(57)【要約】【課題】脱硝用のアンモニアを生成するアンモニア生成器に供給する電力を省エネルギーにて供給可能とされた舶用脱硝システムを提供する。【解決手段】船内電力系統３０から電力が供給されるアンモニア生成器２と、排ガス脱硝を行うＳＣＲ触媒部４と、メインエンジン３の排ガスエネルギーを用いて発電し、船内電力系統３０へ電力を供給するハイブリッド排気タービン過給機と、船内電力系統３０へ電力を供給する発電運転が可能とされるとともに、船内電力系統３０から供給された電力によって駆動されてプロペラ軸１０を加勢する軸発電機モータ１３と、アンモニア生成器２への供給電力、ハイブリッド排気タービン過給機の発電出力、並びに軸発電機モータ１３への供給電力および発電出力を制御するパワーマネジメントシステム７２とを備えている。【選択図】図１
2012047096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水から水素を製造する水素製造部、及び、空気から窒素を製造する窒素製造部を有し、前記水素製造部によって製造された水素および前記窒素製造部によって製造された窒素からアンモニアを生成するとともに、船内電力系統から電力が供給されるアンモニア生成器と、
舶用推進用のメインエンジンの排ガス通路に設けられ、前記アンモニア生成器によって生成されたアンモニアとともに排ガス脱硝を行う脱硝触媒部と、
前記メインエンジンの排ガスエネルギーを用いて発電し、前記船内電力系統へ電力を供給する発電機と、
前記メインエンジンによって駆動されて発電し、前記船内電力系統へ電力を供給する発電運転が可能とされるとともに、前記船内電力系統から供給された電力によって駆動されてプロペラ軸を加勢する軸発電機モータと、
前記アンモニア生成器への供給電力、前記発電機の発電出力、並びに前記軸発電機モータへの供給電力および発電出力を制御する発電出力制御部と、
を備えていることを特徴とする舶用脱硝システム。
【請求項２】
前記船内電力系統に接続された蓄電池を備えていることを特徴とする請求項１に記載の舶用脱硝システム。
【請求項３】
前記船内電力系統に接続された太陽光発電装置を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の舶用脱硝システム。
【請求項４】
前記船内電力系統には、船舶の外部の電源から電力の供給を受ける外部電力入力部が接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の舶用脱硝システム。
【請求項５】
前記脱硝触媒部に導入される排ガスを加熱する電気ヒータを備え、
該電気ヒータに対して、前記船内電力系統から電力供給が行われることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の舶用脱硝システム。
【請求項６】
前記メインエンジンの排気タービン過給機の回転出力を得て発電する過給機側発電機を、前記発電機として用い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舶用脱硝システム。
【請求項７】
前記メインエンジンの排ガスを駆動源とするパワータービンによって発電するパワータービン側発電機を、前記発電機として用い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舶用脱硝システム。
【請求項８】
前記メインエンジンの排ガスを用いた排ガスボイラによって生成された蒸気を駆動源とする蒸気タービンによって発電する蒸気タービン側発電機を、前記発電機として用い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舶用脱硝システム。
【請求項９】
前記メインエンジンの排ガスを駆動源とするパワータービン、及び、前記メインエンジンの排ガスを用いた排ガスボイラによって生成された蒸気を駆動源とする蒸気タービンによって発電する異種タービン側発電機を、前記発電機として用い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舶用脱硝システム。
【請求項１０】
前記メインエンジンのジャケットや空気冷却器の冷却水及び／または排ガスと熱交換した加熱水と熱交換され、蒸気化した熱媒体を駆動源とするタービンによって発電する熱媒体タービン側発電機を、前記発電機として用い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舶用脱硝システム。
【請求項１１】
船舶推進用のメインエンジンと、
請求項１から１０のいずれかに記載の舶用脱硝システムと、
を備えていることを特徴とする船舶。
【請求項１２】
水から水素を製造する水素製造部、及び、空気から窒素を製造する窒素製造部を有し、前記水素製造部によって製造された水素および前記窒素製造部によって製造された窒素からアンモニアを生成するとともに、船内電力系統から電力が供給されるアンモニア生成器と、
舶用推進用のメインエンジンの排ガス通路に設けられ、前記アンモニア生成器によって生成されたアンモニアとともに排ガス脱硝を行う脱硝触媒部と、
前記メインエンジンの排ガスエネルギーを用いて発電し、前記船内電力系統へ電力を供給する発電機と、
前記メインエンジンによって駆動されて発電し、前記船内電力系統へ電力を供給する発電運転が可能とされるとともに、前記船内電力系統から供給された電力によって駆動されてプロペラ軸を加勢する軸発電機モータと、
を備えた舶用脱硝システムの制御方法であって、
発電出力制御部によって、前記アンモニア生成器への供給電力、前記発電機の発電出力、並びに前記軸発電機モータへの供給電力および発電出力を制御することを特徴とする舶用脱硝システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばディーゼルエンジンからの排ガスの脱硝に用いて好適な船舶に搭載される舶用脱硝システムおよびこれを備えた船舶ならびに舶用脱硝システムの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶推進用のディーゼルエンジン（メインエンジン）から発生する窒素酸化物（NOx）を除去するために、船舶に脱硝装置が搭載される。
下記特許文献１には、脱硝触媒の還元剤として用いるアンモニアを船舶上にて生成可能とした発明が開示されている。アンモニアが船舶上で生成できるので、液体アンモニアを船舶へと運搬し、船舶内で貯蔵する必要がない。また、液体アンモニアは危険物として扱われるので、漏洩検知センサや二重配管といった特別な貯蔵設備を設ける必要があるが、船舶上にてアンモニアを必要量だけ生成すれば特別な貯蔵設備を設ける必要がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２９２５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
船舶上でアンモニアを生成するには水電気分解や搬送ポンプ等を駆動するための電気エネルギーが必要とされる。上記特許文献１では、補機としてのディーゼルエンジン発電機からの電力を利用することが示されている。
