(57)【要約】【課題】硫黄分の排出量を抑えるにあたり、脱硫装置の設置によるスペースの圧迫を抑えつつ、運転に係るコストを節減し得る船舶及びその動力システム及び運転方法を提供する。【解決手段】高硫黄燃料Ｆ２により駆動可能な主機３と、該主機３の駆動に連動して発電を行う軸発電機４と、高硫黄燃料Ｆ２より硫黄含有量の低い低硫黄燃料Ｆ１により発電を行う主発電機５と、高硫黄燃料Ｆ２を燃焼した排気ガスＧから硫黄分を除去する脱硫装置８とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高硫黄燃料により駆動可能な主機と、
該主機の駆動に連動して発電を行う軸発電機と、
高硫黄燃料より硫黄含有量の低い低硫黄燃料により発電を行う主発電機と、
高硫黄燃料を燃焼した排気ガスから硫黄分を除去する脱硫装置とを備えた船舶の動力システム。
【請求項２】
高硫黄燃料を燃焼可能なボイラを備え、
高硫黄燃料で前記主機を駆動すると共に前記軸発電機で発電を行い、前記主機の排気ガスを前記脱硫装置にて処理する航海モードと、
高硫黄燃料を前記ボイラで燃焼させ、該ボイラの排気ガスを前記脱硫装置にて処理すると共に、低硫黄燃料で前記主発電機を駆動する停泊モードと
を切り替え可能に構成されている、請求項１に記載の船舶の動力システム。
【請求項３】
前記主機の排気ガスと、前記ボイラの排気ガスとを同じ脱硫装置により処理するよう構成され、
前記航海モードにおいては、前記主機から前記脱硫装置に至る排気流路を開放する一方、前記ボイラから前記脱硫装置に至る排気流路を遮断し、
前記停泊モードにおいては、前記主機を停止すると共に前記主機から前記脱硫装置に至る排気流路を遮断する一方、前記ボイラから前記脱硫装置に至る排気流路を開放するよう構成されている、請求項２に記載の船舶の動力システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の船舶の動力システムを適用した船舶。
【請求項５】
高硫黄燃料により駆動可能な主機と、
該主機の駆動に連動して発電を行う軸発電機と、
高硫黄燃料を燃焼可能なボイラと、
高硫黄燃料より硫黄含有量の低い低硫黄燃料で発電を行う主発電機と、
前記主機の排気ガスや前記ボイラの排気ガスから硫黄分を除去する脱硫装置とを備え、
航海モードにおいては、高硫黄燃料で前記主機を駆動すると共に前記軸発電機で発電を行い、前記主機の排気ガスを前記脱硫装置にて処理し、
停泊モードにおいては、高硫黄燃料を前記ボイラで燃焼させ、該ボイラの排気ガスを前記脱硫装置にて処理すると共に、低硫黄燃料で前記主発電機を駆動する、船舶の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶にエネルギーを供給する動力システム、及び該動力システムを適用した船舶、さらに該船舶の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、船舶には推進力を発生させるためのメインエンジン（主機）のほか、各所に備えた機器へ電力を供給するための発電機や、前記主機の停止時等に蒸気を発生させるためのボイラといった動力装置が備えられる。こうした動力装置では、燃料として例えば重油のような油燃料が使用される。
【０００３】
ところで、近年では、環境への配慮の観点から、前記動力装置から排出される硫黄分に対し、厳しい制限が課されつつある。この制限をクリアする策としては、まず燃料として硫黄分の含有量の低い低硫黄燃料を使用することが挙げられるが、その他に、排気ガス中の硫黄分を除去する脱硫装置（スクラバ）を搭載する方法もある。
【０００４】
尚、低硫黄燃料を使用する船舶に関する技術を記載した文献としては、例えば、下記の特許文献１等がある。また、船舶に搭載する脱硫装置に関する技術を記載した文献としては、下記の特許文献２等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−９１６９９号公報
【特許文献２】特開２０１６−１６８５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、脱硫工程を経た低硫黄燃料は高価であり、これを船舶の運転に使用すれば、ランニングコストが高くついてしまう。また、代替案として脱硫装置を設置する場合、該脱硫装置自体が大きなスペースを占める上、上記した各動力装置の排気ガスを前記脱硫装置によって漏れなく処理しようとすれば、前記各動力装置から各々の排気管を前記脱硫装置まで伸ばす必要がある。その結果、前記動力装置間における配管の取り回しが複雑になり、船舶内のスペースは一層圧迫されることになる。
