(57)【要約】【課題】ＮＯｘ２次規制対応の船舶を、簡単にＮＯｘ３次規制対応の船舶に改修できるようにする。【解決手段】排気レシーバ２３から供給される排気ガスによりターボ過給機１２を作動し、ターボ過給機１２のコンプレッサ１２Ｃで加圧された空気を、掃気経路１６を通して掃気レシーバ２０へと供給する。ターボ過給機のタービン１２Ｔの入口側と出口側とをバイパスし、排気ガス・バイパス・バルブ２７Ｖが設けられた排気ガスバイパス管２７を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気レシーバから供給される排気ガスにより作動されるターボ過給機と、
前記ターボ過給機のコンプレッサで加圧された空気を掃気レシーバへと供給する掃気経路とを備え、
前記ターボ過給機のタービンの入口側と出口側とをバイパスする排気ガスバイパス経路を備える
ことを特徴とするＮＯｘ２次規制に対応する舶用エンジンシステム。
【請求項２】
ＮＯｘ３次規制に対応するＥＧＲシステムまたは高圧ＳＣＲシステムの配管を接続するための配管取付部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の舶用エンジンシステム。
【請求項３】
前記配管取付部がＥＧＲシステムに対応し、前記配管取付部が、前記掃気経路および前記排気レシーバに設けられることを特徴とする請求項２に記載の舶用エンジンシステム。
【請求項４】
前記ターボ過給機がＥＧＲシステムに必要なスペース分、船尾側に配置されることを特徴とする請求項２に記載の舶用エンジンシステム。
【請求項５】
前記掃気経路にＥＧＲシステムに適合した材質で構成される補助ブロワが設けられることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の舶用エンジンシステム。
【請求項６】
前記配管取付部が高圧ＳＣＲシステムに対応し、前記配管取付部が、前記掃気レシーバ、前記排気レシーバ、および該排気レシーバから前記タービンの入口側へ通じる排気管に設けられることを特徴とする請求項２に記載の舶用エンジンシステム。
【請求項７】
前記掃気経路に高圧ＳＣＲシステムに適合される容量及び出力を備える補助ブロワとその駆動モータが設けられることを特徴とする請求項６に記載の舶用エンジンシステム。
【請求項８】
前記タービンの出口側に、ＮＯｘ３次規制に用いられる低圧ＳＣＲシステムが取り付け可能であることを特徴とする請求項１に記載の舶用エンジンシステム。
【請求項９】
船舶機関制御卓を更に備え、ＮＯｘ３次規制に合わせて追加される装置のためのスペースが前記船舶機関制御卓に設けられることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の舶用エンジンシステム。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の舶用エンジンシステムを備えたことを特徴とする船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスのＮＯｘ２次規制への対応でありながら、３次規制対応へ簡単に改修が可能な舶用エンジンシステムを備える船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、ＮＯｘなどの有害物質に関わるエンジンの排ガス規制が段階的に実施されており、２０１６年以降に起工される船舶に関しては、ＮＯｘ排出規制海域（ＥＣＡ）を運航する場合、ＮＯｘ３次規制（ＴｉｅｒＩＩＩ）に対応する必要がある。ＮＯｘ３次規制に対応するための技術としては排ガス再循環（ＥＧＲ）や、高圧選択式還元触媒（高圧ＳＣＲ）、低圧選択式還元触媒（低圧ＳＣＲ）を用いた排ガス処理システムが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２４０４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、定期航路運航を行う船舶で、ＮＯｘ排出規制海域（ＥＣＡ）での運航が予定されていない場合、ＮＯｘ２次規制（ＴｉｅｒＩＩ）に対応させて就航することが考えられる。このような船舶では、運航航路が変更され、ＮＯｘ排出規制海域（ＥＣＡ）を運航することになると、ＮＯｘ３次規制に対応する改修が必要となる。
【０００５】