しかし、一般的にディーゼルエンジン発電機はメインエンジンよりも熱効率が低いため、ディーゼルエンジン発電機から電力を得るのでは、アンモニアを生成するためにエネルギーを更に浪費することになり、省エネルギーの観点から好ましくない。
【０００５】
また、船内に余剰電力が発生した場合、その余剰電力を有効に利用することが望まれる。
【０００６】
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、脱硝用のアンモニアを生成するアンモニア生成器に供給する電力を省エネルギーにて安定的に供給可能とされた舶用脱硝システムおよびこれを備えた船舶ならびに舶用脱硝システムの制御方法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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の舶用脱硝システムおよびこれを備えた船舶ならびに舶用脱硝システムの制御方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる舶用脱硝システムは、水から水素を製造する水素製造部、及び、空気から窒素を製造する窒素製造部を有し、前記水素製造部によって製造された水素および前記窒素製造部によって製造された窒素からアンモニアを生成するとともに、船内電力系統から電力が供給されるアンモニア生成器と、舶用推進用のメインエンジンの排ガス通路に設けられ、前記アンモニア生成器によって生成されたアンモニアとともに排ガス脱硝を行う脱硝触媒部と、前記メインエンジンの排ガスエネルギーを用いて発電し、前記船内電力系統へ電力を供給する発電機と、前記メインエンジンによって駆動されて発電し、前記船内電力系統へ電力を供給する発電運転が可能とされるとともに、前記船内電力系統から供給された電力によって駆動されてプロペラ軸を加勢する軸発電機モータと、前記アンモニア生成器への供給電力、前記発電機の発電出力、並びに前記軸発電機モータへの供給電力および発電出力を制御する発電出力制御部とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
アンモニア生成器は、水から水素を製造する水素製造部と、空気から窒素を製造する窒素製造部とを有し、水素製造部および窒素製造によって製造された水素および窒素によってアンモニアを生成する。このように、水および空気を原料として船舶上にてアンモニアを生成できるので、液体アンモニア（例えばアンモニア水溶液）や尿素等の還元剤を貯蔵するスペースを船舶上に設ける必要がない。したがって、大きなスペースを確保することなく舶用脱硝システムを船舶内に設置することができる。
また、メインエンジンの排ガスエネルギーから回収された発電出力は、船内電力系統を介してアンモニア生成器に用いられる。これにより、アンモニア生成器を少ない消費エネルギーで運転することができるので、別途設けられたディーゼルエンジン発電機等の発電用補機の容量増大や増台を回避することができる。
また、プロペラ軸を加勢する軸発電機モータが設けられているので、メインエンジンの燃料消費率を低減させることができる。さらに、プロペラ軸を加勢する軸発電機モータは、船内電力系統から電力供給を受けるようになっているので、発電機によって排熱回収した電力を用いて軸発電機モータを駆動させることにより、熱効率の高いシステムを構築することができる。特に、排ガス脱硝が必要とされない海域を航行する場合にはアンモニア生成器に電力を供給する必要がないので、排熱回収によって得られた電力の余剰分を軸発電機モータに対して有効に利用することができる。
【０００９】
さらに、本発明の舶用脱硝システムによれば、前記船内電力系統に接続された蓄電池を備えていることを特徴とする。
【００１０】
船内電力系統に接続された蓄電池を備えているので、メインエンジンに負荷変動が生じて発電機の発電出力に変動が生じても、蓄電池の電力を用いることができる。特に、メインエンジンの低負荷時に発電機からの発電出力が十分に得られない場合に有用である。したがって、船内電力系統を介してアンモニア生成器に対して安定して電力を供給することができる。さらに、蓄電池は発電機と同様に船内電力系統に接続されているので、発電機で発生した余剰電力を蓄電することができる。また、メインエンジンの減速時に、蓄電池にて動力回収することとしても良い。
船舶に発電用エンジンが設けられている場合には、蓄電池を備えることによって負荷変動を抑えることができるので、発電用エンジンの容量およびサイズを低減することができる。
【００１１】
さらに、本発明の舶用脱硝システムによれば、前記船内電力系統には、太陽光発電装置を接続することができる。
【００１２】
電力系統に対して太陽光発電装置が接続されているので、太陽光発電装置の発電出力を蓄電池に供給することができる。これにより、さらに安定した電力供給が可能となる。
【００１３】
さらに、本発明の舶用脱硝システムによれば、前記船内電力系統には、船舶の外部の電源から電力の供給を受ける外部電力入力部を接続することができる。
【００１４】
船舶の外部の電源から電力の供給を受ける外部電力入力部が電力系統に接続されているので、例えば船舶の接岸時に外部（陸側）から電力の供給を受けることができる。これにより、船舶の接岸時には発電用エンジンを起動する必要がなくなり、いわゆるゼロエミッションを達成することができる。
【００１５】
さらに、本発明の舶用脱硝システムによれば、前記脱硝触媒部に導入される排ガスを加熱する電気ヒータを備え、該電気ヒータに対して、前記船内電力系統から電力供給が行われることを特徴とする。
【００１６】
脱硝触媒部として主に用いられている選択接触還元法（ＳＣＲ）のＳＣＲ触媒では、排ガス温度が低温になるほど被毒のおそれがある。本発明によれば、電気ヒータによって排ガス温度が上昇するのでＳＣＲ触媒の被毒を防止することができる。
また、電気ヒータは、船内電力系統に接続されているので、軸発電機モータから電力供給を受けることができる。例えば、メインエンジン起動時には排ガスエネルギーが低く排熱回収できないので、この様な場合には軸発電機モータによって発電した電力を電気ヒータに供給することができるので有効である。
【００１７】
さらに、本発明の舶用脱硝システムによれば、前記メインエンジンの排気タービン過給機の回転出力を得て発電する過給機側発電機を、前記発電機として用いることを特徴とする。
【００１８】
メインエンジンの排気タービン過給機の回転出力を得て発電する過給機側発電機を備えた過給機として、ハイブリッド排気タービン過給機が知られている。この過給機側発電機を船内電力系統に電力供給する発電機として用いることとした。これにより、メインエンジンの排気エネルギーを有効に利用することができる。
【００１９】
さらに、本発明の舶用脱硝システムによれば、前記メインエンジンの排ガスを駆動源とするパワータービンによって発電するパワータービン側発電機を、前記発電機として用いることを特徴とする。
【００２０】
メインエンジンの排ガスを駆動源とするパワータービンによって発電するパワータービン側発電機を船内電力系統に電力供給する発電機として用いることとした。これにより、メインエンジンの排気エネルギーを有効に利用することができる。