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑み、硫黄分の排出量を抑えるにあたり、脱硫装置の設置によるスペースの圧迫を抑えつつ、運転に係るコストを節減し得る船舶及びその動力システム及び運転方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、高硫黄燃料により駆動可能な主機と、該主機の駆動に連動して発電を行う軸発電機と、高硫黄燃料より硫黄含有量の低い低硫黄燃料により発電を行う主発電機と、高硫黄燃料を燃焼した排気ガスから硫黄分を除去する脱硫装置とを備えた船舶の動力システムにかかるものである。
【０００９】
本発明の船舶の動力システムは、高硫黄燃料を燃焼可能なボイラを備え、高硫黄燃料で前記主機を駆動すると共に前記軸発電機で発電を行い、前記主機の排気ガスを前記脱硫装置にて処理する航海モードと、高硫黄燃料を前記ボイラで燃焼させ、該ボイラの排気ガスを前記脱硫装置にて処理すると共に、低硫黄燃料で前記主発電機を駆動する停泊モードとを切り替え可能に構成することができる。
【００１０】
本発明の船舶の動力システムは、前記主機の排気ガスと、前記ボイラの排気ガスとを同じ脱硫装置により処理するよう構成し、前記航海モードにおいては、前記主機から前記脱硫装置に至る排気流路を開放する一方、前記ボイラから前記脱硫装置に至る排気流路を遮断し、前記停泊モードにおいては、前記主機を停止すると共に前記主機から前記脱硫装置に至る排気流路を遮断する一方、前記ボイラから前記脱硫装置に至る排気流路を開放するよう構成することができる。
【００１１】
また、本発明は、上述の船舶の動力システムを適用した船舶にかかるものである。
【００１２】
また、本発明は、高硫黄燃料により駆動可能な主機と、該主機の駆動に連動して発電を行う軸発電機と、高硫黄燃料を燃焼可能なボイラと、低硫黄燃料で発電を行う主発電機と、前記主機の排気ガスや前記ボイラの排気ガスから硫黄分を除去する脱硫装置とを備え、航海モードにおいては、高硫黄燃料で前記主機を駆動すると共に前記軸発電機で発電を行い、前記主機の排気ガスを前記脱硫装置にて処理し、停泊モードにおいては、高硫黄燃料を前記ボイラで燃焼させ、該ボイラの排気ガスを前記脱硫装置にて処理すると共に、低硫黄燃料で前記主発電機を駆動する、船舶の運転方法にかかるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の船舶及びその動力システム及び運転方法によれば、硫黄分の排出量を抑えるにあたり、脱硫装置の設置によるスペースの圧迫を抑えつつ、運転に係るコストを節減し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施による船舶における動力装置等の配置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施による船舶の動力システムの一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第一実施例の航海モードにおける燃料及び排気ガスの流れを説明する模式図である。
【図４】本発明の第一実施例の停泊モードにおける燃料及び排気ガスの流れを説明する模式図である。
【図５】本発明の第一実施例における停泊モードと航海モードの間の移行の手順を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の実施による船舶の動力システムの別の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１６】
図１〜図４は本発明の実施による船舶の動力システム及びこれを適用した船舶の形態の一例を示している。図１に示す如く、船舶１の船尾に設けた機関室２には、推進装置としてプロペラを接続したメインエンジン（主機）３が設置されており、該主機３の軸には、該主機３の作動に連動して発電を行う軸発電機４が接続され、該軸発電機４から船内に設置された各機器（図示せず）へ電力が供給されるようになっている。
【００１７】
発電機としては、軸発電機４に加えて複数の主発電機５が備えられており、軸発電機４の停止中や、軸発電機４の発電量が不足する際には、主発電機５を駆動して電力を補うようになっている。また、船内では、主機３で生じた排気ガスの熱を利用して蒸気が作られ、各所に利用されるが、主機３から排出される排気ガスの熱量が必要な蒸気量に対して不足した際、前記熱量を補うためにボイラ６が設置されている。
【００１８】
主機３や主発電機５、ボイラ６といった前記動力装置では、機関室２と隣接して設けられた燃料タンク７に貯留された燃料Ｆが使用される。燃料Ｆは、例えば重油のような油燃料であるが、前記各動力装置の仕様等に合わせて適宜別の種類の燃料を利用することもできる。尚、燃料タンク７は、機関室２内に設けても良いし、機関室２から離れた場所に設置することも可能である。
