JP2734371B2 - 舶用脱硝反応器の支持構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、船舶用ディーゼル機関
の排ガスの脱硝を行う舶用脱硝反応器を船舶に搭載する
際の支持構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関の排ガスの脱硝を行う脱
硝装置には触媒が設けられている。この触媒は脆い材料
であるが、従来の定置形のディーゼル機関に付設された
脱硝装置は陸上に据えつけられていたので、装置全体を
大きく動揺させるような振動や衝撃が加わることがな
く、触媒が破損するおそれはなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ディー
ゼル機関を搭載した船舶に脱硝反応器を設置する場合に
は、機関運転による振動や荒天時の船舶の揺れによる衝
撃等から脱硝反応器の触媒を守る必要がある。

【０００４】本発明は、脱硝反応器の触媒が船舶の動揺
や機関から伝わる振動で破損しないように、該脱硝反応
器を船舶に取り付ける支持構造を提供することを目的と
している。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る舶用脱硝反
応器の支持構造は、舶用脱硝反応器の下部を船舶に設け
られた第１の支持体に非線形ばねを介して取り付け、舶
用脱硝反応器の上部を船舶に設けられた第２の支持体と
の間において上下方向に移動自在で水平方向の移動を拘
束するように非線形ばねを介して支持したことを特徴と
する。

【０００６】

【作用】機関からの振動や荒天時の船体動揺に起因する
振動・衝撃荷重が舶用脱硝反応器に伝わる量は少なくな
る。舶用脱硝反応器の上部は、船体のローリングやピッ
チングに起因して作用する転倒モーメントに抗して支え
られる。舶用脱硝反応器の上部は上下方向に移動自在な
ので、舶用脱硝反応器の熱膨張は拘束されない。船体と
舶用脱硝装置の間には非線形ばねがあるので共振は生じ
ない。

【０００７】

【実施例】図１及び図２に示すように、船舶の煙突１の
内部に舶用脱硝反応器２（以下、脱硝反応器２と呼
ぶ。）が設置されている場合がある。本実施例の脱硝反
応器２は、縦に長い４角柱形状の塔形の装置である。そ
の底部には、船舶のディーゼル機関から排出された排ガ
スを受け入れる受入管３が設けられている。また、その
上部の一側面には脱硝した排ガスの排出管４が設けられ
ている。排出管４は煙突１内に設けられた主排気管５に
接続されており、脱硝された排ガスは煙突１の頂板６を
貫通して上方に突出した主排気管５から排出される。

【０００８】脱硝反応器２の下部の相対する一対の側壁
には、それぞれ２つずつの支持脚７が設けられている。
各支持脚７は、脱硝反応器２の側壁に固設された脚板８
と、脚板８に固設された水平なフランジ板９とから構成
されている。

【０００９】煙突１内の脱硝反応器２の設置面には、脱
硝反応器２の各支持脚７に対応するように、第１の支持
体として取付脚１０が設けられている。各取付脚１０
は、設置面に固設された脚板１１と、脚板１１に固設さ
れた水平なフランジ板１２とから構成されている。

【００１０】図１に示すように、脱硝反応器２の各支持
脚７は、設置面の取付脚１０に取り付けられている。図
３に示すように、設置面の取付脚１０のフランジ板１２
と、脱硝反応器２の支持脚７のフランジ板９には、それ
ぞれ対応する位置にボルト孔１２ａ，９ａが設けられて
いる。両フランジ板１２，９は固定手段としてのボルト
１３とナット１４によって固定されている。

【００１１】各取付脚１０のフランジ板１２に設けられ
た複数のボルト孔１２ａは、脱硝反応器２の水平方向の
熱膨張を逃がすと共に、水平方向に働く力による脱硝反
応器２の移動を拘束するため、図１２に示すように、そ
の長手方向を脱硝反応器の中心部分に向けた長孔とされ
ている。

【００１２】図３に示すように、取付脚１０のフランジ
板１２は、それぞれ環状に成形された一対の非線形ばね
１５，１５で挟まれている。取付脚１０のフランジ板１
２のボルト孔１２ａと環状の非線形ばね１５の中心孔１
５ａとは中心が一致している。この環状の非線形ばね１
５は、主として上下方向の荷重を支える。さらに、取付
脚１０のフランジ板１２を挟む前記各非線形ばね１５
は、一対の円盤状の保持板１６，１６によって上下から
挟まれている。これら保持板１６の中心にはボルト孔１
６ａを有するブシュ１６ｂが設けられ、このブシュ１６
ｂは前記非線形ばね１５の中心孔１５ａに挿入されてい
る。