【００２１】
さらに、本発明の舶用脱硝システムによれば、前記メインエンジンの排ガスを用いた排ガスボイラによって生成された蒸気を駆動源とする蒸気タービンによって発電する蒸気タービン側発電機を、前記発電機として用いることを特徴とする。
【００２２】
メインエンジンの排ガスを用いた排ガスボイラによって生成された蒸気を駆動源とする蒸気タービンによって発電する蒸気タービン側発電機を船内電力系統に電力供給する発電機として用いることとした。これにより、メインエンジンの排気エネルギーを有効に利用することができる。
【００２３】
さらに、本発明の舶用脱硝システムによれば、前記メインエンジンの排ガスを駆動源とするパワータービン、及び、前記メインエンジンの排ガスを用いた排ガスボイラによって生成された蒸気を駆動源とする蒸気タービンによって発電する異種タービン側発電機を、前記発電機として用いることを特徴とする。
【００２４】
異種タービン側発電機には、パワータービン及び蒸気タービンといった異なる種類（異種）のタービンが接続されている。この異種タービン側発電機を用いることにより、メインエンジンの排ガスを駆動源とするパワータービンに加えて、メインエンジンの排ガスを用いた排ガスボイラによって生成された蒸気を駆動源とする蒸気タービンをも用いて発電することとしたので、さらにメインエンジンの排気エネルギーを有効に利用することができる。
【００２５】
さらに、本発明の舶用脱硝システムによれば、前記メインエンジンのジャケットや空気冷却器の冷却水及び／または排ガスと熱交換した加熱水と熱交換され、蒸気化した熱媒体を駆動源とするタービンによって発電する熱媒体タービン側発電機を、前記発電機として用いることを特徴とする。
前記熱媒体は、水よりも沸点の低い代替フロン（例えばＲ−２４５ｆａ、Ｒ−１３４ａなど）や、ペンタン、ブタンなどの有機熱媒体を使ったシステムが一般的に知られており、ランキンサイクルと呼ばれている。
【００２６】
また、本発明の船舶は、船舶推進用のメインエンジンと、上記のいずれかに記載の舶用脱硝システムとを備えていることを特徴とする。
【００２７】
上記のいずれかの舶用脱硝システムは、効率良く安定した電力供給が可能とされているので、船舶に搭載するのに好適である。
【００２８】
また、本発明の舶用脱硝システムの制御方法は、水から水素を製造する水素製造部、及び、空気から窒素を製造する窒素製造部を有し、前記水素製造部によって製造された水素および前記窒素製造部によって製造された窒素からアンモニアを生成するとともに、船内電力系統から電力が供給されるアンモニア生成器と、舶用推進用のメインエンジンの排ガス通路に設けられ、前記アンモニア生成器によって生成されたアンモニアとともに排ガス脱硝を行う脱硝触媒部と、前記メインエンジンの排ガスエネルギーを用いて発電し、前記船内電力系統へ電力を供給する発電機と、前記メインエンジンによって駆動されて発電し、前記船内電力系統へ電力を供給する発電運転が可能とされるとともに、前記船内電力系統から供給された電力によって駆動されてプロペラ軸を加勢する軸発電機モータとを備えた舶用脱硝システムの制御方法であって、発電出力制御部によって、前記アンモニア生成器への供給電力、前記発電機の発電出力、並びに前記軸発電機モータへの供給電力および発電出力を制御することを特徴とする。
【００２９】
アンモニア生成器は、水から水素を製造する水素製造部と、空気から窒素を製造する窒素製造部とを有し、水素製造部および窒素製造によって製造された水素および窒素によってアンモニアを生成する。このように、水および空気を原料として船舶上にてアンモニアを生成できるので、液体アンモニア（例えばアンモニア水溶液）や尿素等の還元剤を貯蔵するスペースを船舶上に設ける必要がない。したがって、大きなスペースを確保することなく舶用脱硝システムを船舶内に設置することができる。
また、メインエンジンの排ガスエネルギーから回収された発電出力は、船内電力系統を介してアンモニア生成器に用いられる。これにより、アンモニア生成器を少ない消費エネルギーで運転することができるので、別途設けられたディーゼルエンジン発電機等の発電用補機の容量増大や増台を回避することができる。
また、プロペラ軸を加勢する軸発電機モータが設けられているので、メインエンジンの燃料消費率を低減させることができる。さらに、プロペラ軸を加勢する軸発電機モータは、船内電力系統から電力供給を受けるようになっているので、発電機によって排熱回収した電力を用いて軸発電機モータを駆動させることにより、熱効率の高いシステムを構築することができる。特に、排ガス脱硝が必要とされない海域を航行する場合にはアンモニア生成器に電力を供給する必要がないので、排熱回収によって得られた電力の余剰分を軸発電機モータに対して有効に利用することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、脱硝用のアンモニアを生成するアンモニア生成器に供給する電力を省エネルギーにて安定的に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる舶用脱硝システムが設けられたメインエンジンまわりを示した概略構成図である。
【図２】図１の排熱回収システムの具体的構成を示した概略構成図である。
【図３】図１に示したアンモニア生成器の概略を示した概略構成図である。
【図４】第１実施形態におけるメインエンジンの負荷に対する発電量を示したマップである。
【図５】船舶の運転時間に対して各制御量の変化を示したタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる排熱回収システムの具体的構成を示した概略構成図である。
【図７】第２実施形態におけるメインエンジンの負荷に対する発電量を示したマップである。
【図８】本発明の第３実施形態にかかる排熱回収システムの具体的構成を示した概略構成図である。
【図９】第３実施形態におけるメインエンジンの負荷に対する発電量を示したマップである。
【図１０】本発明の第４実施形態にかかる排熱回収システムの具体的構成を示した概略構成図である。
【図１１】第４実施形態におけるメインエンジンの負荷に対する発電量を示したマップである。
【図１２】本発明の第５実施形態にかかる排熱回収システムを示した概略構成図である。
【図１３】第５実施形態におけるメインエンジンの負荷に対する発電量を示したマップである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
図１には、本実施形態にかかる舶用脱硝システム１が設けられたメインエンジン３まわりの概略構成が示されている。
船舶内には、船舶推進用のメインエンジン（例えばディーゼルエンジン）３と、メインエンジン３からの排ガスを脱硝するための脱硝システム１と、メインエンジン３の排ガスエネルギーを回収して発電する排熱回収システム１７と、メインエンジン３の排ガスによって蒸気を生成する排ガスエコノマイザ（排ガスボイラ）１１とを備えている。
【００３３】
メインエンジン３の出力軸には軸発電機モータ１３が接続されており、この軸発電機モータ１３にはプロペラ軸１０を介してスクリュープロペラ１２が取り付けられている。