本発明は、ＮＯｘ２次規制対応の船舶を、簡単にＮＯｘ３次規制対応の船舶に改修可能にすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のＮＯｘ２次規制に対応する舶用エンジンシステムは、排気レシーバから供給される排気ガスにより作動されるターボ過給機と、ターボ過給機のコンプレッサで加圧された空気を掃気レシーバへと供給する掃気経路とを備え、ターボ過給機のタービンの入口側と出口側とをバイパスする排気ガスバイパス経路を備えることを特徴としている。
【０００７】
本発明の舶用エンジンシステムには、ＮＯｘ３次規制に対応するＥＧＲシステムまたは高圧ＳＣＲシステムの配管を接続するための配管取付部が設けられている。
【０００８】
配管取付部は、例えばＥＧＲシステムに対応し、配管取付部は、掃気経路および排気レシーバに設けられる。ターボ過給機は、ＥＧＲシステムに必要なスペース分、船尾側に配置されることが好ましい。掃気経路には、ＥＧＲシステムに適合した材質で構成される補助ブロワが設けられることが好ましい。
【０００９】
配管取付部は、例えば高圧ＳＣＲシステムに対応し、配管取付部は、掃気レシーバ、排気レシーバ、および排気レシーバから過給機タービンの入口側へ通じる排気管に設けられる。掃気経路に高圧ＳＣＲシステムに適合される容量及び出力を備える補助ブロワとその駆動モータが設けられることが好ましい。
【００１０】
また、タービンの出口側に、ＮＯｘ３次規制に用いられる低圧ＳＣＲシステムが取り付け可能であってもよい。舶用エンジンシステムが船舶機関制御卓を更に備え、ＮＯｘ３次規制に合わせて追加される装置のためのスペースが船舶機関制御卓に予め設けられてもよい。
【００１１】
本発明の船舶は、上記何れかの舶用エンジンシステムを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＮＯｘ２次規制対応の船舶を、簡単にＮＯｘ３次規制対応の船舶に改修できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態の舶用エンジンシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】配管取付部の構成を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態の舶用エンジンシステムにおけるターボ過給機およびクーラの取付位置を示すエンジン側面図である。
【図４】第２実施形態の舶用エンジンシステムの構成を示すブロック図である。
【図５】第３実施形態の舶用エンジンシステムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である舶用エンジンシステムの構成を示すブロック図である。
【００１５】
第１実施形態の舶用エンジンシステム１０は、ＮＯｘ２次規制対応のエンジンシステムであり、ＮＯｘ３次規制対応エンジンのエンジンチューニングと近い、排気ガスバイパスを備えたエンジンチューニング（低負荷最適化チューニング（Low Load Optimize）、部分負荷最適化チューニング（Part Load Optimize）、もしくは排熱回収用チューニングなど）を採用し、将来的にＥＧＲシステム１１をレトロフィットするための構成を備える。また、ＮＯｘ３次規制に対応した場合の軸系捩じり振動を予め検討しておき、捩じり振動対策としてフライホイールの大型化、チューニングホイールの追加、高強度軸を採用して中間軸径を細くするなど、必要に応じて予め３次規制エンジンに対応した捩じり振動対策を装備しておく。舶用エンジンシステム１０は、ターボ過給機１２を備え、ユニフロー掃気ディーゼルエンジン１３の排気ガスを利用してタービン１２Ｔを回転させ、コンプレッサ１２Ｃにより加圧された空気をエンジン１３へと供給する。
【００１６】
すなわち、タービン１２Ｔの回転によりコンプレッサ１２Ｃが回転され、空気はコンプレッサ１２Ｃで圧縮される。コンプレッサ１２Ｃにより加圧された空気は掃気経路１６へ送り出され、掃気経路１６に設けられた、クーラ１７、ウォータ・ミスト・キャッチャ（ＷＭＣ）１８、低負荷時には補助ブロワ１９を介して掃気レシーバ２０へ供給され、更にエンジン１３の掃気ポート２１から燃焼室１３Ｃ内へ送り込まれる。なお、補助ブロワ１９は、ＥＧＲシステムに適合した材質で構成される。
【００１７】
