JP5422737B2 - 二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置 - Google Patents

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Description

本発明は、二重燃料エンジンのクランクケース内に存在する燃料ガスを除去することにより、クランクケースから流出される燃料ガスによる爆発を防止する二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置に関する。
通常、液化天然ガス（ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ、以下、ＬＮＧともいう）運搬船などは、ディーゼルと燃料ガスの両方とも使用可能な二重燃料エンジンを用いている。
ＬＮＧ運搬船は、二重燃料エンジンを用いて電力生産や船舶の推進力を得ており、ＬＮＧタンク内の圧力を所定の水準に維持するために、自然発生する蒸発ガス（ｂｏｉｌｏｆｆ ｇａｓ、ＢＯＧ）である天然ガスを二重燃料エンジンの燃料ガスとして使用している。
このような二重燃料エンジンの導入は、ＬＮＧ運搬船の場合にはスチーム駆動によるタービンエンジンよりもディーゼルエンジンを採用している傾向と蒸発ガスの効率的な燃料化とによるものである。つまり、ＬＮＧ運搬船のＬＮＧタンク内部から発生する蒸発ガスを回収してＬＮＧに再液化した後、これを再びＬＮＧタンクに送る再液化システムは、設備及び運転のための経費の支出が増加するという短所を有する。よって、ＬＮＧ運搬船においては、ＬＮＧタンクから発生する蒸発ガスや天然液化ガスを強制蒸発させた蒸発ガスをディーゼルと共に燃料として交互に使用する二重燃料エンジンがコスト面で有利であり、広く使用されている。
従来のＬＮＧ運搬船などにおける二重燃料エンジンは、運転中に、シリンダにおけるクランクが回転運動する空間を提供するクランクケースに天然ガスである燃料ガスが持続的に流出されており、クランクケースに流出された燃料ガスは運転の安全には影響を及ぼさないが、エンジンの修理のためにクランクケースを開放する場合は、その内部に存在する燃料ガスとオイルミスト（ｏｉｌ ｍｉｓｔ）が機関室内に流出されて爆発を起こす問題点があった。
本発明は、上記の問題点を解決するために案出されたもので、二重燃料エンジンのクランクケース内に存在する燃料ガスを除去し、さらにクランクケース内に存在する燃料ガスを正確に感知して燃料ガスの除去過程に要される費用や努力を最小化することを目的とする。
本発明に係る二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置は、二重燃料エンジンのクランクケースを浄化する装置であって、クランクケースの内部を浄化するためのパージガスを供給するパージガス供給部と、パージガス供給部からクランクケースの内部にパージガスを供給する経路を提供する供給ラインと、供給ラインに設けられ、パージガスの供給を開閉する開閉ユニットと、クランクケースに排気のために設けられる排気ラインと、を含む。
本発明は、二重燃料エンジンのクランクケース内に存在する燃料ガスを除去することにより、クランクケースから流出される燃料ガスによる爆発を防止し、さらにクランクケース内に燃料ガスが存在するかどうかを正確に判断して燃料ガスの除去過程に要される努力と費用を最小化する効果を有する。
本発明の第１実施例に係る二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置を示す構成図である。 本発明の第２実施例に係る二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置を示す構成図である。
以下、本発明の実施例を添付した図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明を説明するに当たって、係わる公知構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断された場合にはその詳細な説明を省略する。
図１は、本発明の第１実施例に係る二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置を示す構成図である。図１に示すように、本発明の第１実施例に係る二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置１００は二重燃料エンジンのクランクケース１０を浄化する装置であって、パージガス供給部１１０と、パージガス供給部１１０からクランクケース１０に接続される供給ライン１２０と、供給ライン１２０に設けられる開閉ユニット１３０と、クランクケース１０に設けられる排気ライン１４０と、を含むことができる。