軸発電機モータ１３は、船内電力系統３０から電力を得てメインエンジン３を加勢するモータ運転を行う一方で、メインエンジン３によって駆動されて発電する発電運転を行うことが可能となっている。軸発電機モータ１３の動作は、後述するパワーマネジメントシステム７２によって制御される。
メインエンジン３の各気筒のシリンダ部の排気ポートは排ガス集合管としての排気マニホールド１５に接続されている。排気マニホールド１５は、排熱回収システム１７と接続されている。
【００３４】
図２には、排熱回収システム１７の一例としてのハイブリッド排気タービン過給機５が示されている。
同図に示されているように、排気マニホールド１５が、第１排気管Ｌ１を介してハイブリッド排気タービン過給機５のタービン部５ａの入口側と接続されている。
一方、メインエンジン３の各シリンダ部の給気ポートと接続された給気マニホールドに対して、ハイブリッド排気タービン過給機５のコンプレッサ部５ｂが給気管Ｋ１を介して接続している。また、給気管Ｋ１には空気冷却器（インタークーラ）１８が設置されている。
【００３５】
ハイブリッド排気タービン過給機５は、タービン部５ａと、コンプレッサ部５ｂと、ハイブリッド発電機モータ（過給機側発電機）５ｃとを備えている。タービン部５ａ、コンプレッサ部５ｂ及びハイブリッド発電機モータ５ｃは、回転軸５ｄによって同軸にて連結されている。
ハイブリッド発電機モータ５ｃは、タービン部５ａによって得られる回転出力を得て発電する一方で、船内電力系統３０から電力を得てコンプレッサ部５ｂの回転を加勢する。ハイブリッド発電機モータ５ｃと船内電力系統３０との間には、ハイブリッド発電機モータ５ｃ側から順に、交流電力を直流電力に変換するコンバータ１９と、直流電力を交流電力に変換するインバータ２０と、開閉スイッチ２１とが設けられている。
ハイブリッド発電機モータ５ｃによって発電された電力は、後述するように、船内電力系統３０を介してアンモニア生成器２へと供給される。
【００３６】
図１に示すように、船内電力系統３０には、発電機６２を備えた第１発電用ディーゼルエンジン６１、発電機６４を備えた第２発電用ディーゼルエンジン６３、蓄電池６７、太陽光発電装置６９、外部電力入力部７１が並列に接続されている。
蓄電池６７としては、例えばリチウムイオン二次電池が好適に用いられる。蓄電池６７には、第１発電用ディーゼルエンジン６１、第２発電用ディーゼルエンジン６３、太陽光発電装置６９、ハイブリッド発電機モータ５ｃからの電力が蓄電されるようになっている。また、蓄電池６７の放電および充電は、パワーマネジメントシステム７２によって行われる。
外部電力入力部７１には、船舶の外部（すなわち陸上）の電源から電力供給が行われるようになっている。外部電力入力部７１から供給された電力によって、蓄電池６７が充電される。
船内電力系統３０は、アンモニア生成器２および後述する電気ヒータ７３に接続されており、これらアンモニア生成器２および電気ヒータ７３に電力が供給されるようになっている。
【００３７】
排ガスエコノマイザ１１は、排ガスエコノマイザ用排気管Ｌ５に接続されており、メインエンジン３から排出される排ガスと、給水管（図示せず）によって供給された水とを熱交換させて蒸気を発生させる。排ガスエコノマイザ１１の上流側には、排ガスの流出入を制御する排ガスエコノマイザ用開閉弁２２が設けられている。排ガスエコノマイザ用開閉弁２２の切替タイミングは、エンジンメインコントローラ７０によって決定される。
【００３８】
舶用脱硝システム１は、アンモニア生成器２と、選択接触還元法（SCR；Selective Catalytic Reduction）に用いられるＳＣＲ触媒部４とを備えている。アンモニア生成器２及びＳＣＲ触媒部４は、ハイブリッド排気タービン過給機５の下流側の第２排気管Ｌ２に接続されており、排ガス流れの上流側にアンモニア生成器２が配置され、下流側にＳＣＲ触媒部４が配置されている。
図３に示されているように、アンモニア生成器２は、水から水素を製造する水素製造部８１と、空気から窒素を製造する窒素製造部８３と、水素および窒素からアンモニアを生成するアンモニア生成部８０とを備えている。
水素製造部８１に用いられる水は、船舶に搭載された造水機８５によって海水から製造された真水を、更に、船舶に搭載された純水製造機８７によって製造された純水が用いられる。水素製造部８１には、電解質としてイオン交換膜を用いて純水を電気分解する固体高分子電解質膜法が用いられる。水素製造部８１から発生した水素は、水素ドライヤー（図示せず）で脱湿された後、アンモニア生成部８０へと送られる。
窒素製造部８３では、ＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）法等によって空気から窒素が得られる。窒素製造部８３で得られた窒素は、アンモニア生成部８０へと送られる。
アンモニア生成部８０では、水素と窒素とが混合加熱され、ルテニウム触媒等の反応触媒の下でアンモニアが生成される。
【００３９】
アンモニア生成器２では、水素製造部８１の電気分解等のように電力を消費するため、この電力として、上述したハイブリッド発電機モータ５ｃからの電力が利用される。
アンモニア生成器２にて生成されたアンモニア（ガス）は、図１に示すように、アンモニア生成器用開閉弁２４を介して、第２排気管Ｌ２に直接供給される。このように、生成されたアンモニアは、途中で貯留されることなく排ガス中に供給されるようになっている。アンモニア生成器用開閉弁２４の切替タイミングは、エンジンメインコントローラ７０によって決定される。
アンモニア生成器用開閉弁２４の下流側には、アンモニア量を計測するための流量センサＳ１が設けられている。
【００４０】
ＳＣＲ触媒部４には、ＳＣＲ用開閉弁２６を介して第２排気管Ｌ２から排ガスが導入されるようになっている。ＳＣＲ用開閉弁２６の切替タイミングは、エンジンメインコントローラ７０によって決定される。ＳＣＲ触媒部４では、排ガス中のNOxが触媒により選択的に還元され、無害な窒素と水蒸気に分解される。
ＳＣＲ触媒部４の上流側には、導入される排ガスを加熱するための電気ヒータ７３が設けられている。電気ヒータ７３には、船内電力系統３０から電力が供給されるようになっている。
【００４１】
ＳＣＲ用開閉弁２６と排ガスエコノマイザ用開閉弁２２とは、択一的に選択されて開閉が行われる。すなわち、排ガスのNOx規制が厳格とされている海域（排ガス規制海域（Emission Control Area；以下「ECA」という。）を航行する際のように排ガス脱硝が必要な場合は、ＳＣＲ用開閉弁２６を開き、排ガスエコノマイザ用開閉弁２２を閉じる。一方、排ガスのNOx規制が比較的緩やかな海域（ECA外）を航行する際のように排ガス脱硝を行わない場合は、ＳＣＲ用開閉弁２６を閉じ、排ガスエコノマイザ用開閉弁２２を開ける。
なお、ＳＣＲ用開閉弁２６及び排ガスエコノマイザ用開閉弁２２は、１つの三方弁で代用することも可能である。
【００４２】
船舶全体を制御する制御部として、エンジンメインコントローラ７０と、パワーマネジメントシステム（発電出力制御部；以下「ＰＭＳ」という。）７２とが設けられている。
【００４３】