【００１９】
そして、本第一実施例の船舶１の場合、燃料Ｆとして硫黄含有量の異なる二種類の燃料Ｆを利用するようになっており、低硫黄燃料Ｆ１と高硫黄燃料Ｆ２とが、燃料タンク７に画成された低硫黄燃料貯留区画７ａと、高硫黄燃料貯留区画７ｂとにそれぞれ貯留される。そして、後に詳述するように、主機３及びボイラ６では主に高硫黄燃料Ｆ２が用いられ、且つ場面によっては低硫黄燃料Ｆ１が用いられ、また、各主発電機５では場面によって低硫黄燃料Ｆ１が用いられるようになっている。また、機関室２より上方の排気流路には、排気ガスから硫黄分を除去するためのスクラバ（脱硫装置）８が設置される。船底付近のシーチェストからポンプ９を介して溶媒としての海水を汲み上げ、排気流路内を流通する排気ガスに噴射して硫黄分を溶かし込み、硫黄分を含んだ海水を船外へ排出する仕組みである。または、溶媒として海水を汲み上げる代わりに、塩基性の物質を添加した海水や清水等を船内で循環させる循環式の脱硫装置８を採用しても良い（図示は省略する）。また、船舶１が例えば積荷として原油等を積載するタンカー等である場合、スクラバ８は、積荷へイナートガスとして送給される排気ガスを浄化処理するイナートガススクラバとしての機能も備えていても良い。その場合には、スクラバ８にて浄化した排気ガスを積荷へ導く配管が別途設置される（図示は省略する）。
【００２０】
上述の機器同士の間における配管系統の配置を図２に模式的に示す。燃料タンク７から主機３へ燃料を供給する燃料管路１０は、上流側にて枝管１０ａと枝管１０ｂとに分岐しており、該枝管１０ａ，１０ｂは、低硫黄燃料貯留区画７ａ、高硫黄燃料貯留区画７ｂにそれぞれ連通している。燃料管路１０における枝管１０ａ，１０ｂへの分岐箇所には三方弁１１が備えられており、該三方弁１１を操作することにより、場面によって低硫黄燃料貯留区画７ａ又は高硫黄燃料貯留区画７ｂのいずれか一方から主機３へ燃料Ｆを供給するよう、切り替えることができるようになっている。
【００２１】
同様に、燃料タンク７からボイラ６へ燃料を供給する燃料管路１２は、上流側にて枝管１２ａと枝管１２ｂとに分岐しており、該枝管１２ａ，１２ｂは、低硫黄燃料貯留区画７ａ又は高硫黄燃料貯留区画７ｂにそれぞれ連通している。燃料管路１２における枝管１２ａ，１２ｂへの分岐箇所には三方弁１３が備えられ、ボイラ６へ供給される燃料Ｆの供給元を低硫黄燃料貯留区画７ａ又は高硫黄燃料貯留区画７ｂの間で切り替えられるようになっている。
【００２２】
尚、ここでは燃料管路１０における枝管１０ａ，１０ｂ間の流路の切り替えには三方弁１１を用いているが、これに限らず、例えば枝管１０ａ，１０ｂの各々に開閉弁を備え、該開閉弁の開閉を切り替えることにより、燃料管路１０の流路を切り替えるように構成することもできる。燃料管路１０に供給される燃料Ｆの流路を枝管１０ａと枝管１０ｂの間で切り替えられるようになっていれば何でも良い。これは燃料管路１２の三方弁１３に関しても同様である。
【００２３】
複数の主発電機５へは、低硫黄燃料貯留区画７ａから燃料管路１４を介して燃料Ｆが供給される。燃料管路１４は、下流側で複数の管路１４ａに分岐し、各主発電機５に接続されている。
【００２４】
主機３から排出される排気ガスの排気流路１５は、船体内を上方へ延び、その下流側は脱硫装置８の設置された排気流路１６に連通している。排気流路１６はさらに、脱硫装置８の上流側にて、脱硫装置の設置されない別の排気流路１７に分岐する。すなわち、主機３に接続された排気流路１５の下流は、脱硫装置８の設置された排気流路１６と、設置されない排気流路１７とに分岐しており、主機３から排出される排気ガスＧは、排気流路１６又は排気流路１７から船体の上方へ排出される。尚、排気流路１７の出口付近には、低硫黄燃料Ｆ１を燃焼した排気ガスＧを浄化するための排気浄化装置（図示せず）を装備しても良い。
【００２５】
排気流路１６における排気流路１７への分岐点の上流側及び下流側にはそれぞれ開閉弁１８、２４が備えられ、排気流路１６をいずれかの位置で開閉できるようになっている。
【００２６】
ボイラ６から排出される排気ガスＧの排気流路２０は、下流にて排気流路１７に接続されている。排気流路２０の排気流路１７への接続位置は、開閉弁１９を挟んで排気流路１７の排気流路１６からの分岐位置と反対側である。
【００２７】
排気流路１７における排気流路２０との合流点の上流側及び下流側、及び排気流路２０における排気流路１７との合流点の上流側にはそれぞれ開閉弁１９，２５，２６が備えられており、排気流路１７又は排気流路２０を各々の位置で開閉できるようになっている。
【００２８】
