(57)【要約】【課題】適切に洗浄された排気ガスによってＥＧＲを行う内燃機関を備えた船舶を提供する。【解決手段】船舶推進用のエンジン本体３と、エンジン本体３からの排気ガスによって駆動されるタービン５ａ及びコンプレッサ５ｂを有する過給機５と、タービン５ａからの排気ガスが導かれる第２排気経路Ｌ２と、エコノマイザ２１の上流側の第２排気経路Ｌ２の分岐点１７から分岐され、排気ガスの一部をコンプレッサ５ａの上流側に導くＥＧＲ経路Ｌ３と、ＥＧＲ経路Ｌ３に設けられたベンチュリスクラバ２５を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶推進用の内燃機関本体と、
該内燃機関本体からの排気ガスによって駆動されるタービン、及び、該タービンに連結されるとともに吸気を圧縮するコンプレッサを有する過給機と、
前記内燃機関本体からの排気ガスが導かれる排気ガス経路と、
前記排気ガス経路の分岐点から分岐され、排気ガスの一部を前記内燃機関本体の吸気経路に導くＥＧＲ経路と、
該ＥＧＲ経路に設けられ、ベンチュリスクラバとされたＥＧＲ排気ガス洗浄装置と、
を備えていることを特徴とする船舶。
【請求項２】
前記タービンと前記分岐点の間、及び、前記分岐点と前記ＥＧＲ排気ガス洗浄装置との間には、排気ガス中の硫黄酸化物を除去するための排気ガス洗浄装置が設けられていないことを特徴とする請求項１に記載の船舶。
【請求項３】
前記排気ガス経路には、排気ガスから熱を回収する排熱回収装置が設けられ、
前記ＥＧＲ経路は、該排熱回収装置の上流側から分岐されていることを特徴とする請求項１または２に記載の船舶。
【請求項４】
前記排気ガス経路に設けられ、排気ガスから熱を回収する排熱回収装置と、
前記排気ガス経路に設けられ、排気ガス中の硫黄酸化物を除去するための排気ガス洗浄装置と、
を備え、
前記ＥＧＲ経路は、前記排熱回収装置および前記排気ガス洗浄装置の下流側から分岐されることを特徴とする請求項１に記載の船舶。
【請求項５】
前記排気ガス洗浄装置は、水を散布するスクラバとされ、
前記排気ガス洗浄装置および前記ＥＧＲ排気ガス洗浄装置からの排水を処理する共通の排水処理装置を備えていることを特徴とする請求項４に記載の船舶。
【請求項６】
前記ＥＧＲ経路は、前記コンプレッサの上流側に導かれることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の船舶。
【請求項７】
前記コンプレッサの下流には、該コンプレッサによって圧縮された圧縮空気を冷却する空気冷却器が設けられ、
前記ＥＧＲ経路は、前記コンプレッサの下流側でかつ前記空気冷却器の上流側に導かれることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の船舶。
【請求項８】
前記コンプレッサの下流には、該コンプレッサによって圧縮された圧縮空気を冷却する空気冷却器が設けられ、
前記ＥＧＲ経路は、前記空気冷却器の下流側に導かれることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスを洗浄する排気ガス洗浄装置を備えるとともにＥＧＲを行う内燃機関を備えた船舶に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、環境への配慮から、船舶の推進用として搭載されたエンジン（内燃機関）から排出される排気ガスに対する規制が強化されつつある。
排気ガス中に含まれる窒素酸化物（NOx）を低減するために、排気ガスの一部をエンジン本体の給気側に戻すＥＧＲ（排気再循環；Exhaust Gas Recirculation）が行われている（下記特許文献１参照）。同文献に開示されたＥＧＲは、過給機のタービンに流入する前の高圧とされた排気ガスを再循環する方式のもので、高圧ＥＧＲと称されている。
【０００３】
これに対して、特許文献２に開示されたＥＧＲは、過給機タービンを通過して減圧された後の排気ガスを再循環する方式のもので、低圧ＥＧＲと称されている。同文献では、排気ガス中のＳＯｘ（窒素酸化物）やＰＭ（粒子状物質）を除去するために排気ガス洗浄装置が設けられている。排気ガス中のＳＯｘに対する規制についても今後は更に強化されることが予想され、同文献に記載されているように、スクラバ等の排気ガス洗浄装置を設置することが検討されている。