エンジンメインコントローラ７０は、主としてメインエンジン３を制御する。エンジンメインコントローラ７０には、メインエンジン３に設けられたエンジン負荷検出手段からのエンジン負荷信号ＬＩと、メインエンジン３の回転数を検出する回転数検出手段からのエンジン回転数Ｎと、メインエンジン３の給気マニホールド内の掃気圧力を検出する掃気圧力検出手段からの掃気圧力Ｐとが入力される。
エンジンメインコントローラ７０は、これら入力信号に基づいて所定の演算を行い、排ガスの脱硝に必要な目標アンモニア生成量を決定する。決定された目標アンモニア生成量は、アンモニア生成器２へと送信される。
【００４４】
ＰＭＳ７２は、主として船内電力の制御を行う。ＰＭＳ７２には、エンジンメインコントローラ７０からエンジン負荷信号ＬＩと、船内電力周波数ｆが入力される。ＰＭＳ７２は、これら入力信号に基づいて所定の演算を行い、ハイブリッド排気タービン過給機５の発電量を決定する。このハイブリッド排気タービン過給機５の発電量の演算には、図４に示したマップが用いられる。ＰＭＳ７２の記憶部には、このマップの関係式または数値化したデータベースが格納されている。
図４において、横軸はエンジン負荷信号ＬＩから得られるエンジン負荷（％）、縦軸は総発電量（ｋＷ）である。同図において、「ＤＧ１」は第１発電用ディーゼルエンジン６１の発電機６２を示し、「ＤＧ２」は第２発電用ディーゼルエンジン６３の発電機６４を示し、「ＳＧＭ」は軸発電機モータ１３を示し、「Hybrid T/C」はハイブリッド排気タービン過給機５の発電機５ｃを示す。同図に示されているように、エンジン負荷が低い場合は第１及び第２発電用ディーゼルエンジン６１，６３のみによって発電し、エンジン負荷が所定値を超えると、次に軸発電機モータ１３による発電が開始され、その次にハイブリッド排気タービン過給機５による発電が開始され、徐々にその発電量が増大される。ハイブリッド排気タービン過給機５による発電が最後となるのは、メインエンジン負荷が所定値を超えないと、排熱回収できる程度にエンジンの排気エネルギーが大きくならないからである。なお、このマップは一例であって、船内の発電システムに応じて適宜決定される。
発電量は、船内電力周波数ｆが所定値にて一定となるように制御される。すなわち、船内電力周波数ｆが所定値から低下すると船内需要電力が増加したと判断し、発電量を増大させ、船内電力周波数ｆが所定値から増大すると船内需要電力が低下したと判断し、発電量を減少させる。このように、エンジン負荷と発電量が決まると、軸発電機モータ１３とハイブリッド排気タービン過給機５の発電量が同図のマップから決定される。このように決定された発電量は、目標発電量として軸発電機モータ１３およびハイブリッド排気タービン過給機５へと送信される。
【００４５】
次に、上記構成の舶用脱硝システム１の制御方法について説明する。
メインエンジン３から排出された排ガスは、排気マニホールド１５から第１排気管Ｌ１を介してハイブリッド排気タービン過給機５のタービン部５ａへと導かれる。タービン部５ａは、排ガスエネルギーを得て回転させられ、その回転出力を回転軸５ｄを介してコンプレッサ部５ｂ及びハイブリッド発電機モータ５ｃへと伝達する。コンプレッサ部５ｂでは、吸入した空気（外気）を圧縮して空気冷却器１８を介して給気マニホールドへと送る。
ハイブリッド発電機モータ５ｃでは、タービン部５ａから得た回転出力によって発電し、ＰＭＳ７２の指示に基づいて、その発電出力を船内電力系統３０へと供給する。供給されたハイブリッド発電機モータ５ｃからの電力は、アンモニア生成器２へと送られ、水素製造部８１の電気分解や、中間生成ガスおよび生成されたアンモニアを搬送する搬送ポンプ等に用いられる。また、発電用ディーゼルエンジン６１，６３にて発電された電力も同様に船内電力系統３０に供給される。
また、軸発電機モータ１３では、ＰＭＳ７２の指示に基づいて、メインエンジン３の駆動力を得て発電を行い、船内電力系統３０に対して電力供給する。
発電用ディーゼルエンジン６１，６３でも、ＰＭＳ７２の指示に基づいて発電を行い、船内電力系統３０に対して電力供給する。
アンモニア生成器２では、ハイブリッド発電機モータ５、軸発電機モータ１３、発電用ディーゼルエンジン６１，６３からの電力を用いて、水素製造部８１にて製造された水素と窒素製造部８３にて製造された窒素とからアンモニアが生成される。
【００４６】
ハイブリッド発電機モータ５ｃ、軸発電機モータ１３、発電用ディーゼルエンジン６１，６３からの発電出力は、船内電力系統３０に接続された蓄電池６７に供給される。
船内電力系統３０には、太陽光発電装置６９が接続されており、太陽光によって発電された電力が船内電力系統３０に供給され、船内電力系統３０に接続された図示しない負荷にて利用されるとともに、蓄電池６７に充電される。
船舶が接岸した場合には、外部電力入力部７１を介して陸上から電力の供給を受け、蓄電池６７に充電される。この場合には、発電用ディーゼルエンジン６１，６３が停止されていることが好ましい。
【００４７】
次に、図５を用いて、船舶の航行時における電力制御について説明する。図５（ａ）乃至（ｇ）の各軸の横軸は運転時間を示し、出発地の港湾に接岸した状態から港湾内（ECA内）を航行した後、外洋上（ECA外）を航行し、目的地の港湾内（ECA内）に入り接岸されるまでを示している。
図５の（ａ）の縦軸はプロペラ軸１０（図１参照）の出力（ｋＷ）を示し、（ｂ）の縦軸は船内プラントのトータルでの熱効率向上（％）を示し、（ｃ）の縦軸はアンモニア生成器２にて生成されるアンモニア生成量（Ｎｍ３／ｈ）を示し、（ｄ）の縦軸は船内プラントにて必要とされる必要電力（ｋＷ）を示し、（ｅ）の縦軸は船内プラントの発生電力（ｋＷ）を示し、（ｆ）の縦軸はＳＣＲ触媒部４上流側の排ガス温度（℃）を示し、（ｇ）の縦軸はＳＣＲ触媒部４の触媒温度（℃）を示す。
【００４８】
［出発港湾内（ECA内）］
ECA内である港湾を出発する際には、図５（ａ）に示すように、メインエンジン３が起動されてプロペラ軸出力が漸次増大させられる。このときに船舶を離岸させるためのサイドスラスタが起動されるので、図５（ｄ）の領域Ａに示すように必要電力が増大する。サイドスラスタに供給される電力は、図５（ｅ）に示すように、領域Cの発電用ディーゼルエンジン（ＤＧ）６１，６３からの電力と、領域Bの蓄電池６７に蓄電された電力が用いられる。このように、蓄電池６７の電力をサイドスラスタの供給電力の一部として用いるので、発電用ディーゼルエンジン６１，６３の負荷を相対的に減らすことができる。また、蓄電池６７には、前回の航行時に排熱回収された電力及び／または接岸時に予め陸上から供給した電力が蓄電されている。したがってメインエンジン３に比べて熱効率の低い発電用ディーゼルエンジン６１、６３の燃料消費を抑えることができるため、図５（ｂ）の領域Ｄに示すように、離岸時に熱効率を向上させることができる。
なお、図５（ｄ）の領域Ｅに示すように、運転時間にかかわらずある程度一定の船内消費電力は常に消費される。また、図５（ｄ）の領域Ｌは電気ヒータ７３に用いられる電力、領域Ｍはアンモニア生成器２に用いられる電力を示す。
【００４９】
