特許 6872270 内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置及びその運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6872270

(24)【登録日】2021年4月21日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置及びその運転方法

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20210510BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20210510BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20210510BHJP

   F01N 3/32 20060101ALI20210510BHJP

   F01N 3/34 20060101ALI20210510BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/08 B

   F01N3/20 L

   F01N3/24 E

   F01N3/32 A

   F01N3/32 B

   F01N3/32 D

   F01N3/34 301C

   F01N3/34 301D

   F01N3/34 301A

   F01N3/20 U

【請求項の数】15

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2020-14670(P2020-14670)

(22)【出願日】2020年1月31日

(62)【分割の表示】特願2017-85346(P2017-85346)の分割

【原出願日】2017年4月24日

(65)【公開番号】特開2020-79594(P2020-79594A)

(43)【公開日】2020年5月28日

【審査請求日】2020年2月28日

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】593196849

【氏名又は名称】ボルカノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107249

【弁理士】

【氏名又は名称】中嶋 恭久

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 賢治

(72)【発明者】

【氏名】小林 正輝

(72)【発明者】

【氏名】安田 裕文

(72)【発明者】

【氏名】樋上 真一

【審査官】 二之湯 正俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０３８０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１３１８７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭６４−０５３０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０５０５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２５５５０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００− ３／３８

Ｆ０１Ｎ ９／００−１１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の排ガス経路に設けられた脱硝触媒と、その脱硝触媒の上流側に設けられ、その脱硝触媒に対して還元剤を供給する還元剤供給手段と、その還元剤供給手段の上流側の前記排ガス経路に対して燃焼ガスを含む加熱ガスを送給するためのバーナ装置を含む加熱ユニットと、が備えられた脱硝装置において、
前記加熱ユニットには、排ガス経路内において前記バーナ装置の燃焼室から排出された燃焼ガスと混合するための外気を導入するための外気導入手段が備えられ、前記外気導入手段は、その外気の導入量を調節する開度調節バルブを有する内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【請求項2】

前記加熱ユニットは、前記バーナ装置と、前記外気導入手段と、前記バーナ装置の下流側にあって、前記バーナ装置から供給される燃焼ガスと前記内燃機関の排ガス経路から排出される内燃機関の排ガスと前記外気導入手段から供給される外気と、を混合するミキサと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【請求項3】

内燃機関の排ガス経路に設けられた脱硝触媒と、その脱硝触媒の上流側に設けられ、その脱硝触媒に対して還元剤を供給する還元剤供給手段と、その還元剤供給手段の上流側の前記排ガス経路に対して加熱ガスを送給するためのバーナ装置を含む加熱ユニットと、が備えられた脱硝装置において、
前記バーナ装置の燃焼室の一端部には、バーナが配置されるとともに、
前記燃焼室の他端部には前記内燃機関の排ガス経路が、前記燃焼室の軸線と略直交する方向で排ガスが前記燃焼室内の高温領域を横切るように接続され、前記燃焼室内に前記排ガス経路から供給される内燃機関の排ガスが供給されること、を特徴とする内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【請求項4】

前記加熱ユニットには、
燃焼室から排出された燃焼ガスと混合するための外気を導入するための外気導入手段が備えられた請求項３に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【請求項5】

前記加熱ユニットは、
前記バーナ装置と、前記外気導入手段と、
前記バーナ装置の下流側にあって、前記内燃機関の排ガス経路から排出される内燃機関の排ガスが前記バーナ装置の燃焼室に供給されるとともに、前記バーナによって燃焼し加熱された混合ガスと、前記外気導入手段から供給される外気と、を混合するミキサと、を備えることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【請求項6】

前記外気導入手段から送られる燃焼室から排出された燃焼ガスと混合するための外気は、前記バーナ装置の燃焼室の外壁の外側を通ること、を特徴とする請求項１、２、４および５のうちいずれか一項に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【請求項7】

前記ミキサの下流であって、還元剤供給手段の上流において、前記ミキサから排出される気体を通過させるフィルタを備えたことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【請求項8】

前記脱硝装置は、前記内燃機関の排ガス経路とは異なるバイパス排ガス経路と、
前記排ガス経路の上流側と下流側において、前記バイパス排ガス経路と遮断する第１のバルブと、
前記バイパス排ガス経路の上流と下流において、前記排ガス経路と遮断する第２のバルブと、
前記還元剤供給手段上流の内燃機関の排ガス経路に配置された温度センサとを備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【請求項9】

前記脱硝触媒の下流の排ガス経路から、前記加熱ユニットに排ガスを還流させる排ガス還流管路を備えたことを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【請求項10】

複数の内燃機関の複数の排ガス経路に対して、前記還元剤供給手段を含む前記加熱ユニットを複数の排ガス経路により接続することで共有化した請求項１〜９のいずれか一項に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【請求項11】

請求項８に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置において、
前記内燃機関の運転停止時において前記バーナ装置を作動させて、前記脱硝触媒を予熱または再生させる内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置の運転方法。

【請求項12】

前記内燃機関の停止時において、前記温度センサからの温度検出に基づいて、前記第１のバルブの上流側及び前記第２のバルブを閉鎖し、前記外気導入手段から外気を導入して前記バーナ装置を作動させて、前記脱硝触媒を予熱または再生させることを特徴とする請求項１、２または４〜６のいずれか一項を引用する請求項８に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置の運転方法。

【請求項13】

前記内燃機関の始動時において、前記温度センサからの温度検出に基づいて、前記第２のバルブを開放するとともに、前記第１のバルブの上流側を中間開度とし、下流側を開放し、前記外気導入手段から外気を導入して前記バーナ装置を作動させて、前記脱硝触媒を予熱または再生させることを特徴とする請求項１、２または４〜６のいずれか一項を引用する請求項８に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置の運転方法。

【請求項14】

前記内燃機関の継続運転において、前記温度センサからの温度検出に基づいて脱硝触媒が分解有効温度に達した場合に、前記第２のバルブを閉鎖し、前記第１のバルブを開放し、前記バーナ装置を休止することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置の運転方法。

【請求項15】

前記内燃機関の停止時において、前記温度センサからの温度検出に基づいて脱硝触媒が排ガスの浄化時の分解有効温度よりも高い温度となるように、前記第１のバルブの上流側及び前記第２のバルブを閉鎖し、前記外気導入手段から外気を導入して前記バーナ装置を作動させて、前記脱硝触媒を予熱または再生させることを特徴とする請求項１、２または４〜６のいずれか一項を引用する請求項８に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置の運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関、特に舶用ディーゼルエンジンの排ガスから窒素酸化物を除去するための脱硝装置に関するものであって、前記排ガスを加熱するための加熱ガスを発生させる加熱ガス発生装置及びその運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の脱硝装置として、脱硝還元剤としてアンモニアや尿素を用いて、脱硝触媒上において選択的還元作用により、窒素酸化物を除去する技術が一般的に採用されている。
この場合、内燃機関からの排ガスの温度が低いと、脱硝触媒が適正な機能温度に達しないために脱硝触媒による排ガスの脱硝作用が損なわれて、脱硝性能が低下する。また、排ガス中に含まれる水分および硫酸ガス（SO₂，SO₃）とアンモニアとが反応して、硫酸水素アンモニウム（以下、酸性硫安という）が析出して、その酸性硫安が脱硝触媒などの排ガス経路を構成する機器の表面に付着し、排ガス経路の流路抵抗が増加したり、触媒機能などの機能が低下したりする問題がある。また、脱硝触媒の温度が低い場合には、内燃機関に含まれる可溶性有機成分（以下、SOFとする）が発生する（非特許文献１及び非特許文献２参照）。そして、このSOFが同排ガス中の燃料未燃分、硫黄分などを含む煤，すなわちカーボン微粒子（以下、このようなカーボン微粒子をPM（particulate matter）と総称する）に固着する。この状態では、SOFがバインダとなり、前記PMが触媒表面に付着して触媒機能を低下させることが知られている。

