大致相同。另外，主路径侧切换阀37可以像第二种实施方式那样，利用连杆机构与旁通路径侧切换阀38连动，也可以像第三种实施方式那样与旁通路径侧切换阀38以轴连动。
[0096](10).第四种实施方式的作用及效果
[0097]在第四种实施方式中，由于在主路径侧切换阀37的主路径侧阀体95上设置有使在排气路径30内流动的排气形成紊流的多个混合翼片98，所以，没有必要在排气路径30内设置专用的排气混合器62。从而，可以谋求减少部件数目，可以简化结构，有助于制造成本的降低。另外，由于在设置混合翼片98的主路径侧切换阀37的下游侧配置有尿素水喷射喷嘴61，向被混合翼片98变成紊流的排气中喷射还原剂，所以，可以有效地将排气与还原剂混合。从而，利用简单的结构可以有效地将排气中的NOx还原，尽可能地除去排气中的NOx。
[0098](11).其它
[0099]另外，各个部分的结构并不被图中所示的实施方式所限定，本申请的发明，在不脱离其主旨的范围内，可以进行种种变更。在上述各种实施方式中，将本申请的发明应用于设置在发电用发动机25的排气路径30中的排气净化系统，但是，并不局限于此，例如，也可以应用于主发动机21的排气系统中的排气净化系统，
[0100]附图标记说明
[0101]I 船舶
[0102]11发动机室
[0103]21主发动机
[0104]22减速器
[0105]23发电装置
[0106]24柴油发电机
[0107]25发电用发动机
[0108]26发电机
[0109]30排气路径
[0110]31主路径
[0111]32旁通路径
[0112]33复合壳体
[0113]34 NOx催化剂
[0114]35漏失处理催化剂
[0115]37主路径侧切换阀
[0116]38旁通路径侧切换阀
[0117]40间隔板
[0118]61尿素水喷射喷嘴(还原剂喷射体)
[0119]62排气混合器
[0120]80流体流通配管
[0121]81流体供应源
[0122]82过滤器调节器
[0123]83电磁阀
[0124]84流量调整部
[0125]85限位开关
[0126]95主路径侧阀体
[0127]96旁通路径侧阀体
[0128]98混合翼片
【主权项】
1.一种船舶的排气净化系统，作为船舶搭载用的发动机的排气路径而配备有与外部连通的主路径和从所述主路径的中途部分支的旁通路径，其中， 在所述主路径和所述旁通路径配置有开闭所述各个路径的流体动作式的切换阀，将所述各个切换阀构成为常开型。2.如权利要求1所述的船舶的排气净化系统，在将排气移动方向切换到所述两个路径中的一个路径的情况下，在切断向所述两个切换阀的流体供应，使所述两个切换阀形成打开状态之后，向形成关闭状态的一个切换阀进行流体供应。3.如权利要求1或2所述的船舶的排气净化系统，在所述主路径和所述旁通路径两者中配置切换阀，在所述主路径侧的切换阀的阀体上，设置在所述切换阀的打开状态下使排气的气流形成紊流的混和合翼片，在所述主路径侧的切换阀的下游侧配置有还原剂喷射喷嘴。4.一种船舶的排气净化系统，作为船舶搭载用的发动机的排气路径而配备有与外部连通的主路径和从所述主路径的中途部分支的旁通路径，其中， 在所述主路径和所述旁通路径配置有开闭所述各个路径的切换阀，所述两个切换阀经由连杆机构以当将其中的一个切换阀打开时将另外一个切换阀关闭的方式连动地连接。5.如权利要求4所述的船舶的排气净化系统，将所述连杆机构双重化。6.—种船舶的排气净化系统，作为船舶搭载用的发动机的排气路径而配备有与外部连通的主路径和从所述主路径的中途部分支的旁通路径，其中， 在所述主路径和所述旁通路径配置有开闭所述各个路径的切换阀，将所述两个切换阀支承于单一的转动轴。7.如权利要求6所述的船舶的排气净化系统，使所述两个切换阀相对于所述单一的转动轴的安装相位相差90°。
【文档编号】F01N3/08GK106030060SQ201580008756
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年3月4日
【发明人】高畑泰幸, 横山哲也, 井上刚
【申请人】洋马株式会社