また、特許文献３に記載されているように、ＳＯｘだけでなくＰＭをも除去する排気ガス洗浄装置として、ベンチュリスクラバおよび脱硫吸収塔を備えた湿式二段排煙脱硫装置が知られている。
また、非特許文献１に記載されているように、排気ガスを洗浄する湿式捕集装置として種々の形式ものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１７２６４７号公報
【特許文献２】特開２０１２−０４７０５６号公報
【特許文献３】特開２００９−２４０９０８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】狩野  武，「粉体粒子の挙動−理論と実際−」，産業技術センター，１９７７年，ｐ．３７１−３７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２では、過給機タービンの出口直後の排気ガスではなく、過給機タービンからさらにエコノマイザおよび排気ガス洗浄装置を通過した後の排気ガスを再循環させている。これにより、ＥＧＲを行うか否かに関わらずエコノマイザおよび排気ガス洗浄装置を通過するので、エコノマイザによる排熱回収が無駄なく行われ、かつＥＧＲ率に応じて排気ガス洗浄装置を制御する必要がないという点で優れている。
そして、特許文献２に記載の構成は、排気ガス洗浄装置によりＳＯｘやＰＭが十分に除去されているので、ＥＧＲを行う排気ガスの性状としては問題がなく、排気ガスを再循環する際に更に洗浄装置を設置する必要は無いと考えられていた。
【０００７】
また、特許文献３の湿式二段排煙脱硫装置では、ベンチュリスクラバが主にPMの主成分である煤塵の除去を行い、脱硫吸収塔が主にＳＯｘの除去を行う。しかし、湿式二段排煙脱硫装置は、ベンチュリのスロート部でガス流速を大きくする必要があるため圧力損失が大きく、内燃機関の過給機タービン出口の下流のような低圧ラインに設ける場合は脱硫装置後に排出用のブロアが必須となってしまう。したがって、仮に、特許文献３の湿式二段排煙脱硫装置を特許文献２に適用した場合、内燃機関から排出される全ての排気ガス（湿式二段排煙脱硫装置を通過した後にＥＧＲ経路に流入する排気ガスを含む）がベンチュリスクラバを通るため、全排気ガスを流すための大容量のブロアが必要となってしまうという問題が生じる。
また、脱硫吸収塔に加えてベンチュリスクラバを設けるため、装置サイズも大きく、船舶の煙突サイズが大きくなるという問題も生じ、さらに船舶としての設計を変更せざるを得ないという問題も生じる。
【０００８】
また、非特許文献１に示されているように各種の湿式捕集装置（排気ガス洗浄装置）が種々知られているが、理論的にも現実的にもＳＯｘとＰＭをともに除去できる装置の存在は知られていなかった。
特に、例えばＳＯｘ除去率［排気ガス洗浄装置の入口における排気ガス中のＳＯｘ量に対する出口における排気ガス中のＳＯｘ量の百分率］が９５％以上といったようにＳＯｘの十分な除去が求められる場合には、排気ガス洗浄装置を流れる吸収液（例えば、水、海水等やこれらの水溶液）とＳＯｘを含む排気ガスの接触時間を長くすることでＳＯｘが液体に溶け込む時間を確保する必要があると考えられていたため、充填塔式スクラバ（特許文献３の脱硫吸収塔）が必要であると一般的に考えられていた。
一方、ベンチュリスクラバは、ベンチュリによって排気ガスの流速を増させる方式のため、液体とＳＯｘの接触時間を十分に確保できず、ＳＯｘを効率的に除去することができないと考えられていた。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ＳＯｘだけでなくＰＭ等の不純物をも確実に除去された排気ガスによってＥＧＲを行うことができる内燃機関を備えた船舶を提供することを目的とする。
また、排気ガス洗浄装置の設置スペースを可及的に削減できる内燃機関を備えた船舶を提供することを目的とする。