【0003】

これらの問題に対処するために、特許文献１及び特許文献２に開示された技術においては、脱硝触媒の上流側において、燃焼作用を利用した加熱装置を用いて、脱硝触媒側に流れる排ガスを昇温させるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平６−１７３６５８号公報

【特許文献2】特開２０１２−８２８０４号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】M. Tuda et al., CIMAC Congress 2013 Shanghai, Paper No.255.

【非特許文献2】Zhide XU et al., Journal of the JIME, Vol.46 NO.3(2011).

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前記のように、特許文献１及び特許文献２においては、加熱装置の作動による燃焼作用によって排ガスを加熱し、ひいては脱硝触媒を昇温させるものであるため、脱硝作用を得るためには、内燃機関を作動させ、内燃機関からの排ガスを触媒に供給して、その触媒内を通過させる必要がある。

【0007】

しかし、内燃機関の起動時には、脱硝触媒は冷えているため、内燃機関の起動時点から脱硝触媒が適温になるまでの間は、脱硝還元剤としてアンモニアや尿素を供給する脱硝を行うことはできない。また、この間、エンジン排ガス中のSOFがPMに固着することによって、前記のように、PMが脱硝触媒の表面に付着する。このような運転が実行されると、脱硝触媒の脱硝効率が短期間で低下するという問題があった。従って、このような状況になると、それ以後は、脱硝性能が最初から低下した状態において脱硝を開始しなければならない。特に、エンジンの潤滑油に由来する前記SOFは、蒸発ピーク温度が２５０〜２８０℃であるため、これ以下の温度で機能を発揮する脱硝触媒であっても、この潤滑油由来のSOFによってPMが触媒の表面に固着してPMにより脱硝触媒の表面が覆われてしまうと、脱硝触媒は本来の機能を発揮できず、機能劣化を招くことになる。

【0008】

本発明の目的は、上記技術の問題点を解消し、排ガス経路内の温度を適切なレベルに維持できて、有効な触媒機能を保つことができる内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置及びその運転方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記の目的を達成するために、本発明の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置においては、内燃機関の排ガス経路に設けられた脱硝触媒と、その脱硝触媒の上流側に設けられ、その脱硝触媒に対して還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記排ガス経路に対して加熱ガスを送給するためのバーナ装置を含む加熱ユニットとが備えられた脱硝装置において、前記加熱ユニットには、排ガス経路内に外気を導入するための外気導入手段が備えられたことを特徴とする。

【0010】

以上の構成においては、排ガス経路内の温度が低い場合は、バーナ装置から送給される加熱ガスによって排ガス経路内の温度を高くすることができる。また、外気導入手段によって排ガス経路内に外気を導入することができる。このため、内燃機関を作動させなくても、バーナ装置の作動によって供給される加熱ガスにより、脱硝触媒を適温まで加熱させることができる。よって、内燃機関の始動後、低温の排ガスが供給された場合でも、脱硝還元剤としてのアンモニアや尿素を供給することにより、脱硝を開始することができる。

【0011】

また、バーナ装置から供給される加熱ガスに含まれる窒素酸化物（以下、NOｘという），一酸化炭素（以下、COという）や，燃料の未燃分などを含むPMの排出濃度は、内燃機関の排ガスと比較して桁違いに低い。特に、この加熱ガスには内燃機関の潤滑油を由来とするSOFは存在しないため、触媒が冷えている状態から加熱ガスによって脱硝触媒を加熱しても、触媒表面をPMやSOFなどによって汚すことはなく、触媒性能が劣化されることを防止できる。なお、バーナ装置による加熱ガスにおいて、燃料油由来のSOFとPMは存在するが、燃料油由来のPMやSOFは、内燃機関の排ガスに含まれるそれと比較して極めて微量である。また、例えば、燃料油であるＡ重油に由来するSOFの蒸発ピーク温度は１６５〜１９０℃である。一方、バーナ装置からの加熱ガスの供給により、排ガスはこのレベルの温度に早期に上昇して、SOFは蒸発するため、このSOFのバインダ作用によるPMの触媒表面への付着を避けることができる。

【0012】

以上のように、排ガス経路内の排ガスの温度を適切に維持できるため、脱硝触媒を適温に維持できて窒素酸化物を有効に分解できるとともに、脱硝触媒などの機器に対するPMなどの付着を防止して、それらの機器のダメージを抑制できる。

【0013】

本発明における内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置の運転方法においては、前記内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置において、前記内燃機関の運転停止時において前記バーナ装置を作動させて、前記脱硝触媒を予熱または再生させることを特徴とする。

【0014】

従って、内燃機関を運転させなくても、排ガス経路内の排ガスの温度を適切に維持できるため、脱硝触媒を適温に維持できて窒素酸化物を有効に除去できるとともに、PMなどの付着を防止して脱硝触媒などの機器に対するダメージを抑制できる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、排ガス経路内の温度、ひいては脱硝触媒の温度を適正レベルに維持できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態を示す模式図。

【図2】実施形態の電気的構成を示すブロック図。

【図3】第２実施形態を示す模式図。

【図4】第３実施形態を示す模式図。

【図5】第４実施形態を示す模式図。

【図6】第５実施形態を示す模式図。

【図7】第６実施形態を示す模式図。

【図8】第７実施形態を示す模式図。

【図9】第８実施形態を示す模式図。

【図10】第９実施形態を示す模式図。

【図11】第１０実施形態を示す模式図。

【図12】第１１実施形態を示す模式図。

【図13】第１２実施形態を示す模式図。

【図14】変更例を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明を具体化した内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置及びその運転方法における各実施形態及び実施形態の変更例を図面に基づいて説明する。これらの実施形態及び変更例は、内燃機関としての舶用のディーゼルエンジンにおいて実施されるものである。具体的には、２ストロークディーゼルエンジンや低速回転の４ストロークディーゼルエンジン等の主機用エンジン、あるいは、中高速回転の４ストロークディーゼルエンジン等の補機用エンジンの脱硝装置用の加熱ガス発生装置において具体化される。以下においては、これらのディーゼルエンジンを単にエンジンという。

【0018】

（第１実施形態）
第１実施形態を説明する。
図１に示すように、エンジン１１の排ガスレシーバ（図示しない）及び過給器（図示じない）の下流側には、共通排ガス管路（以下、共通管路という）１２が接続されている。その共通管路１２には、第１排ガス管路（以下、第１管路という）１３及び第２排ガス管路（以下、第２管路という）１４が分岐状態で接続されている。第１管路１３及び第２管路１４の下流側は、合流排ガス管路（以下、合流管路という）１５に接続されて合流されている。前記共通管路１２，第１管路１３，第２管路１４及び合流管路１５により排ガス経路１００が構成されている。