また、メインエンジン３によるプロペラ軸出力が増大するにつれて、排ガス中のNOxが増大するので、図５（ｃ）に示すようにアンモニア生成量が増大する。一方、排ガス温度は、図５（ｆ）に示すように所定値Ｔ１（℃）を示すが、ＳＣＲ触媒部４が適切に作動する温度範囲（図５（ｇ）の領域Ｆ参照）、即ち触媒が活性化しかつ劣化が防止される温度範囲に満たないので、電気ヒータ７３（図１参照）によって排ガスを加熱し、所望温度Ｔ２（℃）まで上昇させる。このとき電気ヒータ７３に供給される電力は、図５（ｅ）の領域Ｇに示すように、軸発電機モータ（ＳＧＭ）１３の発電電力および排熱回収した電力（ハイブリッド排気タービン過給機５）が用いられる。これにより、図５（ｂ）の領域Ｈに示すように熱効率が向上する。
メインエンジン３の出力が増大してプロペラ軸出力が増大すると、軸発電機モータ（ＳＧＭ）１３およびハイブリッド排気タービン過給機５による発電量が徐々に増大し、発電用ディーゼルエンジン６１，６３の負荷が徐々に減少する。
そして、時刻ｔ１を経過すると、メインエンジン３の回転数は定格となり、アンモニア生成量が一定となる。
【００５０】
港湾内（ECA内）を航行する場合には、以下のように排ガス脱硝を行う。この場合、排ガスエコノマイザ用開閉弁２２を閉とし、アンモニア生成器用開閉弁２４及びＳＣＲ用開閉弁２６を開とする。
ハイブリッド排気タービン過給機５のタービン部５ａから排出された排ガスは、第２排気管Ｌ２を通り、アンモニア生成器２から供給されるアンモニア（ガス）と混合される。アンモニアと混合された排ガスは、ＳＣＲ用開閉弁２６を介してＳＣＲ触媒部４へと導かれる。ＳＣＲ触媒部４へ導かれる前に、排ガス温度が所定値未満の場合には図示しない制御部によって電気ヒータ７３が起動され、排ガスが加熱される。一方、排ガス温度が所定値以上の場合には、図示しない制御部によって電気ヒータ７３が停止される。電気ヒータ７３を通過した排ガスは、ＳＣＲ触媒部４にて脱硝された後、図示しない煙突から外部へと排出される。
【００５１】
［外洋航行（ECA外）］
外洋航行の際には、ECA外となるので、排ガス脱硝を行わない。この場合、図１に示すように、排ガスエコノマイザ用開閉弁２２を開とし、アンモニア生成器用開閉弁２４及びＳＣＲ用開閉弁２６を閉とする。ハイブリッド排気タービン過給機５のタービン部５ａから排出された排ガスは、第２排気管Ｌ２を通り、排ガスエコノマイザ用開閉弁２２を介して、排ガスエコノマイザ１１へと導かれる。排ガスエコノマイザ１１では、蒸気が生成され、船内の各所にて使用される。排ガスエコノマイザ１１から排出された排ガスは、煙突から外部へと排出される。
【００５２】
排ガス脱硝を行わないので、図５（ｃ）に示すように、アンモニア生成量は０となる。また、電気ヒータ７３による加熱も停止するので、図５（ｆ）に示すように排ガス温度はＴ１（℃）に低下し、図５（ｇ）に示すようにＳＣＲ触媒温度も徐々に低下していく。
外洋航行では、軸発電機モータ１３をモータとして駆動してメインエンジン３を加勢する。図５（ａ）の領域Ｊが軸発電機モータ１３が負担するプロペラ軸出力となり、これによりメインエンジン３が負担する出力を低下させることができる。軸発電機モータ１３へ供給する電力（図５（ｅ）の領域Ｋ参照）としては、排熱回収して蓄電池６７に蓄えられた余剰電力が用いられる。特に、アンモニア生成器２及び電気ヒータ７３に電力を供給する必要がないので（図５（ｄ）参照）、排熱回収によって得られた電力の余剰分を軸発電機モータ１３に対して有効に利用することができる。これにより、図５（ｂ）の領域Ｉに示すように熱効率が向上する。
【００５３】
［目的地港湾内（ECA内）］
目的地の港湾内では、出発港湾内の逆の動作となる。
アンモニア生成器用開閉弁２４及びSCR用開閉弁２６を開とし、排ガスエコノマイザ用開閉弁２２を閉とする。
時刻ｔ３となり目的地港湾内に入ると、排ガス脱硝を行うため、図５（ｃ）に示すようにアンモニア生成を開始し、電気ヒータ７３による排ガス加熱を開始する。そして、時刻ｔ４を過ぎるとプロペラ軸出力を減少させるようにメインエンジン３の負荷を減少させる。これに伴い、図５（ｃ）に示すようにアンモニア生成量も減少し、図５（ｅ）に示すように排熱回収量も減少する。そして、接岸時にはサイドスラスタが起動する（図５（ｅ）の領域Ｂ参照）ため、出発時と同様に蓄電池６７の電力を用いることによって熱効率を向上させる（図５（ｂ）の領域Ｄ参照）。
【００５４】
上述の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
アンモニア生成器２により、水および空気を原料として船舶上にてアンモニアを生成できるので、液体アンモニア（例えばアンモニア水溶液）や尿素等の還元剤を貯蔵するスペースを船舶上に設ける必要がない。したがって、大きなスペースを確保することなく舶用脱硝システムを船舶内に設置することができる。
【００５５】
メインエンジン３の排気ガスによって発電するハイブリッド排気タービン過給機５のハイブリッド発電機モータ５ｃの発電出力がアンモニア生成器２に対して供給されるので、アンモニア生成器２を少ない消費エネルギーで運転することができる。また、メインエンジン３の排気エネルギーを有効利用できるので、別途設けられたディーゼルエンジン発電機等の発電用補機の容量増大や増台を回避することができる。
【００５６】
プロペラ軸１０を加勢する軸発電機モータ１３が設けられているので、メインエンジン３の燃料消費率を低減させることができる。さらに、プロペラ軸１０を加勢する軸発電機モータ１３は、船内電力系統３０から電力供給を受けるようになっているので、排熱回収した電力を用いて軸発電機モータ１３を駆動させることにより、熱効率の高いシステムを構築することができる。特に、排ガス脱硝が必要とされない海域（ECA外）を航行する場合にはアンモニア生成器２や電気ヒータ７３に電力を供給する必要がないので、排熱回収によって得られた電力の余剰分を軸発電機モータに供給して有効に利用することができる。
【００５７】
アンモニア生成器２に対して電力を供給する船内電力系統３０に接続された蓄電池６７を備えているので、ディーゼルエンジン３に負荷変動が生じてハイブリッド排気タービン過給機５の発電出力に変動が生じても、蓄電池６７の電力を用いることができる。特に、ディーゼルエンジン３の低負荷時にハイブリッド排気タービン過給機５からの発電出力が十分に得られない場合に有用である。したがって、アンモニア生成器２に対して安定して電力を供給することができる。さらに、蓄電池６７はハイブリッド排気タービン過給機５と同じ船内電力系統３０に接続されているので、発電機で発生した余剰電力を蓄電することができる。
また、蓄電池を備えることによって負荷変動を抑えることができるので、発電用ディーゼルエンジン６１，６３の容量およびサイズを低減することができる。
【００５８】
電気ヒータ７３によってＳＣＲ触媒部４に流入する排ガス温度を上昇させることができるので、ＳＣＲ触媒の被毒を防止することができる。さらに、電気ヒータ７３には、メインエンジン３の排ガスから熱回収して発電した電力が用いられるので、省エネルギーにて電力を供給することができる。
【００５９】
船内電力系統３０に対して太陽光発電装置６９を接続し、太陽光発電装置６９の発電出力を蓄電池６７に供給することとしたので、さらに省エネルギーにて電力供給が可能となる。
【００６０】