また、排気ガスを強制送風するためのブロア容量を可及的に低減できる内燃機関を備えた船舶を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の船舶は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる船舶は、船舶推進用の内燃機関本体と、該内燃機関本体からの排気ガスによって駆動されるタービン、及び、該タービンに連結されるとともに吸気を圧縮するコンプレッサを有する過給機と、前記内燃機関本体からの排気ガスが導かれる排気ガス経路と、前記排気ガス経路の分岐点から分岐され、排気ガスの一部を前記内燃機関本体の吸気経路に導くＥＧＲ経路と、該ＥＧＲ経路に設けられ、ベンチュリスクラバとされたＥＧＲ排気ガス洗浄装置とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
発明者等が鋭意検討した結果、ベンチュリスクラバはＰＭ等の不純物だけでなくＳＯｘを除去する性能を有していることを見出した。そこで、ＥＧＲ経路に設けられるＥＧＲ排気ガス洗浄装置としてベンチュリスクラバを採用することとした。これにより、ＥＧＲ運転時にＥＧＲ経路にてＰＭ等の不純物だけでなくＳＯｘをも除去できる。
ＥＧＲ経路にベンチュリスクラバを設けることとしたので、ベンチュリスクラバによって生じる圧力損失を補う場合であってもＥＧＲ経路を流れる排気ガス量に応じた容量のＥＧＲブロアを設ければ足り、内燃機関本体から排出される排気ガスの全量に対してブロアを設ける場合に比べてブロア容量を低減することができる。
また、ベンチュリスクラバは、脱硫吸収塔といった一般のスクラバに比べてサイズが小さいので、設置スペースを可及的に削減することができる。また、ベンチュリスクラバを内燃機関本体の付属設備として内燃機関本体上に設置することができ、より一層コンパクトにすることができるとともに、船舶としての内燃機関本体の設置場所の設計を変更しなくて良いというメリットがある。
なお、ＥＧＲ経路は、過給機のタービンの上流側から分岐してよく（高圧ＥＧＲ）、過給機のタービンの下流側から分岐してもよい（低圧ＥＧＲ）。
【００１２】
さらに、本発明の船舶では、前記タービンと前記分岐点の間、及び、前記分岐点と前記ＥＧＲ排気ガス洗浄装置との間には、排気ガス中の硫黄酸化物を除去するための排気ガス洗浄装置が設けられていないことを特徴とする。
【００１３】
前記タービンと分岐点の間、及び、分岐点とＥＧＲ排気ガス洗浄装置との間、すなわちＥＧＲ排気ガス洗浄装置の上流側に、硫黄酸化物を除去するための脱硫吸収塔といった排気ガス洗浄装置が設けられていないので、設置スペースを削減することができる。
また、ＥＧＲ排気ガス洗浄装置の上流側に限らず、分岐点よりも下流側の排気ガス経路にも排気ガス洗浄装置を設けないこととしても良い。分岐点よりも下流側の排気ガス経路に排気ガス洗浄装置が設けられていなくても、ＥＧＲ経路に設けたベンチュリスクラバにてＳＯｘを除去できるので、再循環される排気ガスによって内燃機関本体の吸気経路において、低温部で硫酸となって凝縮することによる、いわゆる硫酸露点腐食を生じることがない。
【００１４】
さらに、本発明の船舶では、前記排気ガス経路には、排気ガスから熱を回収する排熱回収装置が設けられ、前記ＥＧＲ経路は、該排熱回収装置の上流側から分岐されていることを特徴とする。
【００１５】
排熱回収装置の上流側からＥＧＲ経路を分岐することとしたので、船舶の煙突近傍に配置している排熱回収装置の下流側から分岐する場合に比べて、配管の圧損を低減できるため、排気ガスの圧力を高く保ったままベンチュリスクラバとされたＥＧＲ排気ガス洗浄装置に排気ガスを導くことができる。これにより、ＥＧＲブロアの負荷を低減させることができ、ベンチュリスクラバを効率的に作動させることができる。また、内燃機関本体付近から分岐することができるため、ＥＧＲ経路の配管長さを大幅に短くでき、より一層コンパクトにすることができる。
【００１６】
さらに、本発明の船舶では、前記排気ガス経路に設けられ、排気ガスから熱を回収する排熱回収装置と、前記排気ガス経路であり、かつ前記排熱回収装置の下流に設けられ、排気ガス中の硫黄酸化物を除去するための排気ガス洗浄装置とを備え、前記ＥＧＲ経路は、前記排熱回収装置および前記排気ガス洗浄装置の下流側から分岐されることを特徴とする。