【0019】

前記合流管路１５には、排熱回収手段を構成する排ガスエコノマイザ１６が接続されている。この排ガスエコノマイザ１６は、その内部に排ガスの熱を回収するための伝熱管（図示しない）を有し、回収された熱により前記伝熱管内の流体を加熱して、その流体をボイラなどの外部機器（図示しない）に供給する。

【0020】

前記第１管路１３の上流側部分及び下流側部分には、それぞれ同管路１３を開閉可能にした上流側開閉バルブ（以下、上流側バルブという）１７及び下流側開閉バルブ（以下、下流側バルブという）１８が設けられている。前記第２管路１４の上流側部分及び下流側部分には、それぞれ同管路１４を開閉可能にした上流側開閉バルブ（以下、上流側バルブという）１９及び下流側開閉バルブ（以下、下流側バルブという）２０が設けられている。第２管路１４の上流側バルブ１９は、第２管路１４を開閉する機能に加えて、第２管路１４の開放度合い（以下、開度という）の大小を調節する機能をも有する。

【0021】

従って、第１管路１３の上流側バルブ１７及び下流側バルブ１８の開放状態においてエンジン１１の排ガスが第１管路１３内を流れる。また、第２管路１４の上流側バルブ１９及び下流側バルブ２０の開放状態においてエンジン１１の排ガスが第２管路１４内を流れる。そして、第１，第２管路１３，１４内の排ガスは、合流管路１５内を流れ、排ガスエコノマイザ１６において排熱が回収されて、外部に排出される。また、上流側バルブ１９の開放度合いに応じて、第２管路１４内を流れる排ガスの量が調節される。

【0022】

そして、後述するが、通常、排ガスの脱硝を実施する場合は、第２管路１４に排ガスが流される。また、脱硝を実施しない場合は、第２管路１４が閉塞され、第１管路１３に排ガスが流される。

【0023】

前記第２管路１４において、上流側バルブ１９と下流側バルブ２０との間の部分には排ガス中の窒素酸化物を還元反応によって分解させて脱硝させるための脱硝触媒（以下、触媒という）２１が設けられている。この触媒２１は、例えば、２８０〜３００℃の温度下において有効な触媒機能を発揮する。この有効な触媒機能を発揮する温度を分解有効温度とする。この分解有効温度は、触媒２１の材質や形状などによって異なるが、本実施形態においては、前記のように、分解有効温度が２８０〜３００℃の触媒２１を用いる。触媒２１と前記上流側開閉バルブ１９との間において、第２管路１４内には、還元剤供給ノズル（以下、単に供給ノズルという）２２が配置されている。そして、ポンプ２３の作用により、供給ノズル２２から触媒２１に対して還元剤としてのアンモニア水または尿素水が噴霧される。

【0024】

前記第２管路１４において、供給ノズル２２と上流側バルブ１９との間の部分には加熱ユニット３０が介在されている。
加熱ユニット３０は、バーナ装置３１とミキサ３７とを備えている。前記バーナ装置３１は、内部に燃焼空間を形成した燃焼室３２と、その燃焼室３２の上流部に位置するバーナ３３とを備えている。バーナ３３は、燃料としてのＡ重油を燃焼室３２内において燃焼させる。燃焼室３２には燃焼空気供給管路３４が接続され、外気がブロワ３５によりこの燃焼空気供給管路３４を介して燃焼室３２に燃焼用空気として供給される。なお、燃焼室３２内の燃焼温度は、その燃焼温度の高い領域において１０００℃を超える温度となる。ミキサ３７は、第２管路１４中に介在されるとともに、燃焼室３２の開口部に接続され、燃焼室３２内の燃焼によって生じた燃焼ガスがこのミキサ３７の一次側に供給される。

【0025】

なお、バーナ３３の燃料はＡ重油に限らず、軽油，Ｂ重油，Ｃ重油のいずれかでもよく、あるいはガス燃料でもよい。
前記ミキサ３７の一次側には混合空気導入管路３６が接続され、前記ブロワ３５によりこの混合空気導入管路３６を介してミキサ３７の一次側に外気（空気）が直接導入される。この混合空気導入管路３６は、前記燃焼室３２の外壁の外側を通るように配置されている。混合空気導入管路３６とブロワ３５とにより外気導入手段が構成されている。そして、前記燃焼室３２からの燃焼ガスと、混合空気導入管路３６からの外気とがミキサ３７において混合されて、加熱ガスとしてミキサ３７の二次側から第２管路１４内に供給される。

【0026】

前記バーナ装置３１及びミキサ３７に加えて前記燃焼空気供給管路３４及び混合空気導入管路３６は、前記加熱ユニット３０を構成している。
前記燃焼空気供給管路３４及び混合空気導入管路３６には、それぞれ同管路３４，３６を開閉するとともに、同管路３４，３６の開度を調節するための開度調節バルブ３８，３９が設けられている。

【0027】

前記第２管路１４における供給ノズル２２の上流側には、温度センサ４１が設けられている。
図２に示す制御装置４５は、前記温度センサ４１によって検出された温度やあらかじめ設定されたプログラムなどに基づいて、前記各バルブ１７〜２０，３８，３９、ポンプ２３の各アクチュエータ（図示しない）動作を制御する。なお、この図２においては、後述の他の実施形態におけるセンサ４２、バルブ４８，５３，５５，５９及びファン５２などの電気部品もあわせて図示されている。

【0028】

次に、以上のように構成された第１実施形態の作用を説明する。
エンジン１１の運転時において、第１管路１３の上流側バルブ１７および下流側バルブ１８が開放されるとともに、第２管路１４の上流側バルブ１９および下流側バルブ２０が閉鎖された状態においては、エンジン１１の排ガスが第１管路１３を通って排ガスエコノマイザ１６に至る。そして、その排ガスエコノマイザ１６において排ガスの排熱が回収されて、外部に排出される。

【0029】

また、第２管路１４の上流側バルブ１９および下流側バルブ２０が開放された状態においては、排ガスが第２管路１４内を流れる。これと同時に、供給ノズル２２からその下流側の触媒２１に対して還元剤が噴霧される。このため、触媒２１において、還元反応が発現されて、排ガス中のNOxが窒素と水分に分解され、排ガスが浄化される。浄化された排ガスは、前記と同様に、排ガスエコノマイザ１６に至り、排熱が回収されて、外部に排出される。

【0030】

このとき、加熱ユニット３０のバーナ装置３１を燃焼動作させることができる。このため、ブロワ３５によって燃焼空気供給管路３４を介して燃焼室３２に送られた外気が燃焼によって加熱されて、燃焼ガスがミキサ３７に送られる。これと同時に、ブロワ３５によって混合空気導入管路３６を介して外気がミキサ３７に送られる。このため、ミキサ３７において、燃焼ガスと外気とが混合されて、高温の加熱ガスが生成され、ミキサ３７の二次側からこの加熱ガスが第２管路１４内に供給される。

【0031】

つまり、排ガス温度が低い場合及び触媒２１の機能が低下している場合などに、加熱ユニット３０のバーナ装置３１の燃焼動作が行われる。これに対し、例えば、排ガスエコノマイザ１６において回収する排熱を一時的に高めるために、エンジン側の動作を制御して排ガス温度を上昇させることがあり、このような場合には、バーナ装置３１の動作が不要になって、同装置３１の動作が停止されることもあり得る。