各主発電機５から排出される排気ガスＧは、船体内を上方へ延びる排気流路２１から排出される。排気流路２１には脱硫装置は設置されないが、低硫黄燃料Ｆ１を燃焼した排気ガスＧを浄化するための排気浄化装置（図示せず）を装備しても良い。
【００２９】
主機３や軸発電機４、主発電機５、ボイラ６、脱硫装置８といった各機器の運転は、制御装置２２との間で入出力される制御信号３ａ，４ａ，５ａ，６ａ，８ａによって操作される。軸発電機４、主発電機５、ボイラ６、脱硫装置８といった各機器は、各々が図示しない個別の制御装置を備えており、制御信号３ａ，４ａ，５ａ，６ａ，８ａは、制御装置２２と前記個別の制御装置との間でやり取りされる。制御装置２２は、その他、船舶１（図１参照）の運転に関係する各種機器の操作を行う装置であり、三方弁１１，１３や開閉弁１８，１９，２４，２５，２６についても、それぞれ制御装置２２からの切替信号１１ａ，１３ａや開閉信号１８ａ，１９ａ，２４ａ，２５ａ，２６ａの入力によって操作される。
【００３０】
また、排気流路１６における脱硫装置８の下流側には、排気ガスＧ中の硫黄分の濃度を検出する濃度センサ２３が設置され、ここで硫黄分の濃度を監視するようになっている。濃度センサ２３にて検出された硫黄分の濃度が規定の値よりも高い場合、濃度センサ２３から濃度信号２３ａが脱硫装置８に備えた前記個別の制御装置に入力され、該個別の制御装置から状態異常を示す制御信号８ａとして制御装置２２へ出力されるようになっている。その他、制御装置２２では、脱硫装置８における種々の状態異常を制御信号８ａを介して監視するようになっている。
【００３１】
次に、上記した本第一実施例の作動を説明する。
【００３２】
本第一実施例の船舶１（図１参照）は、上述の如く、燃料Ｆとして低硫黄燃料Ｆ１と高硫黄燃料Ｆ２の二種類を燃料タンク７に貯留しており、場面に応じてこれらを使い分けるようにした点に特徴がある。
【００３３】
まず、公海等を航行する場合について、図３を参照して説明する。この間は主機３によって船舶１（図１参照）の推進を行うが（以下、この運転状態を「航海モード」と称する）、このとき、主機３は主として高硫黄燃料Ｆ２により運転される。三方弁１１を操作し、燃料タンク７の高硫黄燃料貯留区画７ｂから枝管１０ｂを介して燃料管路１０下流の主機３へ高硫黄燃料Ｆ２を供給する。主機３では、高硫黄燃料Ｆ２を燃焼させ、プロペラの軸を回転させて推進力を発生させる。同時に、主機３と連動して軸発電機４が駆動され、該軸発電機４から船内の各所へ電力が供給される。また、主機３から排出される排気ガスＧの熱を利用し、蒸気が作られて船内の各所へ送られる。
【００３４】
この間、排気流路１６に備えた開閉弁１８，２４は開弁され、排気流路１７の開閉弁１９は閉弁される。すなわち、主機３下流の排気流路１５から脱硫装置８を備えた排気流路１６への流路は開放される一方、ボイラ６から脱硫装置８へ至る流路は遮断された状態である。主機３において高硫黄燃料Ｆ２の燃焼に伴い発生する排気ガスＧは、排気流路１６で脱硫装置８により硫黄分を除去された後、排出される。
【００３５】
ここで、航海モード中には、例えば船舶１の減速時など、主機３の出力が低下することがある。その際、主機３から排出される排気ガスＧの量が減少し、該排気ガスＧの熱により作られる蒸気の量が、船内で必要な蒸気の量に対し不足する事態が生じ得る。この場合には、ボイラ６にて燃料Ｆを燃焼させて蒸気を発生させ、不足分を補うことができる。
【００３６】
このとき、ボイラ６では低硫黄燃料Ｆ１を利用する。三方弁１３を操作し、図３中に破線の矢印にて示す如く、燃料タンク７の低硫黄燃料貯留区画７ａから枝管１２ａを介して燃料管路１２下流のボイラ６へ低硫黄燃料Ｆ１を供給し、燃焼させれば良い。ここで、航海モードにおいては、排気流路１６，１７，２０に備えた開閉弁１８，１９，２４，２５，２６のうち、開閉弁１９が閉弁され、排気弁２５，２６は開弁されており、ボイラ６から発生する排気ガスＧは、図３中に破線の矢印にて示す如く、排気流路２０から排気流路１７へ流れる。排気流路１７には脱硫装置が備えられていないが、低硫黄燃料Ｆ１の燃焼で生じた排気ガスＧはもともと硫黄分の含有量が低いので、排出される硫黄分の量は抑えることができる。
【００３７】
また、同様に、航海モード中、主機３と連動する軸発電機４の発電量が低下する場合もあり得るが、この際には、図３中に破線の矢印にて示す如く、燃料タンク７の低硫黄燃料貯留区画７ａから燃料管路１４を介して主発電機５に低硫黄燃料Ｆ１を供給して主発電機５を駆動して発電させ、発電量の不足分を補えば良い。この際、主発電機５下流の排気流路２１には脱硫装置が備えられていないが、主発電機５では低硫黄燃料Ｆ１を燃料として用いるので、やはり排出される硫黄分の量を最小限に抑えることができる。
【００３８】