【００１３】取付脚１０のフランジ板１２のボルト孔１
２ａの内部には、このボルト孔１２ａに挿入されるボル
ト１３を外挿する円筒状に成形された非線形ばね１７が
設けられている。この非線形ばね１７は、主として横方
向の荷重を支える。

【００１４】そして、取付脚１０のフランジ板１２と、
これを挟む前記一対の保持板１６，１６と、支持脚７の
フランジ板９の各ボルト孔１２ａ，１６ａ，９ａに共通
のボルト１３を挿入し、支持脚７のフランジ板９の上方
に突出したボルト１３の端部にナット１４を螺入するこ
とにより、支持脚７のフランジ板９は非線形ばね１５，
１７を介して取付脚１０のフランジ板１２に取り付けら
れる。支持脚７が取付脚１０に取り付けられた状態で
は、前記一対の環状の非線形ばね１５，１５は若干たわ
んだ状態とされている。

【００１５】図１に示すように、脱硝反応器２の上部に
は、その本体よりも小さい角形の振れ止め部２０が設け
られている。また、煙突１の頂板６には脱硝反応器２の
第２の支持体として振れ止め台２１が設けられている。
この振れ止め台２１は、煙突１の頂板６を貫通して該頂
板６の下面側に突出した筒部２２を有している。この筒
部２２は下面が開放された角筒形である。そして、煙突
１の頂板６の下方において、前記脱硝反応器２の振れ止
め部２０が振れ止め台２１に所定の間隔をおいて挿入さ
れている。

【００１６】図４に示すように、前記脱硝反応器２の振
れ止め部２０の４面には、所定の厚さで略板状に成形さ
れた非線形ばね２３がそれぞれ取り付けられている。各
非線形ばね２３は、振れ止め部２０に固定された棒状の
ガイド部材２４によってその４辺を支持されている。各
非線形ばね２３は、前記振れ止め部２０の筒部２２の内
面２２ａに所定の間隔をおいて対面している。

【００１７】次に、以上説明した構成における非線形ば
ね１５，１７，２３について説明する。非線形ばねは、
引張強さの高いステンレス製等のワイヤをメリヤス状に
編み、波付けした後に所定の形状に圧縮成形した弾性体
である。非線形ばねは、一例として図５に示すような荷
重特性を示す。その特性は非線形であり、またワイヤ間
の摩擦ヒステリシスがあるため、ばね定数は負荷及び変
位振幅により変化する。

【００１８】非線形特性の特徴の一つは負荷の増加に伴
って接線ばね定数が高くなることであり、防振ばねとし
て使用した場合、支持体の重量変化に対する固有振動数
の変化は線形ばねに比べ少ない。

【００１９】非線形ばねの中心荷重をＦ、たわみをδ、
定数をａ，ｂで表し、Ｆ＝ａδ^b と近似した場合の接線
ばね定数ｋは、ｋ＝ｄＦ／ｄδ＝ａｂδ^(b-1) であり、
固有振動数ｆをｆ＝（１／２π）×（ｋｇ／Ｗ）^1/2 と
して求め、例えば図５のＡ，Ｂ点を直線で結んだ線形ば
ねと比較した場合、非線形ばねの固有振動数の荷重に対
する変化は一例として図６に示すグラフのようになる。

【００２０】摩擦ヒステリシスの特徴の一つは、例えば
図７に示すように対角線ばね定数が変位振幅に依存して
いることであり、対角線ばね定数は変位振幅が小さいほ
ど高くなり、従って変位振幅に対する振動特性は図８に
一例として示すような傾向を示す。

【００２１】本実施例によれば、脱硝反応器２の支持脚
７が非線形ばね１５，１７の上に載っているため、船舶
の機関の運転による振動や荒天時の船体動揺に起因する
振動・衝撃荷重が脱硝反応器２に伝わる量を減らすこと
ができる。

【００２２】また、脱硝反応器２の振れ止め部２０は、
船体側の振れ止め台２１によってその側面を支えられ
る。このため、船体のローリングやピッチングによって
塔形の脱硝反応器２に生ずる転倒モーメントを振れ止め
部２０によって容易に支えることができる。また、振れ
止め部２０と振れ止め台２１は互いに固定されていない
ので、脱硝反応器２の熱膨張は拘束されず、振れ止め部
２０は上下方向にスライドできる。