燃焼室１３Ｃ内の排気ガスは、排気ポート２２から排気レシーバ２３へと排出され、排気管２４を介してタービン１２Ｔへと送られ、タービン１２Ｔを回転させた後、タービン出口側配管２５を通して排気される。また、本実施形態の舶用エンジンシステム１０は、排気管２４とタービン出口側配管２５を連絡する排気ガスバイパス（ＥＧＢ）管２７が設けられ、排気ガスバイパス（ＥＧＢ）管２７には、バイパスさせる排気ガスの量を調整可能な排気ガス・バイパス・バルブ２７Ｖが設けられる。ここで排気ガス・バイパス・バルブ２７Ｖが設けられる排気ガスバイパス（ＥＧＢ）管２７は、タービン１２Ｔをバイパスする経路（排気ガスバイパス経路）である。
【００１８】
第１実施形態の舶用エンジンシステム１０は、ＥＧＲシステム１１のレトロフィットを容易にするため、ＥＧＲシステム１１の各配管を取り付けるための少なくとも４つの配管取付部２８〜３１を備える。配管取付部２８、２９は、排気レシーバ２３に設けられ、配管取付部３０は、掃気経路１６のコンプレッサ１２Ｃとクーラ１７の間に設けられる。また配管取付部３１は、掃気経路１６のウォータ・ミスト・キャッチャ（ＷＭＣ）１８と補助ブロワ１９の間に設けられる。配管取付部２８〜３１は、例えば図２（ａ）に示すように、排気レシーバ２３や掃気経路１６に設けられた分岐管３２として構成され、分岐管３２の開口部の周囲にはＥＧＲシステム１１の配管を接続するためのフランジ３２Ｆが設けられる。ＥＧＲシステム１１のレトロフィットを行うまでは、図２（ｂ）に示されるように、分岐管３２の開口部には、蓋３２Ｃが被せられ、図２（ｃ）に示されるように、ボルト３２Ｂなどの締結具で蓋３２Ｃがフランジ３２Ｆに固定される。すなわち、分岐管３２の開口部は蓋３２Ｃにより閉塞されている。なお、蓋３２Ｃの代わりに開閉バルブを設ける構成とすることもできる。
【００１９】
配管取付部２８には、排気レシーバ２３内の排気ガスを洗浄・冷却して掃気側へと還流するＥＧＲ経路３４が接続される。ＥＧＲシステム１１において、ＥＧＲ経路３４は、遮断弁３５、プレスプレー３６が介してＥＧＲユニット３３に接続される。ＥＧＲユニット３３内においてＥＧＲ経路３４には、クーラスプレー３７、ＥＧＲクーラ３８、ウォータ・ミスト・キャッチャ（ＷＭＣ）３９が設けられる。更にＥＧＲ経路３４には、ＥＧＲブロワ４０、バルブ４１が設けられ、その下流端は、配管取付部３１に接続される。すなわち、ＥＧＲシステム１１を通って再循環される排気ガスは、配管取付部３１から、高負荷時には掃気レシーバ２０へ、低負荷時には補助ブロワ１９を通して掃気レシーバ２０へ送られる。
【００２０】
一方、排気レシーバ２３の配管取付部２９は、シリンダバイパス配管４２を通して配管取付部３０に接続される。すなわちシリンダバイパス配管４２は、エンジン１３をバイパスしてコンプレッサ１２Ｃで加圧された空気を排気レシーバ２３にバイパスする経路であり、バイパスされる空気の量は、シリンダバイパス配管４２に設けられたバルブ４２Ｖによって調整される。
【００２１】
図３は、第１実施形態におけるターボ過給機１２およびクーラ１７のエンジン１３周りの配置を示す図である。図３は、エンジン１３を側方から見た図であり、左側がプロペラ側（船尾側）に対応する。図３には、ＥＧＲシステム１１をレトロフィットした際にＥＧＲユニット３３が取り付けられる位置が破線で示される。第１実施形態では、ＥＧＲシステム１１のレトロフィットを考慮して、予めターボ過給機１２やクーラ１７をＥＧＲシステム１１、すなわちＥＧＲユニット３３を設置する分、船尾側に取り付ける。
【００２２】
以上のように第１実施形態の舶用エンジンシステムによれば、将来的に簡単にＥＧＲシステムをレトロフィットすることが可能となる。
【００２３】
次に図４のブロック図を参照して、第２実施形態の舶用エンジンシステムについて説明する。
【００２４】
第２実施形態の舶用エンジンシステム５０は、高圧ＳＣＲシステム５１のレトロフィットを想定したエンジンシステムである。舶用エンジンシステム５０の構成は、配管取付部の構成および排気管２４にリアクタ・バイパス・バルブ２４Ｖが設けられたことが第１実施形態の舶用エンジンシステム１０と異なるが、その他の構成は第１実施形態と同様である。したがって、舶用エンジンシステム５０の配管取付部以外の構成については、第１実施形態と同一の参照番号を用い、その説明を省略する。
【００２５】
