(57)【要約】【課題】本願発明は、艤装作業やメンテナンス作業が容易で経済性に優れ、かつ、排ガスの有効利用を図ることができる船舶内窒素ガス発生装置の排ガス設備を提供する。【解決手段】窒素ガス発生装置の排ガスを大気に排出するための排ガス設備を該窒素ガス発生装置に連接する横引き管と該横引き管に接続し上部甲板上方に延伸する垂直ダクトとから構成し、前記横引き管の中間部から分岐された分岐管は主ボイラー用燃焼装置のブロアおよび／または補助ボイラー用燃焼装置のブロアの吸気側に接続され、前記垂直ダクトは断面が方形であって機関室内の隅部に設置することにより機関室壁を該垂直ダクトの一部に兼用させる構成とした。【選択図】図１
2008222140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶内に装備されて倉内タンクに送気されるイナートガスを製造する窒素ガス発生装置において、
前記窒素ガス発生装置の排ガスを大気に排出するための排ガス設備は該窒素ガス発生装置に連接する横引き管と、該横引き管に接続し上部甲板上方に延伸する垂直ダクトと、から構成され、
前記横引き管はその中間部から分岐される分岐管を備え、該分岐管の先端は主ボイラー用ブロアおよび／または補助ボイラー用燃焼装置のブロアの吸気側に接続され、
前記垂直ダクトは機関室内を貫通する、ことを特徴とする船舶内窒素ガス発生装置の排ガス設備。
【請求項２】
前記垂直ダクトは横断面が方形であって該方形の少なくとも１つの辺が前記機関室内ケーシング壁であり、前記垂直ダクトの上端部に位置する前記排ガスの水平方向に向けた排出口にはルーバーが嵌着されている、ことを特徴とする請求項１に記載の船舶内窒素ガス発生装置の排ガス設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は船舶の倉内タンク内に送気されるイナートガスを製造する窒素ガス発生装置の排ガス設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンカーの倉内タンク内部では、積荷である原油やケミカル・プロダクトなどに含まれる揮発度の高い成分がガスとなって蒸発する。この倉内タンク内の蒸発ガスはきわめて可燃性が高く、静電気による火花などで容易に着火し、大規模な爆発に結びつく危険性があるため、空気を分離して作られた不燃性のイナートガスを倉内タンクに注入して倉内タンク内部の酸素濃度を低いレベルに保つ装置を設置するという安全策が施されている。
【０００３】
このイナートガスは窒素ガスを主成分としていて、空気を冷却、除塵、脱硫して窒素ガス発生装置にて、空気から酸素を取り除くことにより製造される。ここで、この窒素ガス発生装置について、図２を基に概説する。
【０００４】
窒素ガス発生装置２０は、機関室１３または図２に示すように機関室１３に隣接する窒素ガス発生室１５に設置されていて、窒素ガス発生装置２０は、主に、メンブレンユニット２１と空気圧縮機２３とから構成され、この窒素ガス発生装置２０に、倉内タンク（図示外）にイナートガスを供給するためのイナートガス給気管５５と窒素ガス発生装置２０の排ガスを大気に排出するための排ガス設備４０が付設されている。
【０００５】
そして、窒素ガス発生装置２０を構成するメンブレンユニット２１内に収納されている溶解拡散膜により、空気圧縮機２３に吸引され（矢印Ａ）圧縮されて送られた空気を酸素と窒素に分離されるようになっていて、矢印Ｎに示すように、分離された窒素はイナートガスとなってイナートガス給気管５５を介して倉内タンク（図示外）内に送られる。一方、分離された高濃度の酸素を含んだ排ガスや窒素ガス発生装置２０の初期運転時に発生するパージエアーは、排ガス設備４０に送られて（矢印Ｏ）、大気に排出される。
【０００６】