パージガス供給部１１０は、クランクケース１０の内部を浄化するためのパージガスを供給しており、パージガスとしては一例で窒素ガスを用いることができる。
供給ライン１２０は、パージガス供給部１１０からクランクケース１０の内部にパージガスを供給する経路を提供し、開閉ユニット１３０によりパージガスの供給が開閉され、供給されるパージガスの圧力を調節するための圧力調節バルブ１２１が設けられることが可能である。
開閉ユニット１３０としては、一例として供給ライン１２０に沿って流れるパージガスの流路を開閉する開閉用バルブを用いてもよく、パージガスの量を調節する流量調節バルブを用いてもよく、使用者により受動で開閉されることや、後述する制御部１６０の制御信号に応じて開閉されることも可能である。
排気ライン１４０は、開閉ユニット１３０の開放によりパージガス供給部１１０から供給ライン１２０に沿ってパージガスがクランクケース１０に供給されるとき、内部のガスが排出されるようにクランクケース１０の排気のために設けられる。
一方、本発明の第１実施例に係る二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置１００は、クランクケース１０の内部に存在する燃料ガスを検出する検出部１５０をさらに含むことができる。
検出部１５０は、クランクケース１０に接続されるサンプリングチューブ１５１と、サンプリングチューブ１５１を介してクランクケース１０からガスを抽出するポンピングユニットと、サンプリングチューブ１５１に設けられ、クランクケース１０から抽出されるガスに含まれた燃料ガスを感知するガスセンサ１５３と、をさらに含むことができる。
サンプリングチューブ１５１には、クランクケース１０の内部に位置する先端に、飛び散ったり、落下する潤滑油が付着することを遮断するためにカバー１５１ａを設けることが可能であり、このようなカバー１５１ａは、サンプリングチューブ１５１の先端からガスを抽出することができるようにすると共にサンプリングチューブ１５１の先端を効果的に被せるためにコップ形状であってもよく、サンプリングチューブ１５１の先端に結合されて固定されてもよく、クランクケース１０の内側面に固定されてもよい。
本実施例でポンピングユニットは、 パージガス供給部１１０から供給されるパージガスによって生じる内部と外部との間の圧力差を利用してクランクケース１０からガスを抽出するイジェクタ（ｅｊｅｃｔｏｒ）１５２を含むことができる。
イジェクタ１５２は、パージガス供給部１１０から供給されるパージガスにより動作し、サンプリングチューブ１５１を介してクランクケース１０内部のガスを抽出するが、このようなイジェクタ１５２が供給ライン１２０から分岐する分岐ライン１２２を介してパージガス供給部１１０のパージガスを第１流入口１５２ａに供給することにより、排出口１５２ｂを介して排出ライン１５２ｄから排出され、パージガスの流入によって生じる内部と外部との間の圧力差により、第２流入口１５２ｃに接続されるサンプリングチューブ１５１を介してクランクケース１０の内部に存在するガスを吸入してガスセンサ１５３に供給する。
ガスセンサ１５３としては、燃料ガス、例えばＬＮＧ運搬船のＬＮＧタンクから自然的にまたは強制的に発生される蒸発ガスである天然ガスに含まれたメタンを感知したり、その他の爆発の危険がある燃料ガスを感知するセンサを使用することができる。一方、ガスセンサ１５３は、サンプリングチューブ１５１を介して抽出されるガスに含まれた燃料ガスの量や濃度を外部へ直接知らせたり、表示するための表示部（図示せず）を備えてもよい。
検出部１５０には、サンプリングチューブ１５１におけるガスセンサ１５３の前端にフレームアレスト（ｆｌａｍｅ ａｒｒｅｓｔ）１５４とミスト分離器１５５のうちのいずれか一つまたはこれらの両方を設けることができる。
フレームアレスト１５４は、ガスセンサ１５３などからサンプリングチューブ１５１を介してクランクケース１０に火炎が伝達されることを遮断するものであって、このために、内側にメッシュ網やフィルタリング部材などの様々な構成部材が設けられてもよい。
ミスト分離器１５５は、サンプリングチューブ１５１を介してクランクケース１０から抽出されるガスに含まれたオイルミスト（ｏｉｌ ｍｉｓｔ）を分離するものであって、このために、内側にメッシュ網やフィルタリング部材などの様々な構成部材が設けられてもよく、ミスト分離器１５５により分離されたオイルミストは、再供給ライン１５５ａを介してクランクケース１０に再供給されることが可能である。