【００１７】
排気ガス経路に設けられた排気ガス洗浄装置に加えて、さらにＥＧＲ経路にＥＧＲ排気ガス洗浄装置を設けることとした。これにより、排気ガス洗浄装置にて十分に除去されていない煤塵を主成分としたＰＭ等の不純物およびＳＯｘをＥＧＲ排気ガス洗浄装置にて確実に除去することができる。本構成においては排気ガス洗浄装置でＳＯｘが除去されたのちにＥＧＲ排気ガス洗浄装置を通過するため、ＳＯｘ除去効果をさらに高めることができる。
また、ＥＧＲ排気ガス洗浄装置は、大部分のＳＯｘが除去された後の排気ガス中のＰＭ等の不純物を除去することを主目的としているので、さらに小型化が可能となり内燃機関本体上に設置することができ、また装置に付随するユーティリティの低減が可能となる。
なお、排気ガス洗浄装置としては、典型的には、脱硫吸収塔が挙げられる。
【００１８】
さらに、本発明の船舶では、前記排気ガス洗浄装置は、水を散布するスクラバとされ、
前記排気ガス洗浄装置および前記ＥＧＲ排気ガス洗浄装置からの排水を処理する共通の排水処理装置を備えていることを特徴とする。
【００１９】
スクラバとされた排気ガス処理装置およびベンチュリスクラバとされたＥＧＲ排気ガス処理装置からの排水を共通の排水処理装置で処理することとした。これにより、排水処理装置の設置スペースを省略でき効率的に排水処理を行うことができる。
【００２０】
さらに、本発明の船舶では、前記ＥＧＲ経路は、前記コンプレッサの上流側に導かれることとしてもよい。または、前記ＥＧＲ経路は、前記コンプレッサの下流側でかつ前記空気冷却器の上流側に導かれることとしてもよい。または、前記ＥＧＲ経路は、前記空気冷却器の下流側に導かれることとしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
ＥＧＲ経路に設けられるＥＧＲ排気ガス洗浄装置としてベンチュリスクラバを採用することとしたので、ＥＧＲ運転時にＥＧＲ経路にてＰＭ等の不純物だけでなくＳＯｘをも十分に除去できる。これにより、過給機のコンプレッサや内燃機関本体に悪影響を及ぼすことがない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の船舶の第１実施形態を示した概略構成図である。
【図２】本発明の船舶の第２実施形態を示した概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１実施形態］
以下に、本発明にかかる第１実施形態について、図１を参照して説明する。
図１には、船舶に設けられたディーゼルエンジン（内燃機関）１まわりの概略構成が示されている。
ディーゼルエンジン１は、船舶推進用の主機とされたディーゼルエンジン本体（以下、単に「エンジン本体」という。）３と、エンジン本体３からの排気ガスによって駆動される過給機５と、過給機５から導かれた排気ガスの一部がエンジン本体３へ再循環されて低圧ＥＧＲを行うＥＧＲシステム７とを備えている。
【００２４】
エンジン本体３は、舶用２サイクルディーゼルエンジンとされており、例えば下方から給気して上方へ排気するように１方向に掃気されるユニフロー型が採用されている。エンジン本体３からの出力は、図示しないプロペラ軸を介してスクリュープロペラに直接的に接続されている。
エンジン本体３の各気筒のシリンダ部９（図１では例示として４気筒のみを示している。）の排気ポートは排気ガス集合管としての排気静圧管１１に接続されている。排気静圧管１１は、第１排気経路Ｌ１を介して、過給機５のタービン５ａの入口側と接続されている。
【００２５】
一方、各シリンダ部９の掃気ポートは掃気トランク１３に接続されており、掃気トランク１３は、掃気経路Ｋ１を介して、過給機５のコンプレッサ５ｂと接続されている。また、掃気経路Ｋ１にはインタークーラーとしての空気冷却器１５が設置されている。
【００２６】
過給機５は、タービン５ａと、コンプレッサ５ｂとを備えている。タービン５ａ及びコンプレッサ５ｂは、回転軸５ｃによって同軸にて連結されている。タービン５ａは、エンジン本体３からの排気ガスによって駆動され、タービン５ａにて得られたタービン仕事は回転軸５ｃを介してコンプレッサ５ｂに伝達される。コンプレッサ５ｂは、外気（空気）や外気と再循環ガスとの混合気を吸い込み所定の掃気圧まで昇圧する。