この排ガス設備４０は、窒素ガス発生装置２０に連接する横引き管４１と、横引き管４１に接続する垂直管４３と、から構成されるが、パージエアーの排出に際しては、圧縮された空気の全量が大気へ排出されることとなるため、騒音対策面や安全面の観点から、垂直管４３は暴露部（船外）に配設されている。
横引き管４１および垂直管４３は大口径（３５０Ａ〜６００Ａ程度）の配管であるが、メンブレンユニット２１内に収納されている溶解拡散膜は、水を含むと性能が落ちるため、暴露部に設置される垂直管４３については、腐食を防ぐためにステンレス鋼を使用するとともに、海水や雨水の浸入を防ぐため、上部甲板１１（ファンネルデッキ）の上方にまで延伸させていて、その上端部は側面から見て逆Ｊ字状に曲折されている。
【０００７】
窒素ガス発生装置に関連する発明として、特開２００６−２００７３５号公報に記載のものがある。この発明は、「ＬＮＧ船の蒸発ガス再液化システムを効率的な過冷液化構造に改良して電力消耗量を節減し、運転単純化による経済性を確保する。」ことを課題としていて、その課題解決のために「蒸発ガスコンプレッサと冷却システムに連結された超低温用熱交換器とＬＮＧ気液分離器とガス燃焼ユニットとを含むＬＮＧ船の蒸発ガス再液化のための過冷液化運転システムであり、ＬＮＧ気液分離器と逆流防止バルブとを連結する前記配管に並列に連結され、第１逆流防止バルブ及び第１圧力調節バルブが設置される構造と同一形態の配管と、前記並列配管に設置され、過冷条件で運転される前記ＬＮＧ気液分離器を安定的に運転するために、前記蒸発ガスコンプレッサから発生する蒸発ガスの流量を調節して、ＬＮＧ気液分離器の圧力を一定に維持し、過冷液化運転時、ＬＮＧ気液分離器の圧力及び液面の高さを安定的に制御した状態で運転するシステムを構成する。」こととしている。
【０００８】
この発明は、「過冷液化運転時、前記ＬＮＧ気液分離器の蒸気領域に前記窒素発生器からの窒素ガスをブランケットの目的で供給し、前記ＬＮＧ気液分離器の圧力及び液面の高さを安定的に制御した状態で運転すること」（請求項２の記載）としていることから判るように、窒素発生装置（本願明細書における「窒素ガス発生器」と同義である。）の高濃度の酸素を含んだ排ガスに関する技術を開示するものではなく、また、排ガスに関する技術の記述もない。
【特許文献１】特開２００６−２００７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、従来例では、大口径の垂直間４３を暴露甲板に配設しているため、艤装作業やメンテナンス作業が難しいという課題があり(図２参照）、また、窒素ガス発生装置２０は基本的に水分を嫌う構造上の特性から、暴露部に配設している垂直管４３を耐候性に優れた高価なステンレス鋼を使用しなければならない。
【００１０】
そこで本願発明は、艤装作業やメンテナンス作業が容易で経済性に優れ、かつ、排ガスの有効利用を図ることができる船舶内窒素ガス発生装置の排ガス設備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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本願請求項１に係るタンカーの船舶内窒素ガス発生装置の排ガス設備は、船舶内に装備されて倉内タンクに送気されるイナートガスを製造する窒素ガス発生装置において、前記窒素ガス発生装置の排ガスを大気に排出するための排ガス設備は該窒素ガス発生装置に連接する横引き管と、該横引き管に接続し上部甲板上方に延伸する垂直ダクトと、から構成され、前記横引き管はその中間部から分岐される分岐管を備え、該分岐管の先端は主ボイラー用ブロアおよび／または補助ボイラー用燃焼装置のブロアの吸気側に接続され、前記垂直ダクトは機関室内を貫通する、ことを特徴としている。