陸上から電力の供給を受ける外部電力入力部７１が船内電力系統３０に接続されているので、船舶の接岸時に電力の供給を受けることができる。これにより、船舶の接岸時には蓄電池６７からサイドスラスタに多くの電力を供給できるため、発電用ディーゼルエンジン６１，６３の負荷を減少させることができ、トータルでの熱効率が向上する。
【００６１】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図６及び図７を用いて説明する。上述した第１実施形態では、排熱回収システム１７としてハイブリッド排気タービン過給機５（図２参照）を用いたのに対して、本実施形態では、パワータービン（ガスタービン）を用いる点が異なる。したがって、その他の共通する構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６２】
排気マニホールド１５には、第３排気管Ｌ３が接続されており、この第３排気管Ｌ３を介してパワータービン７の入口側へとメインエンジン３の排ガスが導かれる。このように、メインエンジン３の排ガスの一部が、排気タービン過給機５’に供給される前に抽ガスされてパワータービン７に供給されるようになっている。この抽ガスされた排ガスによって、パワータービン７が回転駆動される。
パワータービン７の出口側から排出された排ガスは、第４排気管Ｌ４を介して、第２排気管Ｌ２（図１参照）へと導かれるようになっている。
【００６３】
パワータービン７からの回転出力は、回転軸３２を介して、パワータービン側発電機３３に伝達されるようになっている。パワータービン側発電機３３にて発電された出力は、周波数変換器３５及び開閉スイッチ３６を介して船内電力系統３０へと供給されるようになっている。これにより、パワータービン側発電機３３の出力電力がアンモニア生成器２へと供給される。
パワータービン側発電機３３と周波数変換器３５との間には、ロードバンク４４が設けられている。ロードバンク４４としては、負荷抵抗装置が用いられ、パワータービン側発電機３３からの余剰電力を消費し、出力変動を低減するために用いられる。
【００６４】
また、第３排気管Ｌ３には、パワータービン７に導入するガス量を制御する排ガス量調整弁３７が設けられている。また、排ガス量調整弁３７が遮断したときに、排気タービン過給機５’のタービン部への過過給（エンジンの最適運転圧力を超えての過給）を防止するためにバイパス弁４０及びオリフィス４２が、第３排気管Ｌ３と第４排気管Ｌ４との間に設けられている。
【００６５】
図７（第１実施形態の図４に対応）に示すように、パワータービン７を用いて排熱回収しパワータービン側発電機３３（Ｐ／Ｔ）にて発電する本実施形態では、メインエンジン３の負荷が所定値以上になった場合に、軸発電機モータ（ＳＧＭ）１３に次いでパワータービン７による発電が開始され、徐々にその発電量が増大される。これは、メインエンジン負荷が所定値を超えないと、排熱回収できる程度にエンジンの排気エネルギーが大きくならないからである。なお、このマップは一例であって、船内の発電システムに応じて適宜決定される。
図７に基づいて得られたパワータービン側発電機３３の目標発電量は、図６に示した排ガス量調整弁３７の開度によって制御される。
【００６６】
本実施形態によれば、第１実施形態の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
メインエンジン３の排ガスを駆動源とするパワータービン７によって発電するパワータービン側発電機３３の出力電力を、船内電力系統３０を介してアンモニア生成器２に用いることとしたので、メインエンジン３の排気エネルギーを有効に利用することができる。
【００６７】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図８及び図９を用いて説明する。上述した第１実施形態では、排熱回収システム１７としてハイブリッド排気タービン過給機５（図２参照）を用いたのに対して、本実施形態では、蒸気タービンを用いる点が異なる。したがって、その他の共通する構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６８】
図８に示すように、蒸気タービン９は、排ガスエコノマイザ１１によって生成された蒸気が第１蒸気管Ｊ１を介して供給されて回転駆動されるようになっている。
排ガスエコノマイザ１１には、第２排気管Ｌ２を介して排出されるメインエンジン３の排ガスが導入されるようになっている。排ガスエコノマイザ１１で生成された蒸気は第１蒸気管Ｊ１を介して蒸気タービン９に導入される。蒸気タービン９で仕事を終えた蒸気は、第２蒸気管Ｊ２によって排出されて図示しないコンデンサ（復水器）に導かれるようになっている。
【００６９】
蒸気タービン９からの回転出力は、回転軸５２を介して、蒸気タービン側発電機４９（S／T）に伝達されるようになっている。蒸気タービン側発電機４９にて発電された出力は、周波数変換器３５及び開閉スイッチ３６を介して船内電力系統３０へと供給されるようになっている。これにより、蒸気タービン側発電機４９の出力電力がアンモニア生成器２へと供給される。
【００７０】
第１蒸気管Ｊ１には、蒸気タービン９に導入する蒸気量を制御する蒸気量調整弁５４と、非常時に蒸気タービン９への蒸気の供給を遮断する非常停止用緊急遮断弁５５とが設置されている。また、第１蒸気管Ｊ１と第２蒸気管Ｊ２との間には、蒸気タービン９をバイパスする蒸気流量を調整するための蒸気バイパス弁５７が設けられている。
【００７１】
図９（第１実施形態の図４に対応）に示すように、蒸気タービン９を用いて排熱回収し蒸気タービン側発電機４９にて発電する本実施形態では、メインエンジン３の負荷が所定値以上になった場合に蒸気タービン９による発電が開始され、次いで軸発電機モータ（ＳＧＭ）１３による発電が開始され、徐々にその発電量が増大される。なお、このマップは一例であって、船内の発電システムに応じて適宜決定される。
図９に基づいて得られた蒸気タービン側発電機４９の目標発電量は、図８に示した蒸気量調整弁５４の開度によって制御される。
【００７２】
本実施形態によれば、第１実施形態の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
メインエンジン３の排ガスを用いた排ガスエコノマイザ１１によって生成された蒸気を駆動源とする蒸気タービン９をも用いて発電することとしたので、さらにメインエンジン３の排気エネルギーを有効に利用することができる。
【００７３】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について、図１０及び図１１を用いて説明する。上述した第２実施形態では、排熱回収システム１７としてパワータービン７を用いた構成としたのに対して、本実施形態では、パワータービン及び蒸気タービンを用いる構成とした点が異なる。したがって、その他の共通する構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７４】
図１０に示すように、蒸気タービン９は、排ガスエコノマイザ１１によって生成された蒸気が第１蒸気管Ｊ１を介して供給されて回転駆動されるようになっている。