次に、港湾等にて停泊したり、荷役等を行う場合について、図４を参照して説明する。この間は、船舶１を推進させないので、主機３は停止させる。一方、主機３を停止すると、該主機３と連動する軸発電機４も作動しないので、この間は、主発電機５を起動して発電を行い、電力を船内の各所へ送給する。また、主機３から排気ガスが発生しないので、ボイラ６を運転し、蒸気を発生させる（以下、この運転状態を「停泊モード」と称する）。このとき、ボイラ６では主として高硫黄燃料Ｆ２を燃焼し、主発電機５は低硫黄燃料Ｆ１により駆動する。
【００３９】
三方弁１３を操作し、図４に示す如く、燃料タンク７の高硫黄燃料貯留区画７ｂから枝管１２ｂを介して燃料管路１２下流のボイラ６へ高硫黄燃料Ｆ２を供給する。ボイラ６では、高硫黄燃料Ｆ２の燃焼により生じた熱で蒸気を発生させ、船内の各所に供給する。
【００４０】
この間、排気流路１６，１７，２０に備えた開閉弁１８，１９，２４，２５，２６のうち、開閉弁１８，２５は閉弁され、開閉弁１９，２４，２６は開弁される。すなわち、ボイラ６下流の排気流路２０から排気流路１７を介して排気流路１６へ至る流路が開放される一方、主機３から脱硫装置８に至る流路は遮断された状態である。ボイラ６で高硫黄燃料Ｆ２の燃焼により発生する排気ガスＧは、排気流路１６で脱硫装置８により硫黄分を除去された後、排出される。一方、低硫黄燃料Ｆ１により駆動される主発電機５から排出される排気ガスＧは硫黄分の含有量が低いので、この停泊モードにおいても、排出される硫黄分の量を最小限に抑えることができる。
【００４１】
このように、本第一実施例では、航海モード時は主機３にて高硫黄燃料Ｆ２の燃焼によりエネルギーを発生させ、船舶１の推進力を得ると共に、主機３に連動した軸発電機４で発電を行う一方、停泊モード時はボイラ６にて高硫黄燃料Ｆ２を燃焼させ、主発電機５を低硫黄燃料Ｆ１で駆動させるようにしている。
【００４２】
すなわち、船舶１に備えた動力装置（主機３、軸発電機４、主発電機５、ボイラ６）のうち、航海モード時に発電を行う軸発電機４は主機３と連動しており、また、主発電機５は低硫黄燃料Ｆ１を利用するようになっているので、排気ガスＧに対し脱硫装置８の使用を要する動力装置は主機３及びボイラ６のみである。そして、主機３から高硫黄燃料Ｆ２の燃焼に伴い排出される排気ガスＧと、ボイラ６から高硫黄燃料Ｆ２の燃焼に伴い排出される排気ガスＧとを同じ脱硫装置８により処理することで、脱硫装置８の設置に係るスペースの低減を図っている。
【００４３】
つまり、ここで仮に主発電機５を高硫黄燃料Ｆ２により駆動するように構成したり、軸発電機４を高硫黄燃料Ｆ２により主機３とは独立に駆動するように構成したりすれば、主機３やボイラ６の他に、軸発電機４や主発電機５から排出される排気ガスに関しても、脱硫装置８による処理が必要となる。その場合、軸発電機４や主発電機５から脱硫装置８へ排気ガスを導く排気流路を別途設置する必要が生じ、該排気流路の流路構成や、排気ダクト同士の位置関係が複雑になって船舶１内のスペースを圧迫してしまう。そこで、本第一実施例の如く、軸発電機４を主機３に連動させると共に、高硫黄燃料Ｆ２は軸発電機４とボイラ６で使用し、主発電機５は低硫黄燃料Ｆ１で駆動するようにすれば、配管の流路構成の複雑化を回避してスペースの圧迫を抑えると共に、脱硫装置８や配管の設置に係る費用を節減することができるのである。
【００４４】
ここで、主発電機５では専ら低硫黄燃料Ｆ１を使用するため、高硫黄燃料Ｆ２を利用する場合に比べればランニングコストが高くなってしまうことは否めないが、船舶１における最大の動力装置である主機３では主に高硫黄燃料Ｆ２を使用するので、低硫黄燃料Ｆ１の使用量は最低限に留めることができる。また、低硫黄燃料Ｆ１に対応した発電機は、一般に高硫黄燃料Ｆ２仕様の発電機と比較して安価であるので、船舶１の建造に際し、主発電機５の設置に係る初期費用は低減できる。また、航海モード中、主発電機５は停止されるので、積算運転時間に応じて発生するメンテナンスの手間は最小限で済み、該メンテナンスに係るコストも抑えられる。
【００４５】
さらに、本第一実施例では、主機３における高硫黄燃料Ｆ２の使用のタイミングと、ボイラ６における高硫黄燃料Ｆ２の使用のタイミングとをずらすことで、主機３とボイラ６の間で脱硫装置８の共用を可能にしている。すなわち、エンジンである主機３から生じる排気ガスＧの背圧は、一般に、ボイラ６の排気ガスＧの背圧と比較して著しく高い。このため、仮に主機３とボイラ６とで同時に高硫黄燃料Ｆ２を燃焼させ、排気ガスＧを脱硫装置８へ導こうとした場合、排気流路１５において許容し得る排気ガスＧの背圧と、排気流路２０において許容し得る排気ガスＧの背圧とは違いに大きく相違し、その結果、ボイラ６が失火してしまうといった事態等が生じ得る。そこで、本第一実施例では、上述の如く航海モードでは主機３にて高硫黄燃料Ｆ２を燃焼させ、その排気ガスＧを脱硫装置８に導く一方、ボイラ６を使用する場合には低硫黄燃料Ｆ１を燃焼させ、停泊モードでは主機３を停止して排気流路を切り替え、ボイラ６で高硫黄燃料Ｆ２を燃焼させてその排気ガスＧを脱硫装置８に導くようにしている。こうすることで、排気ガスＧの背圧差に起因する上述の如き問題を回避し、主機３の排気ガスＧと、ボイラ６の排気ガスＧとを一基の脱硫装置８で処理することができるのである。