また、本願請求項２に係るタンカーの船舶内窒素ガス発生装置の排ガス設備は、請求項１に記載の船舶内窒素ガス発生装置の排ガス設備であり、前記垂直ダクトは横断面が方形であって該方形の少なくとも１つの辺が前記機関室内ケーシング壁であり、前記垂直ダクトの上端部に位置する前記排ガスの水平方向に向けた排出口にはルーバーが嵌着されている、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るタンカーの船舶内窒素ガス発生装置の排ガス設備は、上記の構成により、以下のような効果を奏する。
（１）排ガス設備を構成する横引き管の中間部に分岐部を設けて、当該分岐部から分岐する分岐管が主ボイラー用ブロアおよび／または補助ボイラー用燃焼装置のブロアの吸気側に接続されているので、高濃度の酸素を含んだ排ガスが主ボイラーおよび／または補助ボイラー燃焼装置に供給される。このため、同量の燃料を燃焼するための供給空気量が減るとともに主ボイラーおよび／または補助ボイラーからの排ガス量が減り、主ボイラーおよび／または補助ボイラー伝熱面を通過する排ガス速度が遅くなることにより、主ボイラーおよび／または補助ボイラーの燃焼効率が向上し、完全燃焼を促進させ、大気汚染の抑制となる。
（２）窒素ガス発生装置の排ガスの一部は横引き管の分岐管に流入するため、横引き管本体を流通する排ガスの量がその分減ることから、排ガス設備に作用する排ガスによる内圧が減少するとともに、パージエアーの排出に伴う騒音も減少する。
（３）上記（２）の効果により、排ガス設備を構成する垂直管を管形状よりも比較的強度の弱いダクト形状とすることができるとともに、垂直ダクトを機関室内貫通の室内ダクトとすることができる。これにより、垂直ダクトを取り付けるための艤装作業や垂直ダクトのメンテナンス作業が機関室内で行うことができる容易な作業となる。また、室内ダクトとすることにより、海水や雨水の浸入の恐れが無くなりことから、高価なステンレス鋼を使用しなくとも済むため、経済性に優れた排ガス設備とすることができるとともに、窒素ガス発生装置内に収納されている水分により極端に劣化する溶解拡散膜の性能を落とす恐れがない。
（４）垂直ダクトの横断面を方形とし、この方形の少なくとも一辺を機関室のケーシング壁と兼用させることにより、排ガス設備を含む窒素ガス発生装置を配置するに必要なエリアが従来よりも狭くて済むとともに、垂直ダクトは船殻構造一体で製作が可能となるため、その製作が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本願発明を実施するための最良の形態に係る実施例について、図１に基づいて説明する。なお、図１は、実施例に係る窒素ガス発生装置および排ガス設備の模式図であり、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は平面図である。
【００１４】
図１において、符号１１は上部甲板(ファンネルデッキ)、符号１３は機関室、符号１５は窒素ガス発生室、符号１７はファンネル(煙突)、符号２１はメンブレンユニット、符号２３は空気圧縮機、符号２５は補助ボイラー、符号２７は補助ボイラー用ブロア、符号３０は実施例に係る排ガス設備、符号３１は横引きダクト、符号３１１は横引き本ダクト、符号３１３は横引き分岐ダクト、符号３１５はダンパー、符号３３はジョイントダクト、符号３５は垂直ダクト、符号３７は排気筒、符号３９はルーバー、符号５３は圧縮空気管、符号５５はイナートガス給気管、である。なお、従来例として説明した図２と同一の要素については、図１においても同一の符号を付している。
また、図１（ｂ）で付したＣＬは船体中心線を示し、図１（ａ）および（ｂ）におけるＡ、Ｏ、Ｎの文字の近傍の矢印は、空気、排ガスおよびイナートガスの流れる方向を示している。
【００１５】
窒素ガス発生装置２０は、機関室１３に隣接する窒素ガス発生室１５に設置されていて、窒素ガス発生装置２０は、主に、メンブレンユニット２１と空気圧縮機２３とから構成されている。そして、空気圧縮機２３とメンブレンユニット２１とは、圧縮空気管５３により連通している。