第２実施形態の舶用エンジンシステム５０は、排気レシーバ２３に配管取付部５２、排気管２４に配管取付部５３、掃気レシーバ２０に配管取付部５４が設けられる。高圧ＳＣＲシステム５１がレトロフィットされる際、配管取付部５２には、高圧ＳＣＲシステム５１の高圧ＳＣＲ配管５５の入口側が取り付けられ、高圧ＳＣＲ配管５５の入口にはリアクタ・シーリング・バルブ５５Ａが設けられる。高圧ＳＣＲシステム５１では、リアクタ・シーリング・バルブ５５Ａを通して排気レシーバ２３から送り込まれる排気ガスに、まず気化／混合器５７において尿素水もしくはアンモニア水が還元剤として供給される。すなわち還元剤は、気化／混合器５７において気化され、排気ガスと混合される。還元剤は気化／混合器５７で気化され、アンモニアに分解された後、排気ガスとともにＳＣＲ反応器５８に導かれ、ＳＣＲ反応器５８においてＮＯｘ還元反応を起こし、リアクタ・スロットル・バルブ５５Ｂを通って高圧ＳＣＲ配管５５の下流端が接続された配管取付部５３から排気管２４（タービン１２Ｔ上流側）に供給される。また、掃気レシーバ２０に設けられた配管取付部５４には、高圧ＳＣＲシステム５１のバルブ５５Ｂよりも下流側の高圧ＳＣＲ配管５５にシリンダバイパス配管５９が接続され、主機は排ガス温度が低い場合にはＳＣＲ反応器での反応温度を確保するためにシリンダ・バイパス・バルブ５５Ｃにより掃気レシーバ２０からシリンダへ供給する空気の量を減少させることで排ガス温度を上昇させる。なお、本実施形態の掃気経路１６に設置される補助ブロワ１９およびその駆動モータには、高圧ＳＣＲシステム５１に適合される容量及び出力を備えるものが使用される。
【００２６】
以上のように第２実施形態の舶用エンジンシステムによれば、将来的に簡単に高圧ＳＣＲシステムをレトロフィットすることが可能となる。
【００２７】
次に図５のブロックを参照して、第３実施形態の舶用エンジンシステムについて説明する。
【００２８】
第３実施形態の舶用エンジンシステム６０は、低圧ＳＣＲシステム６１のレトロフィットを想定したエンジンシステムである。また、レトロフィットの際、低圧ＳＣＲシステム６１は、タービン出口側配管２５（タービン１２Ｔ下流側）に接続され、第１実施形態、第２実施形態のようにレトロフィット装置専用の配管取付部が設けられることはない。なおその他の構成に関しては第１実施形態と同様であるため、同一参照符号を用いその説明を省略する。
【００２９】
タービン出口側配管２５に接続される低圧ＳＣＲシステム６１の低圧ＳＣＲ配管６２は、二股に分岐される。低圧ＳＣＲ配管６２の一方は、リアクタ・バイパス・バルブ６２Ａを介して煙突にバイパスされ、他方は、リアクタ・シーリング・バルブ６２Ｂを介して、アンモニア噴射グリッド６３に接続される。アンモニア噴射グリッド６３には、噴射制御ユニット６４から還元剤としてアンモニアが供給される。アンモニア噴射グリッド６３において、アンモニアが混合された排気ガスは、ＳＣＲ反応器６５においてＮＯｘ還元反応を起こし、リアクタ・スロットル・バルブ６２Ｃを通って煙突へと排出される。なお、ＳＣＲ反応器６５からの排気ガスの一部は、噴射制御ユニット６４に設けられたブロワ６６により噴射制御ユニット６４のバーナ６７へと送られ加熱された後、蒸発器６８へと送られる。蒸発器６８には尿素水もしくはアンモニア水が還元剤として供給され、蒸発器６８によってアンモニアへと分解された後、ＳＣＲ反応器６５にて反応させるために、アンモニア噴射グリッド６３へと供給される。
【００３０】
以上のように第３実施形態の舶用エンジンシステムによれば、将来的に簡単に低圧ＳＣＲシステムをレトロフィットすることが可能となる。
【００３１】
なお、各実施形態において、レトロフィットされたシステムは、同システムに含まれる各装置の制御を行うための操作部、表示部を必要とする。したがって、舶用エンジンシステムの制御卓には、付加したシステムのためのスペースを予め用意しておくことが望ましい。
【符号の説明】
【００３２】
１０、５０、６０  舶用エンジンシステム
１１  ＥＧＲシステム
１２  ターボ過給機
１３  エンジン
２０  掃気レシーバ
２３  排気レシーバ
２７  排気ガスバイパス管（排気ガスバイパス経路）
２８〜３１、５２〜５４  配管取付部
２７Ｖ  排気ガス・バイパス・バルブ
５１  高圧ＳＣＲシステム
６１  低圧ＳＣＲシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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