【００２７】
タービン５ａにてタービン仕事を与えた後の排気ガスは、第２排気経路Ｌ２へと流出する。第２排気経路Ｌ２には、エコノマイザ（排熱回収装置）２１が接続されている。エコノマイザ２１は、エンジン本体３からの排気ガスによって蒸気を生成する。生成された蒸気は、船内の各所にて利用される。
エコノマイザ２１の上流側には分岐点１７が設けられており、この分岐点１７からＥＧＲ経路Ｌ３が分岐する。ＥＧＲ経路Ｌ３には、ＥＧＲを行うためのＥＧＲ弁１９が設けられている。ＥＧＲ弁１９は、図示しない制御部によって開度が調整されるようになっており、エンジン本体３がＥＧＲを行う運転のときには全開となり、ＥＧＲを行わないときは全閉となる。但し、本実施形態に限らず、運転状態に応じてＥＧＲ弁１９の弁開度を適宜調整する構成とすることもできる。
【００２８】
ＥＧＲ経路Ｌ３に設けられたＥＧＲ弁１９の下流側には、ベンチュリスクラバ（ＥＧＲ排気ガス洗浄装置）２５が接続されている。
ベンチュリスクラバ２５は、ＥＧＲ経路Ｌ３を流れる排気ガスに対して水等の液体を噴霧することによって排気ガス中に含まれているＰＭ等の不純物だけでなくＳＯｘをも除去する。ベンチュリスクラバ２５は、エンジン本体３の近傍もしくはエンジン本体３上に設置されている。このような配置は、脱硫吸収塔といった一般のスクラバに比べてベンチュリスクラバ２５はサイズが小さい（例えば、ベンチュリスクラバは一般的なスクラバと比較して直径がおよそ５分の１〜２分の１、高さがおよそ３分の１〜２分の１とされ、エンジン本体３に載置可能なサイズで構成される）ので可能となっている。
【００２９】
ベンチュリスクラバ２５は、ベンチュリスクラバ本体２５ａと、ベンチュリスクラバ本体２５ａに接続された気液分離器２５ｂとを備えている。
ベンチュリスクラバ本体２５ａは、鉛直上方に設けられた上部大径部２５ｃと、上部大径部２５ｃの下方に設けられ流れ方向に流路断面積が漸次減少する縮小テーパ部２５ｄと、縮小テーパ部２５ｄの下方に設けられたスロート部２５ｅと、スロート部２５ｅの下方に設けられ流れ方向に流路断面積が漸次増大する拡大テーパ部２５ｆと、拡大テーパ部２５ｆの下方に設けられた下部大径部２５ｇとを備えている。
上部大径部２５ｃには、スプレーノズル２５ｈが設けられており、スプレーノズル２５ｈから水や水溶液等の吸収液が縮小テーパ部２５ｄとスロート部２５ｅとの接続位置に向かって噴霧される。スプレーノズル２５ｈから噴霧された吸収液は、ベンチュリスクラバ本体２５ａのスロート部２５ｅにて排気ガスの流速が増大されることによって効果的に拡散および混合され、ＰＭ等の不純物だけでなくＳＯｘをも除去する。
【００３０】
気液分離器２５ｂでは、ベンチュリスクラバ本体２５ａから導かれた排気ガス中に含まれる水分が除去される。気液分離器２５ｂの出口には、排気ガス中に残存するミストを除去するミストセパレータ２５ｉが設けられ、分離されたミストは気液分離器２５ｂ内に集められる。
なお気液分離器２５ｂとしては、ミストセパレータを用いた方式に代えて、排気ガスを旋回させて気液を分離させるサイクロン方式としてもよい。
【００３１】
気液分離器２５ｂの下流側には、ＥＧＲブロア２７が設けられている。ＥＧＲブロア２７は、インバータにより周波数可変とされた電動モータ２９によって回転駆動される。ＥＧＲブロア２７は、ＥＧＲバルブ１９及びベンチュリスクラバ２５を通りＥＧＲ経路Ｌ３を構成する配管を流れる際に生じる排気ガスの圧力損失を補うように用いられる。
【００３２】
ＥＧＲブロア２７の下流側には、ミキサ３９が設けられている。ミキサ３９にて、再循環する排気ガスと空気とが混合される。ミキサ３９にて混合された混合ガス（ＥＧＲが行われない場合は空気のみ）は、給気経路Ｋ２を通りコンプレッサ５ｂの吸込口へと導かれる。さらに、図示しないＥＧＲ冷却器をＥＧＲ経路上に設けても良い。この場合、例えばＥＧＲ冷却器はＥＧＲブロアの下流側に設置される。
【００３３】
次に、上記構成のディーゼルエンジン１を備えた船舶の動作について説明する。