【００４６】
さらに、停泊モードから航海モードへの移行、及び航海モードから停泊モードへの移行の手順を図５のフローチャートを参照して説明する。船舶１（図１参照）が港湾等で停泊し、もしくは荷役等を行っている停泊モードでは、上述の如く主機３は停止しており、該主機３に連動する軸発電機４も停止している。軸発電機４の代わりに船内へ電力を供給するために主発電機５は運転し、また、主機３の代わりに蒸気を発生させるためにボイラ６も運転している。主発電機５は低硫黄燃料Ｆ１により駆動し、ボイラ６には高硫黄燃料Ｆ２が供給され、該ボイラ６の排気ガスＧは脱硫装置８に導かれて処理される（図４参照、ステップＳ１）。
【００４７】
停泊モードを終了し、航海モードへ移行する場合には、まず港湾等の中で、船舶１（図１参照）を回頭させる等の操船を行う。この際、ステップＳ２として主機３を始動し、推進力を発生させる（図２参照）。ただし、この段階では船速が遅く、主機３の回転数は低い。したがって、軸発電機４は停止させておき、主発電機５の運転を継続する。また、蒸気の製造はボイラ６の運転によって補う。
【００４８】
このとき、主機３には、高硫黄燃料Ｆ２を供給する（図２参照）。ボイラ６の運転は、三方弁１３を切り替え、低硫黄燃料Ｆ１により行う。これに伴い、開閉弁１８，１９，２４，２５，２６を切り替えて開閉弁１８，２４，２５，２６を開弁、開閉弁１９を閉弁した状態とする。主機３の排気ガスＧは脱硫装置８にて処理され、ボイラ６の排気ガスＧは脱硫装置８を経ずに排出される。
【００４９】
港湾等を出て、主機３の回転数を十分に上昇可能な状態となったら、ステップＳ３として、主機３に連動する軸発電機４を起動し、主発電機５は停止させる。こうして、運転状態は航海モードへ移行し、上述の如く、主機３は高硫黄燃料Ｆ２により運転し、軸発電機４は主機３と連動させて駆動させ、主発電機５、ボイラ６は原則として停止する。主発電機５やボイラ６を運転する場合には、運転は低硫黄燃料Ｆ１により行う。脱硫装置８では、主機３の排気ガスＧを処理する（図３参照、ステップＳ４）。
【００５０】
航海モードから港湾等へ入り、再度停泊モードへ移行する際には、船速が落ち、主機３の回転数が低下するので、ステップＳ５として、軸発電機４を停止し、代わりに主発電機５を起動する。さらにステップＳ６として、主機３を停止し、ボイラ６を運転する。ボイラ６には高硫黄燃料Ｆ２を供給し、脱硫装置８はボイラ６の排気ガスＧを処理するように開閉弁１８，１９，２４，２５，２６を切り替えて、停泊モードへ移行する（図４参照、ステップＳ１）。
【００５１】
さらに、条件によっては、上述の如き航海モード中（図５のステップＳ４、及び図３参照）、主機３における高硫黄燃料Ｆ２の燃焼を停止したい場合がある。例えば、汚染物質の排出量に関する規制が特に厳しい一部海域等である。こうした海域に進入した場合には、三方弁１１を切り替えて主機３に低硫黄燃料Ｆ１を供給するようにすれば良い。この間、ボイラ６と脱硫装置８は停止させておくこともできるし、必要な場合には、ボイラ６にて低硫黄燃料Ｆ１を燃焼させることもできる。その際には、開閉弁１８，１９，２４，２５，２６を切り替え、主機３からの排気ガスＧは排気流路１６から脱硫装置８を経由して排出され、ボイラ６からの排気ガスＧは排気流路２０，１７から排出させれば良い。尚、脱硫装置８には、停止中、排気ガスＧの浄化を行うことなく該排気ガスＧをそのまま通過させることが可能なものがあるので、その種の脱硫装置８を設置すれば、低硫黄燃料Ｆ１を燃焼させた排気ガスＧを、停止した脱硫装置８を通して排出するにあたり支障はない。
【００５２】
前記海域を脱した際には、三方弁１１を再び切り替えて主機３に高硫黄燃料Ｆ２を供給し、排気ガスＧを脱硫装置８にて処理する。
【００５３】
さらに、航海中には、上述の如き動力システムに種々の不具合が生じることがあり得る。例えば、脱硫装置８の性能が何らかの理由で低下したり、あるいは脱硫装置８による排気ガスＧの浄化性能を上回る量の排気ガスＧが主機３から排出さるといった原因により、脱硫装置８を通過後の排気ガスＧ中の硫黄分の濃度が上昇してしまう場合が想定される。
【００５４】