【００１６】
さらに、窒素ガス発生装置２０の排気側には、分離された窒素が主成分であるイナートガスを倉内タンク（図示外）に送気するためのイナートガス給気管５５が連接されるとともに、分離された酸素が主成分である排ガスを大気に排出するための排ガス設備３０が連設されている。
【００１７】
この実施例に係る排ガス設備３０は、主に、メンブレンユニット２１に連接する横引きダクト３１と、ジョイントダクト３３を介して横引きダクト３１に連接する垂直ダクト３５と、から構成されている。
【００１８】
横引きダクト３１は、いずれも断面が略円形の横引き本ダクト３１１と横引き分岐ダクト３１３から構成されていて、横引き本ダクト３１１は、窒素ガス発生室１５の天井面から吊設されている。そして、横引き分岐ダクト３１３は、横引き本ダクト３１１の中間部に位置する分岐部から分岐されて補助ボイラー用燃焼装置のブロア２７に連接され、さらに、この補助ボイラー用燃焼装置のブロア２７は補助ボイラー２５に装備される燃焼装置に連接している。
また、横引き分岐ダクト３１３の中間部にはダンパー３１５が介装されるとともに、当該分岐部から垂直ダクト３５側にももう１つのダンパー３１５が横引き本ダクト３１１内に介装されていて、横引き本ダクト３１１および横引き分岐ダクト３１３内を流通する排ガスの量を調整できるようになっている。
なお、実施例では、横引き分岐ダクト３１３を、補助ボイラー用燃焼装置のブロア２７を介して間接的に補助ボイラー２５に装備される燃焼装置に接続しているが、補助ボイラー２５以外の主ボイラー(図示外)や他の燃焼系の装置の給気側に接続しても良く、さらには、図１の符号３１３（３１）の点線で示した引出し線のように、横引き分岐ダクトを増設して他の燃焼系の装置の給気側に接続しても良い。
【００１９】
そして、横引き本ダクト３１１は、断面が方形のジョイントダクト３３に連接し、さらに、ジョイントダクト３３は垂直ダクト３５に連接している。すなわち、横引き本ダクト３１１は、ジョイントダクト３３を介して垂直ダクト３５に連接していて、ジョイントダクト３３により横引き本ダクト３１１内を流通する排ガスは、その流れの方向を変えて垂直ダクト３５内を上昇するようになっている。
【００２０】
垂直ダクト３５は、断面が方形であって、機関室１３の隅部に配設されていて、垂直ダクト３５の方形断面の隣接する２つの辺が機関室１３のケーシング壁となっている。そして、垂直ダクト３５は、機関室１３内を貫通し、上部甲板１１上に立設された排気筒３７に接続している。この排気筒３７は、垂直ダクト３５と略同一の断面形状となっていて、方形の断面の１つの壁面にはルーバー３９が嵌設されている。
この構成により、垂直ダクト３５内を上昇する排ガスは、ルーバー３９を通って大気に排出される。
なお、上部甲板１１上には機関室１３内の図示しない内燃機関や補助ボイラー２５や主ボイラー（図示外）を含むボイラー等の排ガスを排出するファンネル１７も立設されている。
【００２１】
つぎに、窒素ガス発生装置２０および排ガス設備３０の作用効果について、イナートガスや窒素ガス発生装置２０の排ガスの流れに沿って説明する。
【００２２】
吸気管５１で取り込まれた空気は、矢印Ａに示すように、空気圧縮機２３により圧縮空気となって、空気圧縮機２３から窒素ガス発生装置２３に送られる。この圧縮空気が窒素ガス発生装置２３内を通過する間に、窒素ガス発生装置２３内の溶解拡散膜により酸素と窒素に分離される。
分離後の窒素を多く含んだガスはイナートガスとして、矢印Ｎに示すように、イナートガス給気管５５を通って、各倉内タンク（図示外）に送られる。
【００２３】