【0032】

加熱ユニット３０のバーナ装置３１の燃焼動作が行われる場合、温度センサ４１からの温度検出に基づいて、触媒２１が分解有効温度となるように、前記混合ガスの温度が調整される。すなわち、温度センサ４１による検出信号が制御装置４５に入力され、その検出信号のレベルに応じて、制御装置４５は、バーナ３３を制御し、燃料流量を調整して燃焼室３２における燃焼度合いや、開度調節バルブ３８，３９の開度を調節する。このため、触媒２１を分解有効温度にするための温度レベルの加熱ガスがミキサ３７において形成されて、第２管路１４内に供給される。その結果、触媒２１が分解有効温度に維持される。従って、エンジン１１の運転にともなって生じる排ガスに対して還元反応が適切に発現されて、排ガスが浄化される。

【0033】

以下に、実施形態の作用をさらに詳細に説明する。
エンジン１１の始動時であって、排ガスの温度が低く、触媒２１が前記分解有効温度に達しない場合は、還元反応が充分に行なわれず、窒素酸化物が十分に分解されないおそれがある。このような場合は、触媒２１に対する予熱付与動作が実行される。

【0034】

エンジン１１の停止時における触媒２１の予熱においては、温度センサ４１からの温度検出に基づいて、第１管路１３の上流側バルブ１７及び下流側バルブ１８が閉鎖される。また、第２管路１４の上流側バルブ１９が閉鎖されるとともに、下流側バルブ２０が開放される。この状態において、燃焼空気供給管路３４の開度調節バルブ３８及び混合空気導入管路３６の開度調節バルブ３９が適度な開放状態になって、加熱ユニット３０のバーナ装置３１が燃焼動作される。このため、ブロワ３５によって燃焼空気供給管路３４を介して燃焼室３２に送られた外気（空気）と燃料とが混合して火炎が形成され、高温の燃焼ガスがミキサ３７に送られる。これと同時に、ブロワ３５によって混合空気導入管路３６を介して外気が直接ミキサ３７に送られる。このため、ミキサ３７において、燃焼ガスと外気とが混合されて、ミキサ３７の二次側から所要温度の高温の混合ガスである加熱ガスが第２管路１４内に供給される。このとき、供給ノズル２２からの還元剤の噴霧は実行されない。

【0035】

そして、加熱ガスの供給においては、温度センサ４１からの温度検出に基づいて、触媒２１が分解有効温度となるように、前記加熱ガスの温度が調整される。そのために、温度センサ４１による検出信号が制御装置４５に入力され、その検出信号のレベルに応じて、制御装置４５は、バーナ３３を制御して燃焼室３２における燃料流量や開度調節バルブ３８，３９の開度を調節する。このため、触媒２１が分解有効温度となる温度レベルの加熱ガスがミキサ３７において形成されて、第２管路１４内に供給される。その結果、触媒２１が分解有効温度に昇温され、排ガスの浄化が適切に行なわれる状態となる。

【0036】

エンジン１１の始動時などのエンジン運転時における触媒２１の予熱動作においては、第１管路１３の上流側開閉バルブ１７及び下流側開閉バルブ１８を開放状態にする。また、第２管路１４の上流側バルブ１９の開度を全開と全閉との間の適度な中間開度，例えば２０〜３０パーセントの開度に、下流側バルブ２０を開放状態にする。

【0037】

この状態において、エンジン１１を運転すると、排ガスの大部分が第１管路１３内を流れ、残りの部分が第２管路１４内を流れる。そして、この状態において、前記のようにバーナ装置３１を燃焼動作させるとともに、混合空気導入管路３６から外気を導入して、混合ガスを第２管路１４に供給する。この場合は、エンジン１１からの排ガスが第２管路１４内を流れるため、混合空気導入管路３６から導入される外気の量を少なくできる。このため、燃焼室３２内における燃焼量を少なくできて、予熱のための燃料消費量を低減することができる。

【0038】

そして、エンジン１１の継続運転などによって、触媒２１が分解有効温度に達した場合には、加熱ユニット３０の動作が停止される。
エンジン１１の長期間の運転により、供給ノズル２２から触媒２１に対して還元剤を長時間にわたって供給すると、析出された酸性硫安などの不純物が触媒２１上に少しずつ付着していくことで、触媒２１の表面が不純物によって覆われることがある。特に、バーナ装置３１を燃焼動作させないで、脱硝操作を行った場合には、不純物の付着により触媒２１の脱硝効率が徐々に低下する。従って、このような場合は、以下のように、加熱ユニット３０の動作によって触媒２１上の不純物を分解させて、触媒２１の機能を再生させることができる。

【0039】

すなわち、第２管路１４の上流側バルブ１９を閉鎖するとともに、下流側バルブ２０を開放状態にして、バーナ装置３１を燃焼動作させるとともに、混合空気導入管路３６から外気を導入して、第２管路１４に加熱ガスを供給する。このとき、触媒２１が排ガスの浄化時の分解有効温度よりも高い温度，例えば３５０〜３８０℃となるように、バーナ３３における燃料流量や、燃焼空気供給管路３４及び混合空気導入管路３６の開度調節バルブ３８，３９の開度が調節される。このようにすれば、第２管路１４内に高温の加熱ガスが送り込まれ、その加熱ガスによって触媒２１上の酸性硫安やSOFなどの不純物を熱分解させて、触媒２１をクリーニングして再生でき、触媒２１による排ガス浄化機能を回復させることができる。

【0040】

また、触媒２１上の不純物の分解は、エンジン１１の運転時にも行うことができる。この場合は、第２管路１４の上流側バルブ１９の開度を中間開度、例えば２０〜３０パーセント程度の開度にするとともに、他のバルブ１７，１８，２０を開放状態にする。この状態において、エンジン１１を運転すると、排ガスの大部分が第１管路１３内を流れ、残りの部分が第２管路１４内を流れる。そして、このとき、バーナ装置３１を燃焼動作させるとともに、混合空気導入管路３６を介して外気を導入することにより、触媒２１に対して不純物の分解に適した分解有効温度の加熱ガスを流すことができ、触媒２１を再生させることができる。この場合には、触媒２１は、不純物の分解に適した分解有効温度、例えば３５０〜３８０℃まで加熱ガスによって加熱されているため、排ガス中に含まれる燃料油由来および潤滑油由来のSOFは、十分蒸発して気体の状態になる。従って、SOFは、PMに固着することはなく、そのPMによる触媒２１の表面への付着を防止することができる。

【0041】

なお、何らかの原因によって、第２管路１４内の排ガスの温度が異常に上昇した場合は、バーナ装置３１を動作させることなく、混合空気導入管路３６から第２管路１４内に低温の外気を導入することにより、第２管路１４内の温度を下げることができて、触媒２１などの機器がダメージを受けることを回避できる。

【0042】

従って、第１実施形態においては、以下の効果がある。
（１）エンジン１１の停止時であっても、あるいはエンジン１１からの排ガスの温度が低い状態であっても、バーナ装置３１を燃焼動作させるとともに、混合空気導入管路３６から外気を導入することにより、加熱ガスにより、触媒２１の温度を触媒機能が発揮される分解有効温度に昇温できる。従って、排ガス中のNOxを少なくすることができて、排ガスを適切に浄化できる。

