(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶主機又は発電機原動機の排ガスを排ガス中の煤質を除去する集塵機に通し、それを海水で浄化させるスクラバーにてＳＯｘ成分を除去後加圧する高圧仕様コンプレッサと、
高圧に加圧された高濃度ＣＯ2を含む排ガスが円周表面に形成されるスリットから円筒周外に排出される間にＣＯ2を分離する円筒状分離膜を有するＣＯ2分離フィルタと、
分離されたＣＯ2を貯留する冷却器が組み込まれたＣＯ2貯蔵ユニットと、ＣＯ2を海中に排出又は加圧液化又は固化後に陸揚げするＣＯ2移送ユニット
を有することを特徴とするＣＯ2排出削減船。
【請求項２】
船舶主機とコンプレッサとの間に集塵機を有することを特徴とする請求項１に記載のＣＯ2排出削減船。
【請求項３】
集塵機とコンプレッサとの間にスクラバーを有することを特徴とする請求項２に記載のＣＯ2排出削減船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶が排出する排ガス中の二酸化炭素ガス（以下「ＣＯ2」という。）の大気への排出を削減する船に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業革命以降の石油消費に伴う温室効果ガス（ＧＨＧ）の排出による地球の温暖化が懸念されてきている。そこで、２０１５年パリ協定で、世界の平均気温の上昇を産業革命以前から２℃以内に押さえるというＧＨＧ削減目標が掲げられた。しかし、国境を越えて行き来する船舶についてのＧＨＧ排出対策については、船舶の船籍国や運航国による区分けは難しい。
【０００３】
このことから、国連の専門機関であるＩＭＯでは、世界共通の燃費規制（ＥＥＤＩ規制）を導入するなど、国際海運のＧＨＧ削減を積極的に推進してきている。ＩＭＯの基本方針としては、下記を掲げている。
・燃費(効率)の改善目標(２００８年比)２０３０年までに４０％の改善、２０５０年迄に７０％の改善
・ＧＨＧ総排出量目標(２００８年比)２０５０年までに５０％の削減、今世紀中に排出ゼロへ努力
【０００４】
【数１】
0006955050.tif 000002
【０００５】
ここで、２０２５年以降ＥＥＤＩ３０％目標をクリアするには分子を小さくする必要があり、そのために機関燃費効率を上げ、燃料消費率の数値を小さくするか、機関出力を小さくするために、減速運航を行うこと、もしくは革新的技術を持った船にするといった方法がある。
また、ＥＥＤＩの分母を大きくするにはＤＷＴを大きくし、速力を上げることが考えられるが、それは機関出力が大きくなり、ＥＥＤＩの削減には繋がらない。２０３０年のＥＥＤＩ４０％削減の目標をクリアするには既存の技術では困難となっている。さらに、２０５０年の目標では現在の船で荷物を運ぶことの継続が不可能になることが予想される。
【０００６】
また、ＧＨＧ排出削減として、ＬＮＧ燃料船が考えられるが、ＬＮＧ燃料船も少量ではあるがメタンスリップによりメタンガスを排出し、メタンの温室効果はＣＯ2の数十倍とも言われ、メタンガスの処理に課題が残るという問題がある。また、ＬＮＧの燃焼によりＣＯ2が排出されるので、２０５０年以降のＥＥＤＩ削減７０％の対応はできない。
【０００７】
さらに、水素エンジンやアンモニアエンジンの開発等も考えられるが、現在まだ研究段階であり、将来その技術が確立されているかは不明である。水素燃料あるいはアンモニア燃料の供給体制やインフラの整備など莫大なコストが掛かることにより、海運の将来や世界の物流がどのように変化していくのか、全く想像ができないという問題もある。
【０００８】
船舶の主機(機関）から排出される排気ガス中の成分を浄化する船舶に関する技術として、例えば、特開２０１６−１３７７６６号公報に開示のものが知られている。
【０００９】