排ガスエコノマイザ１１には、第２排気管Ｌ２を介してメインエンジン３から排出される排ガスと、パワータービン７の出口側から第４排気管Ｌ４を介して排出される排ガスとが、導入されるようになっている。排ガスエコノマイザ１１で生成された蒸気は第１蒸気管Ｊ１を介して蒸気タービン９に導入される。蒸気タービン９で仕事を終えた蒸気は、第２蒸気管Ｊ２によって排出されて図示しないコンデンサ（復水器）に導かれるようになっている。
【００７５】
パワータービン７と蒸気タービン９とは直列に結合されて異種タービン側発電機５０を駆動するようになっている。すなわち、発電機５０には、パワータービン７及び蒸気タービン９といった異なる種類（異種）のタービンが同軸上に接続されている。異種タービン側発電機５０にて発電された出力は、周波数変換器３５及び開閉スイッチ３６を介して船内電力系統３０へと供給されるようになっている。これにより、異種タービン側発電機５０の出力電力がアンモニア生成器２へと供給される。
【００７６】
蒸気タービン９の回転軸５２は図示しない減速機およびカップリングを介して異種タービン側発電機５０に接続され、また、パワータービン７の回転軸３２は図示しない減速機およびクラッチ５３を介して蒸気タービン９の回転軸５２と連結されている。クラッチ５３としては、所定の回転数にて嵌脱されるクラッチが用いられ、例えばSSS（Synchro-Self-Shifting）クラッチが好適に用いられる。
【００７７】
第１蒸気管Ｊ１には、蒸気タービン９に導入する蒸気量を制御する蒸気量調整弁５４と、非常時に蒸気タービン９への蒸気の供給を遮断する非常停止用緊急遮断弁５５とが設置されている。また、第１蒸気管Ｊ１と第２蒸気管Ｊ２との間には、蒸気タービン９をバイパスする蒸気流量を調整するための蒸気バイパス弁５７が設けられている。
【００７８】
図１１（第１実施形態の図４に対応）に示すように、パワータービン７及び蒸気タービン９を用いて排熱回収し異種タービン側発電機５０にて発電する本実施形態では、メインエンジン３の負荷が所定値以上になった場合に蒸気タービン９による発電が開始され、さらにメインエンジン３の負荷が上昇した場合に軸発電機モータ（ＳＧＭ）１３、次いでパワータービン７による発電が開始され、徐々にそれらの発電量が増大される。なお、このマップは一例であって、船内の発電システムに応じて適宜決定される。
図１１に基づいて得られた異種タービン側発電機５０の目標発電量は、図１０に示した排ガス量調整弁３７及び蒸気量調整弁５４の開度によって制御される。
【００７９】
本実施形態によれば、第１実施形態および第２実施形態の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
メインエンジン３の排ガスを駆動源とするパワータービン７に加えて、メインエンジン３の排ガスを用いた排ガスエコノマイザ１１によって生成された蒸気を駆動源とする蒸気タービン９をも用いて発電することとしたので、さらにメインエンジン３の排気エネルギーを有効に利用することができる。
【００８０】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について、図１２及び図１３を用いて説明する。上述した第２実施形態では、排熱回収システム１７としてパワータービン７を用いた構成としたのに対して、本実施形態では、熱媒体タービンを用いる構成とした点が異なる。したがって、その他の共通する構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００８１】
図１２に示すように、第２冷却水管Ｃ２に、ジャケット水用熱交換器９０が設けられている。ジャケット水用熱交換器９０には、循環ポンプ４８によって第１冷却水管Ｃ１およびシリンダ部１３を通過して循環するジャケット水が導かれるようになっており、冷却水タンク４６から導かれる冷却水を加熱するようになっている。
熱交換器８９には、冷却水タンク４６から循環ポンプ４７により押し出され、熱交換器９０及び第２冷却水管Ｃ２を介して第２空気冷却器１６を通り段階的に加熱された冷却水が、第３冷却水管Ｃ３により導入される。
熱媒体タービン８は、熱交換器８９によって蒸気化した熱媒体が第１熱媒体管Ｒ１を介して供給されて回転駆動するようになっている。熱媒体タービン８で仕事を終えた蒸気状の熱媒体は、エコノマイザ９５で低温の熱媒体と熱交換した後、コンデンサ９７で液化され、系内を循環ポンプ９９で循環する。
なお、図１２では、熱媒体はジャケット水用熱交換器９０及び第２空気冷却器１６を通過した冷却水と熱交換する構成としたが、エンジン排ガスと熱交換した加熱水と熱交換した構成としても良い。
【００８２】
熱媒体タービン８からの回転出力は、回転軸９１を介して、熱媒体タービン側発電機９３に伝達されるようになっている。熱媒体タービン側発電機９３にて発電された出力は、周波数変換器３５及び開閉スイッチ３６を介して船内系統３０へと供給されるようになっている。これにより、熱媒体タービン側発電機９３の出力電力がアンモニア生成器２へと供給される。
【００８３】
上記構成では、熱媒体タービン側発電機９での発電量は常時最大限取り出し、その電力供給量が船内系統３０の需要に対して不足する場合に、第１及び／または第２発電用ディーゼルエンジン６１，６３の負荷制御を行う。
【００８４】
図１３に示すように、熱媒体タービン８を用いて排熱回収し熱媒体タービン側発電機９３（ＯＲＣ）にて発電する本実施形態では、メインエンジン３の負荷が所定値以上になった場合に熱媒体タービン８による発電が開始され、徐々にその発電量が増大される。これは、メインエンジン負荷が所定値を超えないと、排熱回収できる程度にエンジン冷却水及び／または排気エネルギーが大きくならないからである。なおこのマップは一例であって、船内の発電システムに応じて適宜決定される。
【００８５】
本実施形態によれば、上記各実施形態の作用効果に加え、以下の作用を奏する。
ディーゼルエンジン３の冷却水と熱交換され、蒸気化した熱媒体を駆動源とする熱媒体タービン８によって発電する熱媒体タービン側発電機９３の出力電力を、船内系統３０を介してアンモニア生成器２に用いることとしたので、ディーゼルエンジン３の低温排熱エネルギーを有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１  舶用脱硝システム
２  アンモニア生成器
３  メインエンジン
４  ＳＣＲ触媒部
５  ハイブリッド排気タービン過給機
５ｃ  ハイブリッド発電機モータ（過給機側発電機）
７  パワータービン
８  熱媒体タービン
９  蒸気タービン
１１  排ガスエコノマイザ（排ガスボイラ）
３０  船内電力系統
３３  パワータービン側発電機
４９  蒸気タービン側発電機
５０  異種タービン側発電機
７０  エンジンメインコントローラ
７２  パワーマネジメントシステム（ＰＭＳ；発電出力制御部）
７３  電気ヒータ
８１  水素製造部
８３  窒素製造部
９３  熱媒体タービン側発電機
【図１】
2012047096.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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