【0043】

（２）エンジン１１の起動時における触媒２１の予熱や再生のために、第２管路１４から排ガスの一部を外気に混ぜて、加熱ガスとすることにより、燃料の消費を低減することができる。

【0044】

（３）エンジン１１の停止中の場合や、エンジン１１の運転中であっても排ガス温度が低い場合、あるいは、通常のエンジン運転の場合であっても、バーナ装置３１を燃焼動作させることにより、触媒２１に対して排ガスより高温の加熱ガスを供給できる。このため、触媒２１に付着した不純物を熱分解させることができて、触媒２１の機能の再生を実行できる。

【0045】

（４）バーナ装置３１からの燃焼ガスと混合空気導入管路３６からの外気をミキサ３７によって混合することができる。従って、温度分布にムラのない加熱ガスを第２管路１４内に供給できて、触媒２１の機能を良好に維持できる。

【0046】

（５）燃焼室３２の外側の混合空気導入管路３６内を流れる外気によって、燃焼室３２の外壁を冷却できるため、燃焼室３２の過熱を回避できて、燃焼室３２やその周辺機器の耐久性を向上できる。

【0047】

（６）排ガスの温度が異常上昇した場合には、混合空気導入管路３６から導入した外気により、排ガスをただちに温度低下させて、排ガス温度の異常上昇を回避して機器のダメージなどを回避できる。

【0048】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。この第２実施形態以降の各実施形態及び変更例においては、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

【0049】

第２実施形態においては、図１に示す前記第１実施形態の構成に対して以下の構成を付加したものである。
図３に示すように、第２管路１４において触媒２１と下流側バルブ２０との間の部分から還流管路５１が分岐されている。そして、この還流管路５１は、前記混合空気導入管路３６における開度調節バルブ３８の下流側に接続されている。還流管路５１には、図２に示すファン５２と開閉バルブ５３とが設けられている。

【0050】

そして、エンジン１１の運転時において、還流管路５１の開閉バルブ５３が開放された状態であって、ファン５２が作動されることにより、触媒２１の下流側の前記加熱ガスを含む排ガスの一部を還流管路５１からミキサ３７の一次側に送ることができる。なお、ファン５２の停止時において、そのファン５２が還流管路５１内のガスの流れをブロック可能であれば、開閉バルブ５３は、必ずしも必要ではない。

【0051】

従って、第２実施形態においては、排ガスは触媒２１を通過することにより、ある程度の温度低下が生じているものの、還流管路５１から、外気より高温（通常は２００〜２５０℃程度）の排ガスの一部を回収して、触媒２１の上流側に供給できる。このため、燃焼室３２内の燃焼量を少なくできて、燃費を低減できる。

【0052】

また、第２管路１４の上流側バルブ１９を閉鎖するとともに、下流側バルブ２０を開放して、加熱ユニット３０を燃焼動作させるとともに、混合空気導入管路３６から外気を導入すれば、前記分解有効温度より高温に加熱された加熱ガスが触媒２１の再生のために触媒２１側に供給される。そして、触媒を２１を通過した加熱ガスの一部を還流管路５１を介して加熱ユニット３０に還流させて、触媒２１の再生に供することができる。

【0053】

従って、第２実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、以下の効果がある。
（７）触媒２１の下流側のガスの一部を触媒２１の上流側の第２管路１４内に還流させて、触媒２１の昇温用に供することができる。このため、混合空気導入管路３６から導入される外気の量を少なくできて、バーナ装置３１における燃焼量を少なくできる。従って、触媒２１の昇温及び温度維持に要する燃費を少なくできる。

【0054】

（８）触媒２１の再生において、その再生に利用された高温のガスの一部を触媒２１の上流側に還流させて、再度触媒２１の再生に再利用できるため、触媒２１の再生に要する燃費を少なくできる。

【0055】

(第３実施形態)
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
第３実施形態は、図３に示す前記第２実施形態の構成に対して以下の構成を付加したものである。

【0056】

図４に示すように、第３実施形態においては、合流管路１５に図２に示す温度センサ４２が設けられている。また、ミキサ３７からバイパス管路５４が分岐されており、このバイパス管路５４は合流管路１５に接続されている。このバイパス管路５４内には図２に示す開閉バルブ５５が設けられている。

【0057】

そして、温度センサ４２によって検出された排ガスの温度が低い場合にバイパス管路５４の開閉バルブ５５が開放される。この開閉バルブ５５の開放時には、ミキサ３７からの高温の混合ガスである加熱ガスがバイパス管路５４を経て合流管路１５に供給される。この場合、バイパス管路５４に供給される加熱ガスの温度は、ミキサ３７から第２管路１４内に供給される加熱ガスの温度と同等またはそれ以上の温度に設定される。そして、そのバイパス流は合流管路１５において排ガスと混合されて、排ガスより高温のガスとして排ガスエコノマイザ１６に供給される。

【0058】

従って、尿素またはアンモニアスリップによるNH₃及び排ガス中に含まれる硫酸ガスSO₂，SO₃と水分との反応によって析出した酸性硫安を排ガスエコノマイザ１６上において熱分解することができる。また、合流管路１５においてPMに対する燃料由来または潤滑油由来のSOFの固着を防止できるので、排ガスエコノマイザ１６におけるPMなどの付着を防止できる。

【0059】

なお、エンジン１１の停止時や、排ガスが第１管路１３内を流れる場合においても、第２管路１４の上流側バルブ１９及び下流側バルブ２０を閉鎖することにより、酸性硫安などの不純物を分解可能な温度の加熱ガスをバイパス管路５４を介して排ガスエコノマイザ１６に供給することができる。この場合は、加熱ガスは、排ガスエコノマイザ１６上の不純物を分解するだけの量でよいため、バーナ装置３１における燃焼量を少なくできる。

【0060】

従って、第３実施形態においては、第２実施形態の効果に加えて、以下の効果がある。
（９）加熱ユニット３０を燃焼動作させれば、エンジン１１の停止及び運転に関わらず、バイパス管路５４を介してミキサ３７からの高温の加熱ガスが合流管路１５に供給される。このため、排ガスエコノマイザ１６の伝熱管の外周面に酸性硫安などの不純物が付着したとしても、その不純物を熱分解できる。また、バイパス管路５４からの高温の加熱ガスにより、排ガス中のPMに対するSOFの固着を防止することも可能になるので、PMなどによる不純物の排ガスエコノマイザ１６上における析出を防ぐことができる。従って、排ガスエコノマイザ１６の流路抵抗を低減させるとともに、熱回収機能の低下を有効に防止することも可能になる。

【0061】

（１０）エンジン１１からの排ガス温度が低く、排ガスエコノマイザ１６における排熱回収機能が低下する場合には、加熱ユニット３０を燃焼作動させて、いわば追い焚きすることによって、前記排熱回収機能を回復させることが可能となる。

【0062】

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
第４実施形態においては、図１に示す前記第１実施形態の構成に対して以下の構成を加えたものである。