船舶が排気ガスのＮＯｘ規制が厳格とされている海域（排気ガス規制海域（Emission Control Area；ECA）を航行する際のようにＥＧＲを使用する場合には、ＥＧＲ弁１９を開とする。これにより、エンジン本体３から第１排気経路Ｌ１を通りタービン５ａへと導かれた排気ガスがエコノマイザ２１を通過する前に、分岐点１７で分岐されてＥＧＲシステム７側に流れる。残部の排気ガスは、第２排気経路Ｌ２を流れ、エコノマイザ２１を通過した後に図示しない煙突から大気へと放出される。
【００３４】
ＥＧＲシステム７を流れる排気ガスは再循環ガスとして、ＥＧＲ弁１９を通りベンチュリスクラバ２５を流れる。ベンチュリスクラバ２５にてＰＭ等の不純物だけでなくＳＯｘが除去された排気ガスがＥＧＲブロア２７へと導かれ、ＥＧＲブロア２７にて所定圧まで加圧された排気ガスがミキサ３９へと導かれる。ミキサ３９では、空気と排気ガスが混合され、吸気経路Ｋ２を通りコンプレッサ５ｂの吸込口へと導かれる。コンプレッサ５ｂで加圧された空気と排気ガスの混合気は、掃気経路Ｋ１を通り空気冷却器１５へと導かれ、空気冷却器１５にて冷却された後に掃気トランク１３へと導かれる。
【００３５】
以下に、ベンチュリスクラバによってＳＯｘが除去されることを確認した試験結果について説明する。上述したように、ベンチュリスクラバは、一般に、流速を増大させて吸収液の拡散を高めることによってＰＭ等の不純物を効果的に除去するものとして知られているが、ＳＯｘの除去についても効果があることを新たに見出した。
下記の表１には、ベンチュリスクラバ入口における排気ガスの組成が示されており、表２には、ベンチュリスクラバ出口における排気ガスの組成が示されている。各表において、No.1からNo.8は、各サンプリングの試験番号を示し、全数で８回のサンプリングを行った。
試験に用いたベンチュリスクラバは、スロート部における最大ガス流速50〜80m/s、液ガス比（吸収液の噴霧量[kg]／標準状態換算のガス流量[Nm3]）0.5〜2.0kg/Nm3の仕様のものを用いた。ベンチュリスクラバのノズルは一流体ノズルを用い、噴霧角度は８０〜１００°とした。
試験に用いた排気ガスは、舶用２サイクルディーゼルエンジンの実際の排気ガスを用いた。燃料はＡ重油を用い、Ａ重油中の硫黄分は０．７１ｗｔ％であった。エンジン回転数は定格回転数である１０５ｒｐｍとした。ガスの性状分析は、(株)堀場製作所のガス分析計ＰＧ−２５０を用い、ＮＯｘは常圧化学発光法にて、ＳＯｘとＣＯ２は非分散型赤外線吸収法にて、またＯ２はジルコニア酸素分析計にて計測を行った。
【００３６】
【表１】
2014134154.tif 000003
【表２】
2014134154.tif 000004
【００３７】
上記の試験結果から、ベンチュリスクラバは、ＳＯｘを大幅に除去することができることが分かる。特に、ＮＯｘ、ＣＯ２及びＯ２については有意な除去ができないにも関わらず、ＳＯｘのみについて除去できるという点は、従来では知られていない新たな知見である。
【００３８】
以上の通り、本実施形態のディーゼルエンジン１を備えた船舶によれば、以下の作用効果を奏する。
ＥＧＲ経路に設けられるＥＧＲ排気ガス洗浄装置としてベンチュリスクラバ２５を採用することとしたので、ＥＧＲ運転時にＥＧＲ経路Ｌ３にてＰＭ等の不純物だけでなくＳＯｘをも除去できる。これにより、コンプレッサ５ｂやエンジン本体３に悪影響を及ぼすことがない。
ＥＧＲ経路Ｌ３にベンチュリスクラバ２５を設けることとしたので、ベンチュリスクラバ２５によって生じる圧力損失を補う場合であってもＥＧＲ経路Ｌ３を流れる排気ガス量に応じた容量のＥＧＲブロア２７を設ければ足り、エンジン本体３から排出される排気ガスの全量に対してブロアを設ける場合に比べてブロア容量を低減することができる。
また、ベンチュリスクラバ２５は、脱硫吸収塔といった一般のスクラバに比べてサイズが小さいので、設置スペースを削減することができる。また、ベンチュリスクラバ２５をエンジン本体３の付属設備としてエンジン本体３上に設置することができ、より一層コンパクトにすることができるとともに、船舶としてのエンジン本体３の設置場所の設計を変更しなくて良いメリットがある。
【００３９】