【００２３】また、脱硝反応器２と船体との間には往復
のばね定数が異なる非線形ばね１５，１７，２３が介在
するので、動きによって固有振動数が変化し、外部から
脱硝反応器２に加わる振動による共振が起こりにくい。

【００２４】図９は、本実施例で用いた非線形ばねの防
振効果を確認するための実験装置の斜視図である。基台
３０上には、直方体状の物体３１が非線形ばね３２を介
して又は直接設置される。これに鉛直及び水平方向にそ
れぞれ振動を与え、物体３１に生じた振動を測定して応
答倍率を求める。

【００２５】図１０は、上記実験において、鉛直加振と
水平加振の場合について、それぞれ物体を直付けした時
と非線形ばねを介して取り付けた時の応答倍率を示すグ
ラフである。この実験結果から分かるように、非線形ば
ねを使用することによって振動に対する応答倍率は約半
分になる。

【００２６】本実施例では、脱硝反応器２を非線形ばね
１５，１７を介してボルト１３で取り付けているので、
そのボルト１３の締めつけ力によって非線形ばね１５，
１７のばね定数を変更でき、脱硝反応器２の支持系の固
有振動数を変化させることができる。例えば、締めつけ
力を大きくすれば、固有振動数は大きくなる。

【００２７】図１１は、脱硝反応器２の支持脚７と船体
の取付脚１０との取り付け構造の他の態様を示した断面
図である。同図（ａ）は、前記第１実施例と同一の非線
形ばね１５，１７と保持板１６を支持脚７のフランジ板
９の側に設けた第２実施例である。同図（ｂ）は、第２
実施例の構造において、保持板１６の外周縁に非線形ば
ね１５の保持枠１６ａを設けたことを特徴とする第３実
施例である。同図（ｃ）は、第３実施例の構造におい
て、非線形ばね１５，１７及び保持枠１６ａを有する保
持板１６を、取付脚１０の側に設けたことを特徴とする
第４実施例である。

【００２８】上記第２乃至第４実施例のいずれによって
も前記第１実施例と略同一の作用効果が得られるが、特
に第３及び第４実施例によれば、保持板１６に保持枠１
６ａが設けられているので、主として上下方向の荷重を
支える環状の非線形ばね１５に対しても横方向の荷重が
加わりやすくなる。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係る舶用脱硝反応器の支持構造
によれば、非線形ばねによって脱硝反応器を支えている
ので、脱硝反応器には振動や衝撃荷重が伝わりにくく、
また共振が発生しにくい。このため、船舶に搭載する脱
硝反応器の触媒が破損しにくくなる等、舶用脱硝反応器
の機能性乃至使用上の利便性を向上させるという産業上
顕著な効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の断面図である。

【図２】図１におけるＢ矢視図である。

【図３】第１実施例における脱硝反応器の下部の支持構
造を示す断面図である。

【図４】第１実施例における脱硝反応器の上部の支持構
造を示す断面図である。

【図５】各実施例において用いられる非線形ばねの荷重
−たわみ特性を示す線図である。

【図６】線形ばねと各実施例において用いられる非線形
ばねの固有振動数−荷重特性を比較して示す線図であ
る。

【図７】各実施例において用いられる非線形ばねの荷重
−たわみ特性を示す線図である。

【図８】各実施例において用いられる非線形ばねの応答
変位−振動数特性を示す線図である。

【図９】各実施例において用いられる非線形ばねの振動
に対する応答倍率を求める実験で使用される実験装置を
示す斜視図である。

【図１０】各実施例において用いられる非線形ばねの振
動に対する応答倍率を求める実験の実験結果を示すグラ
フである。

【図１１】（ａ）は第２実施例における脱硝反応器の下
部の支持構造を示す断面図であり、（ｂ）は第３実施例
における脱硝反応器の下部の支持構造を示す断面図であ
り、（ｃ）は第４実施例における脱硝反応器の下部の支
持構造を示す断面図である。

【図１２】（ａ）は第１実施例における取付脚の平面
図、（ｂ）は同側面図である。

【符号の説明】

２ 舶用脱硝反応器（脱硝反応器） １０ 第１の支持体としての取付脚 １５，１７，２３，３２ 非線形ばね ２１ 第２の支持体としての振れ止め台

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 舶用脱硝反応器の下部を船舶に設けられ
   た第１の支持体に非線形ばねを介して取り付け、舶用脱
   硝反応器の上部を船舶に設けられた第２の支持体との間
   において上下方向に移動自在で水平方向の移動を拘束す
   るように非線形ばねを介して支持したことを特徴とする
   舶用脱硝反応器の支持構造。