特開２０１６−１３７７６６号公報の開示は、発明名称「船舶」に係り、「主機から排出される排気ガス中の硫黄酸化物や窒素酸化物などの成分を浄化するための排気ガス浄化システムを設けた船舶において、煙突を拡張することなく、船体全体の重心位置が上昇することを抑制できて、船体の復原性を確保でき、しかも、煙突内における艤装品の密度が高くなることを防止できて、排気ガス浄化システムの主要な装置及びそれらのための機器類の設置や保守点検の作業を比較的広い空間状況下で行うことができ、その上、ＳＯｘ浄化システム、ＮＯｘ浄化用のＳＣＲシステム、ＥＧＲシステム等の主要な装置及びそれらのための機器類の併設も可能となる船舶を提供する」ことの発明解決課題において(同公報明細書段落番号００１６参照）、「主機から排出される排気ガス中の成分を浄化するための排気ガス浄化システムを設けた船舶において、前記主機の排気ガスの熱を利用して蒸気を発生するボイラーを横長の横置きボイラーで形成して、機関室内に配設すると共に、前記排気ガス浄化システムの主要な装置を、前記機関室内に、若しくは、煙突内に、若しくは、前記機関室内から前記煙突内に跨って配置する」構成をとることにより(同公報特許請求の範囲請求項１等の記載参照）、「・・煙突を拡張することなく、船体全体の重心位置が上昇することを抑制できて、船体の復原性を確保でき、しかも、煙突内における艤装品の密度が高くなることを防止できて、排気ガス浄化システムの主要な装置とそれらのための機器類の設置や保守点検の作業を比較的広い空間状況下で行うことができ、その上、ＳＯｘ浄化システム、ＮＯｘ浄化用のＳＣＲシステム、ＥＧＲシステム等の主要な装置及びそれらのための機器類の併設も可能にすることができる」等の効果を奏するものである(同公報明細書段落番号００２９参照）。
【００１０】
しかしながら、上記公報開示のものは、ＳＯｘやＮＯｘを浄化することはできるが、ＣＯ2を削減することはできず、ＧＨＧ削減効果がないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１６-１３７７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明は、船舶が排出する排ガス中のＣＯ2の大気への排出を削減する船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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本願請求項１に係る発明は、ＣＯ2排出削減船において、船舶主機又は発電機原動機の排ガスを排ガス中の煤質を除去する集塵機に通し、それを海水で浄化させるスクラバーにてＳＯｘ成分を除去後加圧する高圧仕様コンプレッサと、高圧に加圧された高濃度ＣＯ2を含む排ガスが円周表面に形成されるスリットから円筒周外に排出される間にＣＯ2を分離する円筒状分離膜を有するＣＯ2分離フィルタと、分離されたＣＯ2を貯留する冷却器が組み込まれたＣＯ2貯蔵ユニットと、ＣＯ2を海中に排出又は加圧液化又は固化後に陸揚げするＣＯ2移送ユニットを有することを特徴とする。
また、本願請求項２に係る発明は、前記請求項１に記載のＣＯ2排出削減船において、船舶主機とコンプレッサとの間に集塵機を有することを特徴とする。
さらに、本願請求項３に係る発明は、前記請求項２に記載のＣＯ2排出削減船において、集塵機とコンプレッサとの間にスクラバーを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、船舶主機の排気ガス内に含まれるＣＯ2を大気へ排出することを低減することができ、ＧＨＧを削減するＣＯ2排出削減船を提供することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、2サイクル機関を搭載する大型船に適応する本発明の実施例１に係るＣＯ2排出削減船の概略構成図である。
【図２】図２は、4サイクル機関もしくは2サイクル機関搭載する中小型船に適応する本発明の実施例２に係るＣＯ2排出削減船の概略構成図である。