【0063】

図５に示すように、第２管路１４における上流側開閉バルブ１９の下流側の部分がバーナ装置３１の燃焼室３２の燃焼空間に接続されている。前記燃焼室３２は円筒状に形成され、バーナ３３はその一端部に配置されている。そして、第２管路１４は、燃焼室３２の他端部において燃焼室３２の軸線と略直交する方向を指向するようにこの燃焼室３２に接続されている。従って、第２管路１４内の排ガスは燃焼室３２の前記他端部を燃焼ガス流と交差する方向に流れる。

【0064】

混合空気導入管路３６は、燃焼室３２の外壁３２１の外側に配置され、外気によって燃焼室３２が冷却されるようになっている。
エンジン１１の運転時には、排ガスが燃焼室３２内に送り込まれて、燃焼室３２内においてその排ガスが燃焼作用を受ける。

【0065】

従って、第４実施形態においては、第１実施形態の効果に加えて、以下の効果がある。
（１１）エンジン１１からの排ガスが燃焼室３２内に送り込まれ、排ガス中の未燃分を含むPM，SOFやCOが燃焼室３２内の先端部，つまり高温領域を通過するため、前記PM，SOF，COなどを適切に熱分解または燃焼させることができる。従って、PMなどの不純物が触媒２１や排ガスエコノマイザ１６の伝熱管に付着したり、前記不純物やCOなどが大気中に放出されたりすることを有効に抑制できる。

【0066】

（１２）第２管路１４の上流側からの排ガスが燃焼室３２内をその直径方向において短い距離で横切るようにして通過するため、排ガスの流通抵抗の増加を抑えることができて、エンジン１１の運転効率に関与する排ガスの流通効率を高くすることができる。その結果、エンジン１１の運転効率を向上させることができる。

【0067】

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態を説明する。
第５実施形態は、図５に示す第４実施形態の構成に対して以下の構成を付加したものである。

【0068】

図６に示すように、第２管路１４において、触媒２１と下流側バルブ２０との間の部分から図４に示す第３実施形態と同様な還流管路５１が分岐され、この還流管路５１は第２管路１４を介して燃焼室３２に接続されている。還流管路５１にはファン５２と開閉バルブ５３とが設けられている。そして、エンジン１１の運転時に、第２管路１４のバルブ１９，２０が開放される。この状態で還流管路５１のファン５２が動作されるとともに、バルブ５３が開放されることにより、触媒２１の部分を通過した酸性硫安などの不純物あるいはPM，SOFやCOを含む排ガスの一部が還流管路５１を介して燃焼室３２に送られて、燃焼室３２において熱分解または燃焼される。

【0069】

従って、第５実施形態においては、第４実施形態の効果に加えて、以下の効果がある。
（１３）触媒２１の部分を通過した酸性硫安、PM、燃料未燃分やSOFなどの不純物の一部が燃焼室３２において熱分解または燃焼されるため、排ガスエコノマイザ１６に達する酸性硫安やPMなどの量を少なくできて、排ガスエコノマイザ１６の効率低下を抑制できる。

【0070】

（１４）第２管路１４内の排ガスの一部を燃焼室３２内に還流させることができるため、燃焼室３２内における燃焼量を少なくできて、燃費を改善できる。
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態を説明する。

【0071】

第６実施形態は、図６に示す前記第５実施形態の構成に対して以下の構成を付加したものである。
図７に示すように、第６実施形態においては、図４に示す前記第３実施形態と同様に、ミキサ３７からバイパス管路５４が分岐され、そのバイパス管路５４は合流管路１５に接続されている。バイパス管路５４には、開閉バルブ５５が設けられている。合流管路１５には温度センサ４２が設けられている。

【0072】

従って、第６実施形態においては、以下の効果がある。
（１５）温度センサ４２による温度検出に基づいて、バイパス管路５４の開閉バルブ５５を開放することにより、排ガスエコノマイザ１６の上流側に高温の加熱ガスを供給できて、第３実施形態と同様に、排ガスエコノマイザ１６の伝熱管に対する不純物の付着を防止できる。

【0073】

（１６）第３実施形態と同様に、エンジン１１からの排ガス温度が低く、排ガスエコノマイザ１６における排熱回収機能が低下する場合には、加熱ユニット３０を燃焼作動させて、追い焚きすることによって、前記排熱回収機能を回復させることが可能となる。

【0074】

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態を説明する。
第７実施形態は、図６に示す第５実施形態に構成に対して以下の構成を付加したものである。

【0075】

図８に示すように、加熱ユニット３０にはミキサ３７の二次側にフィルタ４７が設けられている。このフィルタ４７は、カーボン微粒子や燃料未燃分、硫黄分などからなるPMなどの不純物を捕捉するためのものである。混合空気導入管路３６は、その一部がミキサ３７の一次側に連通するとともに、他の部分がミキサ３７及びフィルタ４７の外側面を通って第２管路１４に直接接続されている。

【0076】

また、第７実施形態においては、フィルタ４７内の温度がPMなどの不純物が分解または燃焼される高温となるように，例えば６００〜６５０℃となるように、燃料流量と混合空気導入管路３６からの外気の供給量が設定される。そして、フィルタ４７を通過した加熱ガスと混合空気導入管路３６からの外気との混合により、第２管路１４内の加熱ガスの温度が触媒２１の分解有効温度となるように調節される。

【0077】

従って、第７実施形態においては、フィルタ４７により、エンジン１１からの排ガスに含まれ、燃焼室３２において燃焼されなかったPMなどを捕捉して、燃焼室３２と外気との混合による加熱ガスによって分解または燃焼させることができる。

【0078】

第７実施形態においては、以下の効果がある。
（１７）フィルタ４７によってPMなどの不純物を捕捉して、その不純物を分解または燃焼させることができるため、触媒２１や排ガスエコノマイザ１６に付着する不純物の量を少なくすることができて、触媒２１や排ガスエコノマイザ１６の効率低下を抑えることができる。

【0079】

（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態について説明する。
第８実施形態は、エンジン１１が複数設けられたシステムであるとともに、図６に示す前記第５実施形態に対して以下の構成を付加したものである。

【0080】

図９に示すように、エンジン１１，第１管路１３，第２管路１４及び排ガスエコノマイザ１６よりなるエンジンユニット４９が構成され、そのエンジンユニット４９が複数並設されている。

【0081】

加熱ユニット３０は、複数のエンジンユニット４９によって共用された単一構成のものである。
そして、加熱ユニット３０のミキサ３７の二次側に共用室５０の一次側が接続され、その共用室５０の二次側が接続管路４６を介して各エンジンユニット４９の第２管路１４の上流側バルブ１９と触媒２１との間の部分に接続されている。共用室５０には、還元剤供給用のポンプ２３に接続された供給ノズル２２が設けられ、共用室５０内に還元剤が噴霧される。なお、第２管路１４内には供給ノズル２２は設けられていない。接続管路４６には、図２及び図９に示すように、バルブ４８が設けられている。

【0082】

各エンジンユニット４９の還流管路５１は、ファン５２と開閉バルブ５３との間の部分において集合されている。
従って、第８実施形態においては、共用室５０内において供給ノズル２２から噴霧された還元剤が接続管路４６を介して各エンジンユニット４９の触媒２１に供給される。また、各エンジンユニット４９の触媒２１の下流側の排ガスの一部が還流管路５１を介して燃焼室３２に供給される。