この場合、硫黄分の上昇は濃度センサ２３により検出され、脱硫装置８の前記個別の制御装置を介して制御装置２２に報知され、異常として検知される。排気ガスＧ中の硫黄濃度が高い場合、考えられる主要な原因は、上述したように脱硫装置８の機能の低下か、主機３から排出される排気ガスＧの過多である。制御装置２２では、軸発電機４の発電量を低下させるよう、該軸発電機４に備えた前記個別の制御装置に対して制御信号４ａを入力し、または主機３の負荷を低減するよう、該主機３に備えた前記個別の制御装置に対して制御信号３ａを入力する（尚、この両方の操作を行っても良い）。低下した発電量は、主発電機５を起動させて賄う。
【００５５】
脱硫装置８の下流における硫黄濃度が特に高い場合には、上述の軸発電機４の発電量の低下や主機３の負荷の低減と共に、脱硫装置８を停止させ、該脱硫装置８の点検を行う。このとき、三方弁１１を切り替え、主機３には低硫黄燃料Ｆ１を供給すると共に、開閉弁１８，１９，２４，２５，２６の開閉を切り替え、主機３の排気ガスＧは排気流路１７から排出する。そして、脱硫装置８に異常が発見された場合には、該脱硫装置８を停止した状態で、主機３を低硫黄燃料Ｆ１で駆動させながら航行を行う。
【００５６】
尚、上述の運転方法（運転モードの切り替え等）はあくまで一例であり、実際に船舶１を運転するにあたっては、上に説明した以外にも種々の手順や方法を採用し得る。例えば、航海モードでの運転を実行するタイミングは公海上の航行時に限らず、状況や条件に応じて適時に航海モードにて船舶１を運転することができる。同様に、例えば港湾等における停泊中や荷役等を行っている間以外にも、必要に応じて停泊モードで船舶１を運転することができる。 
【００５７】
以上のように、上記本第一実施例においては、高硫黄燃料Ｆ２により駆動可能な主機３と、該主機３の駆動に連動して発電を行う軸発電機４と、高硫黄燃料Ｆ２を燃焼可能なボイラ６と、高硫黄燃料Ｆ２より硫黄含有量の低い低硫黄燃料Ｆ１により発電を行う主発電機５と、高硫黄燃料Ｆ２を燃焼した排気ガスＧから硫黄分を除去する脱硫装置８とを備えている。軸発電機４を主機３に連動させる一方、高硫黄燃料Ｆ２は軸発電機４で使用し、主発電機５は低硫黄燃料Ｆ１で駆動することで、配管の流路構成の複雑化を回避してスペースの圧迫を抑えると共に、脱硫装置８や配管の設置に係る費用を節減することができる。また、主発電機５の設置に係る初期費用やメンテナンスのコストも低減できる。
【００５８】
また、本第一実施例は、高硫黄燃料Ｆ２を燃焼可能なボイラ６を備え、高硫黄燃料Ｆ２で主機３を駆動すると共に軸発電機４で発電を行い、主機３の排気ガスＧを脱硫装置８にて処理する航海モードと、高硫黄燃料Ｆ２をボイラ６で燃焼させ、該ボイラ６の排気ガスＧを脱硫装置８にて処理すると共に、低硫黄燃料Ｆ１で主発電機５を駆動する停泊モードとを切り替え可能に構成しているので、主機３における高硫黄燃料Ｆ２の使用のタイミングと、ボイラ６における高硫黄燃料Ｆ２の使用のタイミングとをずらすことで、主機３とボイラ６の間で脱硫装置８を共用するにあたり、排気ガスＧの背圧差に起因する問題を回避することができる。
【００５９】
また、本第一実施例は、主機３の排気ガスＧと、ボイラ６の排気ガスＧとを同じ脱硫装置８により処理するよう構成し、前記航海モードにおいては、主機３から脱硫装置８に至る排気流路１５，１６を開放する一方、ボイラ６から脱硫装置８に至る排気流路１７を遮断し、前記停泊モードにおいては、主機３を停止すると共に主機３から脱硫装置８に至る排気流路１６を遮断する一方、ボイラ６から前記脱硫装置に至る排気流路２０，１７を開放するよう構成しているので、主機３とボイラ６の間で脱硫装置８を共用するにあたり、排気ガスＧの背圧差に起因する問題を一層確実に回避することができる。
【００６０】
したがって、本第一実施例によれば、硫黄分の排出量を抑えるにあたり、脱硫装置の設置によるスペースの圧迫を抑えつつ、運転に係るコストを節減し得る。
【００６１】
図６は本発明の実施による船舶の動力システムの別の一例を示している。本第二実施例では、主機３とボイラ６とで脱硫装置８を共有しておらず、主機３の排気ガスＧは常に脱硫装置８へ導く一方、ボイラ６の排気ガスＧは常に脱硫装置８を経ることなく排出するように動力システムを構成している。
【００６２】
すなわち、主機３に接続された排気流路１５が、下流にて脱硫装置８を備えた排気流路１６に連通している点は上記第一実施例（図２参照）と共通しているが、本第二実施例の場合、主機３からの排気ガスＧが脱硫装置８を迂回する排気流路１７は備えられておらず、また、ボイラ６に接続された排気流路２０は、排気流路１６に接続されることなくそのまま船外へ通じている。これに伴い、排気流路１７，２０には流路を切り替えるための開閉弁等は備えられない。
【００６３】