一方、本発明の第１実施例に係る二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置１００は、ガスセンサ１５３から出力される感知信号を受信して開閉ユニット１３０を制御する制御部１６０をさらに含むことができる。
制御部１６０は、サンプリングチューブ１５１を介してガスを抽出するとき、イジェクタ１５２を動作させるために開閉ユニット１３０を開放し、イジェクタ１５２に動作流体としてパージガスが供給されるようにし、ガスセンサ１５３から出力される感知信号から、サンプリングチューブ１５１により抽出されるガス中の燃料ガス、例えば天然ガスなどのように爆発のおそれがあるガスの量や濃度を算出し、算出された値が設定された値未満である場合は、クランクケース１０の浄化が行われたと判断し、開閉ユニット１３０を閉鎖する。
制御部１６０は、サンプリングチューブ１５１に設けられ、クランクケース１０から抽出されるガスの量を感知する流量センサ１６１とガスセンサ１５３からそれぞれ出力される感知信号を受信して、クランクケース１０から抽出されるガスに含まれた燃料ガスの量や濃度をディスプレイ部１６２に表示することができる。つまり、制御部１６０は、流量センサ１６１を介してクランクケース１０から抽出されるガスの量を算出し、ガスセンサ１５３を介してサンプリングチューブ１５１を通過する燃料ガスの量を算出することにより、クランクケース１０から抽出されるガスに含有された燃料ガスの量や濃度をディスプレイ部１６２を介して外部に表示することができる。
一方、流量センサ１６１は、マイクロフィルターが内蔵されることにより、サンプリングチューブ１５１を介して抽出されるガスに含有された異物を除去することができる。
以下に、このような構成を有する本発明の第１実施例に係る二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置１００の作用について説明する。
パージガス供給部１１０からのパージガスが、開閉ユニット１３０の開放により供給ライン１２０に沿って圧力調節バルブ１２１により調節された圧力でクランクケース１０に供給され、これにより、クランクケース１０内部に存在するガスが排気ライン１４０を介して排出されることにより、クランクケース１０内部の浄化が行われる。
このとき、イジェクタ１５２は、パージガス供給部１１０から分岐ライン１２２を介して供給されるパージガスを動作流体にし、クランクケース１０内部に存在するガスをサンプリングチューブ１５１を介して抽出してガスセンサ１５３に供給し、ガスセンサ１５３がサンプリングチューブ１５１を介して抽出されたガスに存在する燃料ガスの量や濃度を感知してこれを感知信号として制御部１６０に出力し、制御部１６０は、ガスセンサ１５３から受信された感知信号から燃料ガスの量や濃度が設定された値未満であると、クランクケース１０の開放のときに爆発の危険がない程度に浄化されたと判断して、開閉ユニット１３０を閉鎖することによりパージガス供給部１１０からのパージガスの供給を中断する。
制御部１６０は、流量センサ１６１及びガスセンサ１５３からそれぞれ出力される感知信号を受信し、サンプリングチューブ１５１を介して抽出されるガスに存在する燃料ガスの量や濃度を算出してディスプレイ部１６２に表示することができる。
一方、ガスセンサ１５３が、感知された燃料ガスの量や濃度を外部に表示する表示部を備える場合は、このガスセンサ１５３の表示部を介して、または制御部１６０により制御されるディスプレイ部１６２を介して作業者が直接確認し、クランクケース１０の浄化が行われたと判断された場合は受動で開閉ユニット１３０を閉鎖することも可能である。
また、クランクケース１０内では、カバー１５１ａのために液状の潤滑油がサンプリングチューブ１５１に流入されなくなると共に、フレームアレスト１５４のためにガスセンサ１５３などから発生する火炎がサンプリングチューブ１５１を介してクランクケース１０に逆流されることを防止でき、ミスト分離器１５５によりサンプリングチューブ１５１を介して抽出されたガスに存在するオイルミストを分離して再供給ライン１５５ａを介してクランクケース１０に再供給する。