排気ガス経路である第２排気経路Ｌ２に、硫黄酸化物を除去するための排気ガス洗浄装置が設けられていないので、設置スペースを削減することができる。
また、第２排気経路Ｌ２に排気ガス洗浄装置が設けられていなくても、ＥＧＲ経路Ｌ３に設けたベンチュリスクラバ２５にてＳＯｘを除去できるので、再循環される排気ガスによってエンジン本体３の吸気経路において、低温部で硫酸となって凝縮することによる、いわゆる硫酸露点腐食を生じることがない。
【００４０】
エコノマイザ２１の上流側からＥＧＲ経路Ｌ３を分岐することとしたので、船舶の煙突近傍に配置しているエコノマイザ２１の下流側から分岐する場合に比べて、配管の圧損を低減できるため、排気ガスの圧力を高く保ったままベンチュリスクラバ２５に排気ガスを導くことができる。これにより、ＥＧＲブロア２７の負荷を低減させることができ、ベンチュリスクラバ２５を効率的に作動させることができる。また、エンジン本体３付近から分岐することができるため、ＥＧＲ経路Ｌ３の配管長さを大幅に短くでき、より一層コンパクトにすることができる。
【００４１】
［第２実施形態］
次に、本発明の船舶に係る第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、第２排気経路Ｌ２に脱硫吸収塔２３を備えている点で相違する。その他の共通する構成については、同一符号を用いてその説明を省略する。
【００４２】
第２排気経路Ｌ２には、エコノマイザ（排熱回収装置）２１と脱硫吸収塔（排気ガス洗浄装置）２３が順に接続されている。
脱硫吸収塔２３は、例えば充填塔式スクラバとされ、排気ガスに対して水や水溶液等の吸収液を噴霧することによって排気ガス中に含まれているＳＯｘを除去する。なお、後述するが、ＥＧＲ経路Ｌ３に導かれる排気ガスは、脱硫吸収塔２３を通過した後に導かれるので、ＳＯｘについては十分に除去されており、ベンチュリスクラバ２５では主としてＰＭ等の不純物と残存するＳＯｘの除去が行われる。
なお、脱硫吸収塔２３は、エンジン本体３の燃料としてＳＯｘ規制海域における規制値以上のＳ分（例えば１．０％以上）の硫黄分を含む燃料が用いられるときに適用される。
【００４３】
脱硫吸収塔２３の下流側には分岐点１７’が設けられており、この分岐点１７’からＥＧＲ経路Ｌ３が分岐する。ＥＧＲ経路Ｌ３に、ＥＧＲ弁１９、ベンチュリスクラバ２５、ＥＧＲブロア２７が設けられている点は第１実施形態と同様である。
ベンチュリスクラバ２５からの排水は、上述の脱硫吸収塔２３と同じ排水処理装置（図示せず）で処理されるようになっている。すなわち、脱硫吸収塔２３およびベンチュリスクラバ２５からの排水を共通の排水処理装置で処理する。
【００４４】
次に、上記構成のディーゼルエンジン１を備えた船舶の動作について説明する。
船舶が排気ガスのＮＯｘ規制が厳格とされている海域（排気ガス規制海域（Emission Control Area；ECA）を航行する際のようにＥＧＲを使用する場合には、ＥＧＲ弁１９を開とする。これにより、エンジン本体３から第１排気経路Ｌ１を通りタービン５ａへと導かれた排気ガスがエコノマイザ２１及び脱硫吸収塔２３を通過した後に、分岐点１７’で分岐されてＥＧＲシステム７側に流れる。残部の排気ガスは、第２排気経路Ｌ２を流れ、図示しない煙突から大気へと放出される。
【００４５】
ＥＧＲシステム７を流れる排気ガスは再循環ガスとして、ＥＧＲ弁１９を通りベンチュリスクラバ２５を流れる。ベンチュリスクラバ２５にて、ＰＭ等の不純物と、脱硫吸収塔２３にて除去されなかったＳＯｘが除去される。ベンチュリスクラバ２５を通過した排気ガスがＥＧＲブロア２７へと導かれ、ＥＧＲブロア２７にて所定圧まで加圧された排気ガスがミキサ３９へと導かれる。ミキサ３９では、空気と排気ガスが混合され、吸気経路Ｋ２を通りコンプレッサ５ｂの吸込口へと導かれる。コンプレッサ５ｂで加圧された空気と排気ガスの混合気は、掃気経路Ｋ１を通り空気冷却器１５へと導かれ、空気冷却器１５にて冷却された後に掃気トランク１３へと導かれる。
【００４６】
以上の通り、本実施形態のディーゼルエンジン１を備えた船舶によれば、以下の作用効果を奏する。