【0083】

このため、第８実施形態においては、以下の効果がある。
（１８）複数のエンジンユニット４９に対して単一の加熱ユニット３０を共用したため、エンジンユニット４９が複数であっても、全体の構成をコンパクト化できるとともに、全体構成の複雑化を避けることができる。

【0084】

（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態を説明する。
第９実施形態は、図１に示す第１実施形態に対して加熱ユニット３０の位置を変更したものである。

【0085】

図１０に示すように、第９実施形態においては、前記各実施形態とは異なり、第２管路１４には加熱ユニット３０は設けられておらず、合流管路１５に第１実施形態と同様な加熱ユニット３０が接続されている。このため、ミキサ３７の一次側が触媒２１の二次側に連通するとともに、同ミキサ３７の二次側が触媒２１を介することなく排ガスエコノマイザ１６の一次側に直接連通している。また、加熱ユニット３０の混合空気導入管路３６が合流管路１５を介してミキサ３７の一次側に連通している。

【0086】

従って、第９実施形態においては、エンジン１１の運転中はもちろんのこと、エンジン１１が停止していても、加熱ユニット３０からの加熱ガスにより、アンモニアスリップなどによって生じた排ガスエコノマイザ１６上の酸性硫安などの不純物を熱分解させることができる。

【0087】

従って、第９実施形態においては、以下の効果がある。
（１９）排ガスエコノマイザ１６の酸性硫安などの不純物をエンジン１１が停止中であっても加熱ユニット３０からの加熱ガスによって熱分解でき、排ガスエコノマイザ１６を高効率状態に維持できる。

【0088】

（２０）第３実施形態などと同様に、加熱ユニット３０を燃焼作動させて、追い焚きすることによって、排ガスエコノマイザ１６の排熱回収機能を回復させることが可能となる。特に、この第９実施形態においては、加熱ユニット３０が排ガスエコノマイザ１６に触媒２１を介することなく、近接配置されている。従って、排熱回収機能の回復がより確実になる。

【0089】

（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態を説明する。
第１０実施形態においては、図１０に示す第９実施形態の構成に対して以下の構成を付加したものである。

【0090】

図１１に示すように、第２管路１４において、上流側バルブ１９と温度センサ４１及び供給ノズル２２との間の部分には、前記ミキサ３７とは異なる別のミキサ５７が接続されている。加熱ユニット３０側のミキサ３７から分岐管路５８が分岐され、その分岐管路５８は前記別のミキサ５７の一次側に接続されている。図２及び図１１に示すように、分岐管路５８には開閉バルブ５９及びファン６０が設けられている。

【0091】

そして、開閉バルブ５９の開放時において、ミキサ３７から高温の加熱ガスが分岐管路５８を介して別のミキサ５７に供給されて、その加熱ガスが第２管路１４においてエンジン１１からの排ガスとミキシングされる。この加熱ガスであるミキシングガスの温度は、摂氏２８０〜３００℃程度である。そして、そのミキシングガスが加熱ガスとして供給ノズル２２及び触媒２１側に流れ、触媒２１が分解有効温度に維持される。

【0092】

また、触媒２１上に付着した不純物の量が多くなった場合は、低温の外気の割合を少なくして、分岐管路５８を介してさらに高温の加熱ガスを送ることにより、触媒２１上の不純物を熱分解できる。

【0093】

従って、第１０実施形態においては、前記第９実施形態の効果に加えて以下の効果がある。
（２１）高温のミキシングガスを加熱ガスとして触媒２１の上流側に供給して、排ガスとミキシングできるため、エンジン始動時などにおいて、排ガスが低温であっても、触媒２１に供給されるガスを昇温でき、触媒２１において適切な還元作用を得ることができる。また、さらに加熱ガスをミキサ３７から別のミキサ５７に送って触媒２１を昇温させることにより、触媒２１上の酸性硫安などの不純物を分解させることができる。

【0094】

（第１１実施形態）
次に、本発明の第１１実施形態を説明する。
図１２に示すように、第１１実施形態においては、図１０に示す第９実施形態の構成に対して、図５に示す第４実施形態の加熱ユニット３０を合流管路１５に接続したものである。このため、加熱ユニット３０のバーナ装置３１を燃焼動作させれば、エンジン１１の停止中であっても、排ガスエコノマイザ１６上の不純物を分解できる。

【0095】

従って、第１１実施形態においては、以下の効果がある。
（２２）排ガスに含まれるカーボン微粒子などよりなるPMなどの不純物やCOを燃焼室３２内において燃焼させることができるとともに、エンジン１１の運転・停止に関わらず排ガスエコノマイザ１６上の不純物を分解できる。

【0096】

（第１２実施形態）
次に、本発明の第１２実施形態について説明する。
図１３に示すように、第１２実施形態においては、図１２に示す前記第１１実施形態の構成に対して、以下の構成を付加したものである。すなわち、第１２実施形態においては、第１１実施形態の構成に対して、図１１に示す第１０実施形態と同様に、第２管路１４上に別のミキサ５７が設けられるとともに、ミキサ３７，５７間に開閉バルブ５９及びファン６０を有する分岐管路５８が接続されている。

【0097】

従って、第１２実施形態においては、以下の効果がある。
（２３）排ガス中のPMなど不純物やCOを燃焼室３２において燃焼でき、また、燃焼室３２からの燃焼ガスにより、触媒２１を再生できるとともに、排ガスエコノマイザ１６上の不純物を分解できる。

【0098】

（変更例）
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様で具体化することも可能である。

【0099】

・図１４に示すように、第２管路１４の上流側バルブ１９を、第２管路１４と混合空気導入管路３６との合流部よりも下流側に設けること。言い換えれば、上流側バルブ１９を混合空気導入管路３６内に設けること。従って、混合空気導入管路３６は、第２管路１４の一部を構成していることになる。このように構成しても、前記各実施形態と同様な作用を得ることができる。

【0100】

・例えば、第１実施形態において、２点鎖線で示すように、第２管路１４を、ミキサ３７を経ることなく、触媒２１の上流側に直結させること。このように構成した場合は、排ガスがミキサ３７の一次側には供給されず、加熱ガスがミキサ３７の二次側において排ガスに混合されて、第２管路１４内に供給される。

【0101】

・バーナ装置３１の燃焼室３２からの燃焼ガスと混合空気導入管路３６からの外気とを混合するためのミキサ３７を省略すること。この場合は、燃焼室３２の出口と混合空気導入管路３６とを合流させて、その合流部から延びる管路を十分に長くして、その管路を第２管路１４に接続する。このようにすれば、前記合流部から延びる管路内において燃焼ガスと外気とが適切に混合される。

【0102】

・図８に示す第７実施形態において、フィルタ４７の下流側にも別のミキサを設けて、そのミキサによってフィルタ４７からのガスと外気とを混合して第２管路１４に供給されるようにすること。

【0103】

・図８に示す第７実施形態以外の実施形態においても、ミキサ３７の下流側にカーボン微粒子などよりなるPMやSOFを捕捉するためのフィルタを設けること。
・前記各実施形態においては、上流側バルブ１９が第２管路１４を開閉する機能と、第２管路１４の開度を調節する機能との双方の機能を有する。これに対し、上流側バルブとして、第２管路１４を開閉するバルブと、第２管路１４の開度を調節するバルブとのそれぞれ単機能のバルブを設けること。