【図３】図３は、船舶主機からの固形煤が多く排出することのないＬＮＧ船等のガス燃料船に適応する本発明の実施例３に係るＣＯ2排出削減船の概略構成図である。
【図４】図４は、電気推進船の場合であり、発電機原動機からの排気ガスからＣＯ2を削減する船に適用する本発明の実施例４に係るＣＯ2排出削減船の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係るＣＯ2排出削減船を実施するための実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、2サイクル機関を搭載する大型船に適応する本発明の実施例１に係るＣＯ2排出削減船の概略構成図である。
図１において、符号１は、本実施例１に係るＣＯ2排出削減船に搭載するＣＯ2削減システム、２は、主機(ディーゼル機関）であり、ＮＯｘ三次規制に適合するＥＧＲ又はＳＣＲを搭載する機関にも対応する。４は、集塵機、５は、スクラバー（排ガス洗浄装置）、６は、ターボコンプレッサ、７、７ａ、７ｂは、ＣＯ2センサー、８は、ＣＯ2分離フィルタ、９は、ＣＯ2貯蔵ユニット、９ａは、ＣＯ2移送ユニット、１０は、ファンネル(煙突）であり、実線は排ガスの流れを、破線は、貯留後の液化ＣＯ2又は固化ＣＯ2の処理を示す仮想線である。
【００１８】
そして、ＣＯ2分離フィルタ８の前段に、集塵機４を搭載し排ガス中のスート除去等を配置して排ガス浄化を行い、その後、さらに、高圧のターボコンプレッサにより排ガスを加圧し、加圧された排ガスをＣＯ2分離フィルタ８に通すことにより、排ガス中のＣＯ2を分離するものである。
【００１９】
すなわち、図１に示すように、本実施例１に係るＣＯ2排出削減船は、ＮＯｘＴｉｒｅ３対応として開発されているＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ（選択式還元触媒）：排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を削減するために、アンモニア（ＮＨ３）と窒素酸化物（ＮＯｘ）とを化学反応させて、窒素（N２)と水（Ｈ２Ｏ）に還元する装置）もしくはＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ（排気再循環）：燃焼後の暖まった排ガスを吸気と一緒に再吸入（循環）させて、燃焼熱を吸収して温度を下げＮＯｘ生成量を抑える装置）を適合させた大型船対応のＣＯ2排出削減船であり、主機２から出た排ガスを、排ガス中の煤質を除去する集塵機４に通し、それを海水で浄化させるスクラバー５にてＳＯｘ成分を除去後、ＳＯｘ除去排ガスを圧縮するターボコンプレッサ６にて加圧し、その後ＣＯ2分離フィルタ８を通過させ、ＣＯ2を分離し、ＣＯ2貯蔵ユニット９に集めるようにしたものである。
【００２０】
集塵機４は、排ガス中の固形スス（煤）を取り除くフィルタであり、スクラバー（排ガス洗浄装置）５は、排ガスを海水に接触させてＳＯｘを除去するためのもの（装置）である。
本実施例１に係るＣＯ2排出削減船においては、ＣＯ2分離フィルタ８を通す前段に、集塵機４を搭載し、排ガス中のスート（煤）の除去による排ガス浄化を行い、その後高圧仕様のターボコンプレッサ６により排ガスを加圧し、ＣＯ2分離フィルタ８を通すようにして、排ガス中のＣＯ2を分離せんとするものである。
【００２１】
また、ターボコンプレッサ６は、スクラバー５を通過した排ガスを所定圧まで圧縮するための高圧仕様のものであり、高圧仕様であれば、ターボ形式に限らない。高圧仕様の単なるコンプレッサで足るものである。ＣＯ2分離フィルタ８にてＣＯ2を分離し、ＣＯ2を取り出すためには、高圧が不可欠だからである。
分離されたＣＯ2は、それを液化する等して、ＣＯ2貯蔵ユニット９に貯留するようにするＣＯ2貯蔵ユニット９には必要に応じてバキュームポンプや冷却器が組み込まれる。溜め込まれたＣＯ2は、９ａのＣＯ2移送ユニットで海中に排出する、あるいは、ＣＯ2を加圧して液化、固化後、ドライアイスとした後、陸揚げする（それらの液化・固化の詳細は省略する。）。