図２は、本発明の第２実施例に係る二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置を示す構成図である。図２に示すように、本発明の第２実施例に係る二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置２００は、第１実施例に係る二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置１００と同様に、二重燃料エンジンのクランクケース１０を浄化する装置であって、クランクケース１０の内部を浄化するためのパージガスを供給するパージガス供給部２１０と、パージガス供給部２１０からクランクケース１０の内部にパージガスを供給する経路を提供する供給ライン２２０と、供給ライン２２０に設け、パージガスの供給を開閉する開閉ユニット２３０と、 排気のためにクランクケース１０に設けられる排気ライン２４０と、を含むことができ、クランクケース１０の内部に存在する燃料ガスを検出する検出部２５０をさらに含むことができ、検出部２５０に備えられたガスセンサ２５３から出力される感知信号を受信して開閉ユニット２３０を制御する制御部２６０をさらに含むことができる。
本発明の第２実施例に係る二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置２００におけるパージガス供給部２１０、供給ライン２２０、開閉ユニット２３０、排気ライン２４０、検出部２５０及び制御部２６０は第１実施例に係る二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置１００で詳細に説明したのでその説明を省略し、その差についてのみ説明する。
検出部２５０は、クランクケース１０に接続されたサンプリングチューブ２５１を介してクランクケース１０からガスを抽出するポンピングユニットが、第１実施例とは異なって、サンプリングチューブ２５１に設けられて、クランクケース１０からガスを抽出するためのポンピング力を提供する抽出ポンプ２５２で構成されることができる。
抽出ポンプ２５２は、制御部２６０の制御信号または作業者のスイッチ操作で駆動され、サンプリングチューブ２５１にポンピング力を提供する。
以下に、上述の構成を有する本発明の第２実施例に係る二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置２００の動作を説明する。
クランクケース１０の内部を浄化するためのパージガスが、開閉ユニット２３０の開放によりパージガス供給部２１０から圧力調節バルブ２２１により調節された圧力で供給ライン２２０を介してクランクケース１０に供給され、これにより、クランクケース１０内部に存在するガスがパージガスと共に排気ライン２４０を介して排出されることによりクランクケース１０内部が浄化される。
このとき、抽出ポンプ２５２の駆動によりクランクケース１０内部に存在するガスがサンプリングチューブ２５１を介して抽出され、火炎の逆流を防止するフレームアレスト２５４及びオイルミストを分離するミスト分離器２５５を経てガスセンサ２５３に供給され、ガスセンサ２５３がサンプリングチューブ２５１を介して抽出されたガスに存在する燃料ガスを感知し、これを感知信号として制御部２６０に出力し、制御部２６０はガスセンサ２５３から受信された感知信号から燃料ガスの量や濃度が設定された値未満であると、クランクケース１０の開放のときに爆発の危険がない程度に浄化されたと判断して開閉ユニット２３０を閉鎖する。
また、第１実施例に係る二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置１００と同様に、制御部２６０は、流量センサ２６１及びガスセンサ２５３からそれぞれ出力される感知信号を受信し、サンプリングチューブ２５１を介して抽出されたガスに存在する燃料ガスの量や濃度を算出してディスプレイ部２６２に表示することができ、ガスセンサ２５３が、感知された燃料ガスの量や濃度を外部に表示する表示部を備えた場合はこのようなガスセンサ２５３の表示部を介して、またはディスプレイ部２６２から作業者が直接確認して、クランクケース１０に対する浄化が行われたと判断されると受動で開閉ユニット２３０を閉鎖することも可能である。
このように、本発明の実施例によれば、一例でＬＮＧ運搬船などにおいてディーゼルと燃料ガスとを両方とも使用可能な二重燃料エンジンを用いて電力生産や船舶の推進用として使用する場合、二重燃料エンジンの運転中にシリンダから天然ガスのような燃料ガスがクランクケースに流出されることにより、エンジンの修理のためにクランクケースを開放する場合は、クランクケース内に存在する燃料ガスとオイルミストが機関室内に流出されて爆発を起こすおそれを事前に遮断し、さらにクランクケース内に燃料ガスが存在するかどうかを正確に判断してクランクケースに必要なだけパージガスが供給されるようにし、燃料ガスの除去過程に要される努力と費用を最小化する。
以上のように、本発明の詳細な説明で具体的な実施例に関して説明したが、本発明の技術が当業者によって容易に変形実施することが可能であることは自明であり、このような変形された実施例も本発明の特許請求範囲に記載された技術思想に含まれることは明らかである。