こうして、主機３にて高硫黄燃料Ｆ２を燃焼する際には排気ガスＧを排気流路１６へ導いて脱硫装置８で処理する一方、主機３にて低硫黄燃料Ｆ１を燃焼する際には脱硫装置８を停止させて排気ガスＧを脱硫装置８により処理することなく排気流路１６から排出し、また、ボイラ６においては低硫黄燃料Ｆ１のみを燃焼させ、その排気ガスＧを排気流路２０から排出するようになっている。
【００６４】
このような構成にすると、主機３とボイラ６とで排気流路を共有しない分、配管の構成は複雑でなくなるので、配管の設置のためのコストの増大やスペースの圧迫は小さく抑えられる。また、主機３の排気ガスＧが流通する排気流路１５，１６と、ボイラ６の排気ガスＧが流通する排気流路２０とが互いに独立しているので、上述したような排気ガスＧの背圧差の問題が生じることはない。
【００６５】
その他の構成や作用効果については上記第一実施例（図２参照）と同様であるため説明を省略するが、本第二実施例によっても、硫黄分の排出量を抑えるにあたり、脱硫装置の設置によるスペースの圧迫を抑えつつ、運転に係るコストを節減し得る。
【００６６】
尚、本発明の船舶及びその動力システム及び運転方法は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６７】
１    船舶
３    主機
４    軸発電機
５    主発電機
６    ボイラ
８    脱硫装置
１５    排気流路
１６    排気流路
１７    排気流路
Ｆ１  燃料（低硫黄燃料）
Ｆ２  燃料（高硫黄燃料）
Ｇ    排気ガス
【図１】
2018149842.tif 000003
【図２】
2018149842.tif 000004
【図３】
2018149842.tif 000005
【図４】
2018149842.tif 000006
【図５】
2018149842.tif 000007
【図６】
2018149842.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月13日(2018.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、高硫黄燃料により駆動可能な主機と、該主機の駆動に連動して発電を行う軸発電機と、高硫黄燃料より硫黄含有量の低い低硫黄燃料により発電を行う主発電機と、高硫黄燃料を燃焼した排気ガスから硫黄分を除去する脱硫装置と、高硫黄燃料を燃焼可能なボイラとを備え、高硫黄燃料で前記主機を駆動すると共に前記軸発電機で発電を行い、前記主機の排気ガスを前記脱硫装置にて処理する航海モードと、高硫黄燃料を前記ボイラで燃焼させ、該ボイラの排気ガスを前記脱硫装置にて処理すると共に、低硫黄燃料で前記主発電機を駆動する停泊モードとを切り替え可能に構成されている船舶の動力システムにかかるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高硫黄燃料により駆動可能な主機と、
該主機の駆動に連動して発電を行う軸発電機と、
高硫黄燃料より硫黄含有量の低い低硫黄燃料により発電を行う主発電機と、
高硫黄燃料を燃焼した排気ガスから硫黄分を除去する脱硫装置と、
高硫黄燃料を燃焼可能なボイラとを備え、
高硫黄燃料で前記主機を駆動すると共に前記軸発電機で発電を行い、前記主機の排気ガスを前記脱硫装置にて処理する航海モードと、
高硫黄燃料を前記ボイラで燃焼させ、該ボイラの排気ガスを前記脱硫装置にて処理すると共に、低硫黄燃料で前記主発電機を駆動する停泊モードと
を切り替え可能に構成されている船舶の動力システム。
【請求項２】
前記主機の排気ガスと、前記ボイラの排気ガスとを同じ脱硫装置により処理するよう構成され、
前記航海モードにおいては、前記主機から前記脱硫装置に至る排気流路を開放する一方、前記ボイラから前記脱硫装置に至る排気流路を遮断し、
前記停泊モードにおいては、前記主機を停止すると共に前記主機から前記脱硫装置に至る排気流路を遮断する一方、前記ボイラから前記脱硫装置に至る排気流路を開放するよう構成されている、請求項１に記載の船舶の動力システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の船舶の動力システムを適用した船舶。
【請求項４】
高硫黄燃料により駆動可能な主機と、
該主機の駆動に連動して発電を行う軸発電機と、
高硫黄燃料を燃焼可能なボイラと、
高硫黄燃料より硫黄含有量の低い低硫黄燃料で発電を行う主発電機と、
前記主機の排気ガスや前記ボイラの排気ガスから硫黄分を除去する脱硫装置とを備え、
航海モードにおいては、高硫黄燃料で前記主機を駆動すると共に前記軸発電機で発電を行い、前記主機の排気ガスを前記脱硫装置にて処理し、
停泊モードにおいては、高硫黄燃料を前記ボイラで燃焼させ、該ボイラの排気ガスを前記脱硫装置にて処理すると共に、低硫黄燃料で前記主発電機を駆動する、船舶の運転方法。