この結果、本実施例１に係るＣＯ2排出削減船においては、ファンネル(煙突）１０から大気へ排出される主機排ガスからＣＯ2が削減されることとなる。
【００２２】
なお、本実施例１に係るＣＯ2排出削減船においては、ターボコンプレッサ６前及びＣＯ2分離フィルタ８の後にＣＯ2濃度を検出し、所定の閾値を超える場合には、警告等を発するＣＯ2センサー７、７ａ、７ｂを配置し、常時、削減状態を監視するようにしている。
【００２３】
次に、本実施例１に係るＣＯ2排出削減船に使用するＣＯ2分離フィルタ８について説明する。
本実施例１に係るＣＯ2排出削減船に使用するＣＯ2分離フィルタ８は、高濃度ＣＯ2を含む排ガスが円筒の一端から他端に通過し、円筒他端から排出される途中で、ＣＯ2を主成分とするガスが円周表面に形成されるスリットから円筒周外に排出され、ＣＯ2が除去された排ガスが円筒他端から排出されるという優れた機能を有するものであり、本実施例１に係るＣＯ2排出削減船１は、ＣＯ2分離膜を用いて排ガス中のＣＯ2を分離回収し、その結果、ＣＯ2の大気への排出が削減されるというものである。
【００２４】
なお、ＣＯ2分離フィルタ８を通して分離されたＣＯ2はＣＯ2貯蔵ユニット９に溜め込まれ、ＣＯ2移送ユニット９ａとして、海水ポンプ（図示外）を利用して海中に排出する。あるいは、ＣＯ2を加圧して液化後、固化ドライアイスにした後陸揚げする（それらの液化・固化の詳細は省略する。）。今後、何等かのカーボンリサイクル手法が確立された後に、その対応を否定するものではない。
【実施例２】
【００２５】
本発明に係るＣＯ2排出削減船を実施するための実施例２を図面に基づき詳細に説明する。
図２は、主に4サイクル主機関もしくは2サイクル機関を搭載する中小型船に適応する本発明の実施例２に係るＣＯ2排出削減船の概略構成図である。
図２において、符号１１は、本実施例２に係るＣＯ2削減船に搭載するＣＯ2削減システム、１２は、主機(ディーゼル機関）、１４は、集塵機、１６は、ターボコンプレッサ、１７、１７ａ、１７ｂは、ＣＯ2センサー、１８は、ＣＯ2分離フィルタ、１９は、ＣＯ2貯蔵ユニット、１９ａはＣＯ2移送ユニット、実線は排ガスの流れを、点線は、貯留後の液化ＣＯ2又は固化ＣＯ2の処理後を示す仮想線であり、その余のファンネル(煙突）１０等は図１に示す部材と同じである。
【００２６】
実施例１に係るＣＯ2排出削減船との違いは、中小型船対応のため、船内にＥＧＲ又はＳＣＲ３及びスクラバー（排ガス洗浄装置）５の配置がない場合を想定している。比較的中小型船であるため、排ガス量も多くはない。したがって、本実施例２に係るＣＯ2排出削減船の削減システム１１においては、主機１２からの排ガスは塵埃等の煤を除去する集塵機１４を通過後、ターボコンプレッサ１６で加圧され、ＣＯ2分離フィルタ１８に送り込まれ、ＣＯ2を取りだし後、液化または固化の後、ＣＯ2貯蔵ユニット１９に貯留され、ＣＯ2が除去された排ガスは煙突から船外に排気され、ＣＯ2排出削減船が実現される。
【００２７】
ターボコンプレッサ１６及びＣＯ2分離フィルタ１８の基本構成は、実施例１に係るＣＯ2排出削減船と同じ機能のものである（船が小型の分、その仕様は軽減される）。
【実施例３】
【００２８】
図３は、船舶主機からの固形煤が排出することのないＬＮＧ船（ガス燃料船）等に適応する本発明の実施例３に係るＣＯ2排出削減船の概略構成図である。
図３において、符号２１は、本実施例３に係るＣＯ2排出削減船に搭載するＣＯ2削減システム、２２は、主機(デユアルフューエル、DF機関）、２６は、ターボコンプレッサ、２７、２７ａ、２７ｂは、ＣＯ2センサー、２８は、ＣＯ2分離フィルタ、２９は、ＣＯ2貯蔵ユニット、２９ａはＣＯ2移送ユニット、実線は排ガスの流れを、点線は、貯留後の液化ＣＯ2又は固化ＣＯ2の処理後を示す仮想線であり、ファンネル(煙突）１０に変わりはない。
【００２９】