一方、分離された高濃度の酸素を含んだ排ガス（Ｏ２リッチガス）は、矢印Ｏに示すように、横引き本ダクト３１１に送られる。その後、横引き本ダクト３１１に送られた排ガスは、必要に応じて、その全部あるいは一部が横引き分岐ダクト３１３に流入し、補助ボイラー用燃焼装置のブロア２７を経由して補助ボイラー２５に装備される燃焼装置に送られる。なお、排ガスの横引き本ダクト３１１への流入量や横引き分岐ダクト３１３への流入量は、横引き本ダクト３１１に介装されたダンパー３１５、および横引き分岐ダクト３１３に介装されたもう１つのダンパー３１５の開閉操作により調整される。
【００２４】
補助ボイラー２５に装備される燃焼装置に送られた高濃度の酸素を含んだ排ガスは、補助ボイラー燃焼装置の燃料を燃焼するために使用されるが、排ガスにふくまれる高濃度の酸素により、同量の燃料を燃焼するための供給空気量が従来よりも減ることになるので、補助ボイラーからの排ガス量が減り、補助ボイラー伝熱面を通過する排ガス速度が遅くなることにより、補助ボイラーの燃焼効率が向上するようになる。
【００２５】
横引き分岐ダクト３１３に流入した排ガスの残余は、横引き本ダクト３１１内を流通して、ジョイントダクト３３に達し、さらに、垂直ダクト３５に流入して垂直ダクト３５内を上昇し、排気筒３７に達する。そして、排気筒３７の１つの壁面に嵌設されたルーバー３９を通って大気に排出される。
したがって、垂直ダクト３５を流通する排ガスの量は、従来よりも減ることになり、垂直ダクト３５に作用する排ガスによる内圧が減少する。そのため、垂直ダクト３５をダクト形状としても、十分に排ガスの圧力に耐えることができる。
【００２６】
また、垂直ダクト３５を方形のダクト形状とし、機関室１３内に配設していることから、垂直ダクト３５を取り付けるための艤装作業や垂直ダクト３５のメンテナンス作業は機関室１３内で行うことができることになるとともに、機関室１３内の垂直ダクト３５を、耐候性に優れたステンレス鋼とする必要がない。さらに、垂直ダクト３５を機関室１３内の隅部に配設していて、機関室１３のケーシング壁と兼用させることができるため、垂直ダクト３５は船殻構造一体で製作が可能となり、その製作も容易になる。
その上、排ガスは、室内ダクトを経由してルーバー３９を通って大気に排出されることから、海水や雨水が垂直ダクト３５内に浸入することがなく、メンブレンユニット２１内に収納されている極端に水により劣化する溶解拡散膜の性能を落とす恐れがない。
【００２７】
ところで、窒素ガス発生装置２０の運転開始時には、窒素ガス発生装置２０内に滞留するガスを追い出すために、空気圧縮機２３から送られた圧縮空気はイナートガス給気管５５に送られずに、その全部が横引き本ダクト３１１に送られる。従来、このパージエアーは、圧縮された空気の全量が大気へ排出されることとなるために騒音が生じていたが、本実施例においては、横引き本ダクト３１１内に流通するパージエアーの一部が、横引きダクト分岐管３１３に送られることとなり、その残余の排ガスが横引き本ダクト３１１内を流通することになる。このため、従来生じていたパージエアーによる騒音は、本実施例では生ずることがなくなるため、機関室１３内に垂直ダクト３５を設置しても不都合はない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、実施例に係る窒素ガス発生装置および排ガス設備の模式図であり、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は平面図である。
【図２】図２は、従来例に係る窒素ガス発生装置および排ガス設備の模式図であり、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１  上部甲板
１３  機関室
２１  窒素ガス発生装置
２７  補助ボイラー用ブロア
３０  実施例に係る排ガス設備
３１  横引きダクト
３５  垂直ダクト
３９  ルーバー
【図１】
2008222140.tif 000003
【図２】
2008222140.tif 000004