【0104】

（他の技術的思想）
前記各実施形態及び変更例から把握され、請求項に記載されていない技術的思想は以下のとおりである。

【0105】

（Ａ）前記加熱手段は、前記バーナ装置３１における燃焼ガスと、前記外気導入手段３６からの外気とを混合して、その混合によって発生された加熱ガスを前記排ガス経路１００に送るためのミキサ３７を有する請求項１または２に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【0106】

以上の構成においては、燃焼ガスと外気とをムラなく混合して排ガス経路に供給できる。
（Ｂ）前記加熱ユニット３０の上流側において、前記排ガス経路１００には、その排ガス経路１００を開閉するための開閉バルブ１９を備えた請求項１及び２、前記技術的思想（Ａ）項のうちのいずれか一項に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【0107】

以上の構成においては、前記開閉１９バルブの開放時には、混合空気を排ガス中に供給させることができるとともに、開閉バルブ１９の閉鎖時には、混合空気のみを排気経路に供給できる。

【0108】

（Ｃ）前記開閉バルブ１９は、前記排ガス経路１００の開度を調節可能である前記技術的思想（Ｂ）項に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。
以上の構成においては、排ガス経路１００に適量の排ガスを流すことができて、加熱ユニット３０のバーナ装置３１からの燃焼ガスを少なくして、バーナ装置３１における燃料消費量を少なくできる。

【0109】

（Ｄ）前記排ガス経路１００における脱硝触媒２１と前記排熱回収手段１６との間の部分と、前記外気導入手段３６との間に還流管路５１を設けるとともに、その還流管路５１に排ガス経路１００内の排ガスの一部を前記外気導入手段３６側に送るためのファン５２を設けた請求項１及び２、前記技術的思想（Ａ）項、（Ｂ）項のうちのいずれか一項に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【0110】

以上の構成においては、排ガスの一部を脱硝触媒２１に還流させることにより排ガスの温度を利用して脱硝触媒２１を昇温させることができるため、加熱ユニット３０のバーナ装置３１における燃費を低減できる。

【0111】

（Ｅ）前記排ガス経路１００に排熱回収手段１６を設けるとともに、前記ミキサ３７からバイパス管路５４を分岐し、そのバイパス管路５４を前記排熱回収手段１６の一次側に接続した前記技術的思想（Ａ）項に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【0112】

以上の構成においては、排熱回収手段１６をミキサ３７からの加熱ガスにより高温に出来るため、排熱回収手段１６における不純物を有効に分解できる。
（Ｆ）前記排ガス経路１００を前記バーナ装置３１の燃焼室３２に接続した請求項１及び２、前記技術的思想（Ａ）〜（Ｅ）のうちのいずれか一項に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【0113】

以上の構成においては、排ガス中の不純物やCOを燃焼室３２内において分解または燃焼させることができる。
（Ｇ）前記燃焼室３２を円筒状に形成し、バーナ３３を前記燃焼室３２の一端部に配置するとともに、前記排ガス経路１００の内燃機関１１側及び触媒２１側を前記燃焼室３２の他端部においてその燃焼室３２の軸線と交差する方向に向かって開口させた前記技術的思想（Ｆ）項に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【0114】

以上の構成においては、排ガスを燃焼室３２内において適切に加熱させることができるとともに、排ガスに対する流路抵抗を小さくできる。
（Ｈ）前記排ガス経路１００における脱硝触媒２１と前記排熱回収手段１６の部分と、前記外気導入手段３６との間に還流管路５１を設けるとともに、その還流管路５１内に排ガス経路１００内の排ガスを前記外気導入手段３６側に送るためのファン５２を設け、還流管路５１を前記排ガス管路１４の内燃機関側に接続した前記技術的思想（Ｅ）項に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【0115】

以上の構成においては、排ガスの熱を利用して触媒を昇温できる。
（Ｉ）前記ミキサ３７と前記排ガス経路１００との間に微粒子捕捉フィルタ４７が介在された前記技術的思想（Ａ）項に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【0116】

以上の構成においては、排ガス中の不純物を微粒子捕捉フィルタ４７で捕捉して、そのフィルタ４７上において分解させることができる。
（Ｊ）前記外気導入手段を構成する混合空気導入路３６を前記ミキサ３７の一次側に接続するとともに、その混合空気導入路３６を前記ミキサ３７及び微粒子捕捉フィルタ４７の外側を通って前記排ガス経路１００に接続した前記技術的思想（Ｉ）項に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【0117】

以上の構成においては、外気によってミキサ３７及びフィルタ４７を冷却できる。
（Ｋ）複数の排ガス経路１００を並設するとともに、前記加熱ユニット３０を複数の排ガス経路１００で共有化した請求項１または２に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【0118】

以上の構成においては、加熱ユニットを共有化したため、装置全体を小型化できるとともに、構成を簡素化できる。
（Ｌ）前記加熱ユニット３０が前記脱硝触媒２１と前記排熱回収手段１６との間の排ガス経路に設けられた前記技術的思想（Ｅ）項に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【0119】

以上の構成においては、排熱回収手段１６の温度を上昇させることができて、排熱回収手段１６上の不純物を分解できる。
（Ｍ）前記排ガス経路１００における前記脱硝触媒２１の上流側にミキサ５７を接続し、前記加熱ユニット３０のミキサ３７から分岐された分岐路５８が脱硝触媒２１の上流側のミキサ５７に接続された前記技術的思想（Ｌ）項に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【0120】

以上の構成においては、加熱ユニット３０のミキサ３７からの加熱ガスをミキサ５７に供給して、その加熱ガスによって脱硝触媒２１を昇温できる。
（Ｎ）前記排ガス経路１００を前記バーナ装置３１の燃焼室３２に接続した前記技術的思想（Ｍ）項に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【0121】

以上の構成においては、燃焼室３２において排ガス中の不純物やCOを燃焼または分解できる。
（Ｏ）前記燃焼室３２を円筒状に形成し、バーナ３３を前記燃焼室３２の一端部に配置するとともに、前記排ガス経路１００の内燃機関１１側及び脱硝触媒２１側を前記燃焼室３２の他端部においてその燃焼室３２の軸線と交差する方向に向かって開口させた前記技術的思想（Ｎ）項に記載の内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置。

【0122】

以上の構成においては、排ガス中の不純物やCOを効率よく分解または燃焼させることができる。
（Ｐ）請求項１または２に記載の内燃機関１１の脱硝装置用の加熱ガス発生装置において、前記内燃機関１１の運転時において前記バーナ装置３１を作動させて、前記脱硝触媒２１を予熱または再生させる内燃機関の脱硝装置用の加熱ガス発生装置の運転方法。

【0123】

従って、例えば内燃機関１１の起動時において、脱硝触媒２１を予熱または再生させることができる。

【符号の説明】

【0124】

１１…内燃機関としてのエンジン、１２…共通管路、１３…第１管路、１４…第２管路、１６…排熱回収手段としての排ガスエコノマイザ、１９…上流側開閉バルブ、２１…脱硝触媒、２２…供給ノズル、３０…加熱ユニット、３１…バーナ装置、３５…外気導入手段としてのブロワ、３６…外気導入手段としての混合空気導入管路、４５…制御装置、１００…排ガス経路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】