本実施例３に係るＣＯ2排出削減船は、ＬＮＧ（液化天然ガス）を燃料とする船であり、排ガス内に固形の煤等が発生しない。したがって、ＬＮＧ燃料主機２２からの排ガスを直接ターボコンプレッサ２６で加圧し、これをＣＯ2分離フィルタ２８に通過させ、ＣＯ2を分離・回収し、それをＣＯ2貯蔵ユニット２９に貯留することで、船外に排出される排ガスは、ＣＯ2が削減された排ガスが排出されることとなる。
【００３０】
ターボコンプレッサ２６及びＣＯ2分離フィルタ２８は、実施例１に係るＣＯ2排出削減船と同じ機能のものである。
【実施例４】
【００３１】
図４は、電気推進船等に適応する本発明の実施例４に係るＣＯ2排出削減船の概略構成図である。
図４において、符号３０は、本実施例４に係るＣＯ2排出削減船に搭載するＣＯ2削減システム、３１は、発電機原動機(ディーゼル機関）であり、3台の発電機原動機からの排ガスを集合管に集め、３２は、集塵機、３３は、ターボコンプレッサ、３４、３４ａ、３４ｂは、ＣＯ2センサー、３５は、ＣＯ2分離フィルタ、３６は、ＣＯ2貯蔵ユニット、３６ａは、ＣＯ2移送ユニット、実線は排ガスの流れを、点線は、貯留後の液化ＣＯ2又は固化ＣＯ2の処理後を示す仮想線であり、ファンネル(煙突）１０に変わりはない。
【００３２】
本実施例４に係るＣＯ2排出削減船は、電気推進船の場合であり3台の発電機原動機の排ガスを排気集合管内に集め、３２集塵機を通過させ、排ガスを直接ターボコンプレッサ３３で加圧し、ＣＯ2分離フィルタ３５を通過させ、ＣＯ2を分離・回収し、それをＣＯ2貯蔵ユニット３６に貯留することで、船外に排出される排ガスは、ＣＯ2が削減された排ガスが排出されることとなる。
【００３３】
ターボコンプレッサ３３及びＣＯ2分離フィルタ３５は、実施例１に係るＣＯ2排出削減船と同じ機能のものである。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、主機関が大気中へ排出する排ガス中のＣＯ2を削減するＣＯ2排出削減船に利用される。
【符号の説明】
【００３５】
１  本実施例１に係るＣＯ2排出削減船に搭載するＣＯ2排出削減システム
２  主機(ディーゼル機関）
３  ＥＧＲ又はＳＣＲ
４  集塵機
５  スクラバー（排ガス洗浄装置）
６  ターボコンプレッサー
７、７ａ、７ｂ  ＣＯ2センサー
８  ＣＯ2分離フィルター
９  ＣＯ2貯蔵ユニット
９ａ  ＣＯ2移送ユニット
１０  ファンネル(煙突）
１１  本実施例２に係るＣＯ2排出削減船に搭載するＣＯ2排出削減システム
１２  主機(ディーゼルDF機関）
１４  集塵機
１６  ターボコンプレッサー
１７、１７ａ、１７ｂ  ＣＯ2センサー
１８  ＣＯ2分離フィルター
１９  ＣＯ2貯蔵ユニット
１９ａＣＯ2移送ユニット
２１  本実施例３に係るＣＯ2排出削減船に搭載するＣＯ2排出削減システム
２２  主機(デユアルフューエルDF機関）
２６  ターボコンプレッサー
２７、２７ａ、２７ｂ  ＣＯ2センサー
２８  ＣＯ2分離フィルター
２９  ＣＯ2貯蔵ユニット
２９ａＣＯ2移送ユニット
３０  本実施例４に係るＣＯ2排出削減船に搭載するＣＯ2排出削減システム
３１  発電機原動機(ディーゼル機関）
３２  集塵機
３３  ターボコンプレッサー
３４、３４ａ、３４ｂ  ＣＯ2センサー
３５  ＣＯ2分離フィルター
３６  ＣＯ2貯蔵ユニット
３６ａＣＯ2移送ユニット
【要約】
【課題】
船舶が排出する排ガス中のＣＯ2を削減するＣＯ2排出削減船を提供する。
【解決手段】
ＣＯ2排出削減船において、船舶主機又は発電機原動機の排ガスを加圧するコンプレッサと、加圧された排ガスからＣＯ2を分離するＣＯ2分離フィルタと、分離されたＣＯ2を貯留するＣＯ2貯蔵ユニットとＣＯ2移送ユニット、を有する。
【選択図】図１【図１】
0006955050.tif 000003
【図２】
0006955050.tif 000004
【図３】
0006955050.tif 000005
【図４】
0006955050.tif 000006