第２排気経路Ｌ２に設けられた脱硫吸収塔２３に加えて、さらにＥＧＲ経路Ｌ３にベンチュリスクラバ２５を設けることとした。これにより、脱硫吸収塔２３にて十分に除去されていないＰＭ等の不純物および残存するＳＯｘをベンチュリスクラバ２５にて確実に除去することができる。これにより、コンプレッサ５ｂやエンジン本体３に悪影響を及ぼすことがない。
また、ベンチュリスクラバ２５は、脱硫吸収塔２３を通過した後の排気ガス中のＰＭ等の不純物と残存するＳＯｘの除去を主目的としているので、第１実施形態のベンチュリスクラバに比べてさらに小型化が可能となり、また装置に付随するユーティリティの低減が可能となる。
【００４７】
脱硫吸収塔２３およびベンチュリスクラバ２５からの排水を共通の排水処理装置で処理することとした。これにより、排水処理装置の設置スペースを省略でき効率的に排水処理を行うことができる。
【００４８】
エコノマイザ２１の下流側の分岐点１７’から分岐してＥＧＲを行うこととし、ＥＧＲを行うか否かに関わらずエコノマイザ２１を全量の排気ガスが通過することとしたので、エコノマイザ２１による排熱回収が無駄なく有効に行われる。
また、脱硫吸収塔２３の下流側の分岐点１７’から分岐してＥＧＲを行うこととしたので、ＥＧＲを行うか否かに関わらず脱硫吸収塔２３を通過するので、ＥＧＲ率に応じて脱硫吸収塔２３を制御する必要がない。
また、全量の排気ガスが脱硫吸収塔２３を通過するので、ＳＯｘ規制海域を船舶が航行する場合でも割高な低Ｓ分燃料（例えば硫黄分が１．０％以下）を使用する必要がない。
【００４９】
脱硫吸収塔２３を通過して冷却された後の排気ガスをＥＧＲ弁１９およびベンチュリスクラバ２５へと導くこととしたので、ＥＧＲ弁１９およびベンチュリスクラバ２５の構成部品として耐高温部材を使わなくても良い。さらには、排気ガス温度が低いので排気ガス中に含まれる水蒸気を少なくできるとともに、ミスト径を大きくすることができ、ミストセパレータ２５ｉでのミスト回収率を増大させることができる。これにより、ＥＧＲブロア２７の翼やコンプレッサ５ｂの翼の保護ができ、メンテナンス周期を長くできる。
【００５０】
また、過給機５のタービン５ａの直後から分岐して排気ガスを再循環するのではなく、脱硫吸収塔２３の下流側の分岐点１７’から排気ガスの再循環を行うこととし、ＥＧＲ経路を長くすることとした。これにより、ＥＧＲ経路Ｌ３を排気ガスが流通する間に脱硫吸収塔２３から随伴するミストや蒸気を除去することができ、ＥＧＲブロア２７の翼やコンプレッサ５ｂの翼の保護ができ、メンテナンス周期をさらに長くできる。
【００５１】
なお、上述した各実施形態では、ＥＧＲ経路Ｌ３をタービン５ａの下流側から分岐する低圧ＥＧＲを前提として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、タービン５ａの上流側の第１排気経路Ｌ１から分岐する高圧ＥＧＲとしてもよい。
また、上述した各実施形態では、ＥＧＲ経路Ｌ３の下流側の接続先をコンプレッサ５ｂの上流側としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、コンプレッサ５ｂの下流側でかつ空気冷却器１５の上流側にＥＧＲ経路Ｌ３の下流側を接続してもよく、または、空気冷却器１５の下流側にＥＧＲ経路Ｌ３の下流側を接続してもよい。
また、図２に示した第２実施形態では、分岐点１７’を脱硫吸収塔２３の下流側の位置としたが、エコノマイザ２１の上流側としてもよく、また、エコノマイザ２１と脱硫吸収塔２３との間としてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１  ディーゼルエンジン（内燃機関）
３  エンジン本体（内燃機関本体）
５  過給機
５ａ  タービン
５ｂ  コンプレッサ
７  ＥＧＲシステム
１１  排気静圧管
１３  掃気トランク
１５  空気冷却器
１９  ＥＧＲ弁
２１  エコノマイザ（排熱回収装置）
２３  脱硫吸収塔（排気ガス洗浄装置）
２５  ベンチュリスクラバ（ＥＧＲ排気ガス洗浄装置）
２７  ＥＧＲブロア
Ｌ１  第１排気経路
Ｌ２  第２排気経路
Ｌ３  ＥＧＲ経路
Ｋ１  掃気経路
【図１】
2014134154.tif 000005
【図２】
2014134154.tif 000006