１０ クランクケース
１１０、２１０ パージガス供給部
１２０、２２０ 供給ライン
１２１、２２１ 圧力調節バルブ
１２２ 分岐ライン
１３０、２３０ 開閉ユニット
１４０、２４０ 排気ライン
１５０、２５０ 検出部
１５１、２５１ サンプリングチューブ
１５１ａ カバー
１５２ イジェクタ
１５２ａ 第１流入口
１５２ｂ 排出口
１５２ｃ 第２流入口
１５２ｄ 排出ライン
１５３、２５３ ガスセンサ
１５４、２５４ フレームアレスト
１５５、２５５ ミスト分離器
１５５ａ 再供給ライン
１６０、２６０ 制御部
１６１、２６１ 流量センサ
１６２、２６２ ディスプレイ部
２５２ 抽出ポンプ

Claims (9)

  1. 二重燃料エンジンのクランクケースを浄化する装置であって、
    前記クランクケースの内部を浄化するためのパージガスを供給するパージガス供給部と、
    前記パージガス供給部から前記クランクケースの内部にパージガスを供給する経路を提供する供給ラインと、
    前記供給ラインに設けられ、パージガスの供給を開閉する開閉ユニットと、
    前記クランクケースに、排気のために設けられる排気ラインと、
    前記クランクケースの内部に存在する燃料ガスを検出する検出部と、
    前記検出部は、
    前記クランクケースに接続されるサンプリングチューブと、
    前記サンプリングチューブを介して前記クランクケースからガスを抽出するポンピングユニットと、
    前記サンプリングチューブに設けられ、前記クランクケースから抽出されるガスに含まれた燃料ガスを感知するガスセンサと、
    を含む二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置。
  2. 前記サンプリングチューブは、
    前記クランクケースの内部に位置する先端に潤滑油が付着することを遮断するためのカバーが設けられる請求項１に記載の二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置。
  3. 前記ポンピングユニットは、
    前記パージガス供給部から供給されるパージガスによって生じる内部と外部との間の圧力差を利用して前記クランクケースからガスを抽出するイジェクタを含む請求項１に記載の二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置。
  4. 前記ポンピングユニットは、
    前記サンプリングチューブに設けられ、前記クランクケースからガスを抽出するためのポンピング力を提供する抽出ポンプを含む請求項１に記載の二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置。
  5. 前記検出部は、
    前記サンプリングチューブの前記ガスセンサの前端に設けられ、前記クランクケースへの火炎伝達を遮断するフレームアレストをさらに含む請求項１に記載の二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置。
  6. 前記検出部は、
    前記サンプリングチューブのて前記ガスセンサの前端に設けられ、前記クランクケースから抽出されるガスに含まれたオイルミストを分離するミスト分離器をさらに含む請求項１または請求項５に記載の二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置。
  7. 前記検出部は、
    前記ミスト分離器により分離されたオイルミストを前記クランクケースに再供給する再供給ラインをさらに含む請求項６に記載の二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置。
  8. 前記ガスセンサから出力される感知信号を受信して前記開閉ユニットを制御する制御部をさらに含む請求項１に記載の二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置。
  9. 前記制御部は、
    前記サンプリングチューブに設けられ、前記クランクケースから抽出されるガスの量を感知する流量センサと前記ガスセンサから出力される感知信号とをそれぞれ受信し、前記クランクケースから抽出されるガスに含まれた燃料ガスの量や濃度をディスプレイ部に表示する請求項８に記載の二重燃料エンジンのクランクケース浄化装置。
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