JP6457092B2 - 海洋船舶の内燃ピストンエンジンの排気ガスを処理するための機構及び排気ガスを処理するための機構を動作させる方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の海洋船舶の内燃ピストンエンジンの排気ガスを処理するための機構（arrangement）に関する。当該機構は、第１の端部がエンジンに連結され、第２の端部が周囲環境（environment）に開口する排気ガス流路と、排気ガス流路の第１の端部と第２の端部との間に配置されるスクラバーユニットとを含む。

本発明は、独立方法クレームのプリアンブルに記載の、海洋船舶の内燃ピストンエンジンの排気ガスを処理するための機構を動作させる（operating）方法にも関する。

クルーズ船業界や乗客の間での環境に対する意識の高まりから、周辺環境への排出を最小限に留める必要が高くなっている。内燃ピストンエンジンからの排気ガスをスクラビングするためのスクラバーユニットが大気への排気ガスの放出を低減するために海洋船舶である程度使われてきた。排気ガスはスクラバーユニットに導かれる。スクラバーユニットではアルカリ洗浄液等のスクラビング媒体が排気ガスに噴射され、それによってアルカリ成分が排気ガスの酸性成分と反応する。スクラビング媒体は所謂プロセスタンクから供給される場合もある。スクラビング媒体は排気ガス流からＳＯ_２、熱及び他の成分を吸収する。スクラビングされた排気ガスは、大気に放出される前に船舶の排気筒の前に配置される水滴分離器を通されることがある。例えば、より厳格な環境規制により、所謂２段階又は多段階スクラバーユニットが開発されてきた。そのようなスクラバーユニットでは、２段階又はいくつかの段階でスクラビング媒体が排気ガス流に噴射される。

そのようなスクラバーユニットの例としては特許文献１及び特許文献２が挙げられる。特許文献１には、システムの大型内燃過給エンジン、特にディーゼルエンジンの排気ガスを処理するための方法及び機構が開示されている。この方法及び機構では、エンジンからの排気ガスが少なくとも主に水で洗浄及び冷却されるために排気ガススクラバーに導かれる。

特許文献２には、海洋船舶の２段階スクラバーシステムで水性溶液を用いて排気ガスを処理する方法が開示されている。この方法及び機構では、排気ガスが第１のスクラバーユニットで海水ベースのスクラビング媒体を用いて処理され、その後排気ガスが第２のスクラバーユニットで真水ベースのスクラビング媒体を用いて処理される。
特許文献３には油田用途のエンジンのためのマフラーが開示されている。特許文献３は水ミストを噴射するための噴射ノズル及びマフラーに水を届けるためのフラッシングポートが開示されている。
特許文献４には内燃エンジンの排気ガス流から炭素粒子を除去するための装置が開示されており、油を排気ガスに注入しその後に気化させさらに冷却させることで油の液滴の凝縮が起こり、その中で炭素粒子を懸濁させる。

国際公開第２００７／０４５７２１号パンフレット 国際公開第２０１２／１１３９７７号パンフレット 米国特許出願公開第２０１０／２０６６６５号明細書 英国特許出願公開第２３３２６３１号明細書

実際上の理由から、海洋船舶の排気ガスシステムの最後の構成要素としてスクラバーシステムを配置することは不可能ではないが非常に困難であり、排気ガスシステムはスクラバーユニットから船舶の煙突に下流方向に通じるエンドダクト部を有する。動作環境が満足のいくものでないことが今回分かった。そのため、本発明は先行技術の解決手段に比べて性能が大幅に改善したスクラバーユニットを提供することを目的とする。

本発明の目的は、海洋船舶の内燃ピストンエンジンの排気ガスを処理するための機構によって実質的に満たされる。当該機構は第１の端部が前記エンジンに接続され第２の端部が周囲環境に開口する排気ガス流路と、排気ガス吸気口及び排気ガス排出口を含むとともに前記排気ガス流路の第１の端部と第２の端部との間に配置されるスクラバーユニットとを含む。本発明は、前記スクラバーユニットの排気ガス排出口から始まる前記排気ガス流路は前記スクラバーユニットと前記排気ガス流路の第２の端部との間にある前記排気ガス流路の部分の前記排気ガス流路の内面に洗浄液を適用するために配置される排気ガス流路洗浄システムをさらに含むことを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、前記洗浄システムは洗浄液を噴射するための複数の噴射ヘッドを含み、該噴射ヘッドは、前記スクラバーユニットと前記排気ガス流路の第２の端部との間にある前記排気ガス流路の部分に分布する。

本発明の一実施形態によれば、前記噴射ヘッドは前記排気ガス流路の外周で互いに並んでいる。

本発明の一実施形態によれば、前記機構は、前記スクラバーユニットと前記排気ガス流路の第２の端部との間に配置される送風機を含み、該送風機の筐体は該筐体から洗浄液を除去するための排水管を備える。排水管はスクラバーユニットに又はスクラバーユニットの液体回収に直接至り得る。このように、洗浄システム及びスクラバーユニットはそれらの液体回収部が統合されて共通の液体回収システムを共有する。

本発明の一実施形態によれば、前記機構は、前記スクラバーユニットと前記排気ガス流路の第２の端部との間に配置される送風機を含み、前記噴射ヘッドは、前記送風機と前記排気ガス流路の第２の端部との間にある前記排気ガス流路の部分の長さに沿った１つの長手位置に１つの噴射ヘッドがあるように分布する。

本発明の一実施形態によれば、洗浄システムは排気ガス流路に配置される噴射ヘッドを含み、噴射ヘッドは流体を届けることができる範囲（fluid delivering coverage）が３６０°のノズルを含む。即ち、噴射パターンは半球状である。

本発明の一実施形態によれば、前記機構は、前記スクラバーユニットと前記排気ガス流路の第２の端部との間に配置される送風機を含み、複数の噴射ヘッドは、前記スクラバーユニットと前記送風機との間にある前記排気ガス流路の部分で前記排気ガス流路の周辺に沿って分布する。

本発明の一実施形態によれば、前記機構は、前記スクラバーユニットと前記排気ガス流路の第２の端部との間に配置される消音器ユニットを含み、前記排気ガス流路洗浄システムは、前記消音器ユニットの入口側及び出口側に配置されるとともに前記消音器ユニットの面の方に洗浄液を噴射するよう方向付けられた複数の噴射ヘッドを含む。

本発明の一実施形態によれば、前記洗浄システム及び前記スクラバーユニットは使用した洗浄液及びスクラビング液を取り扱うために共通の液体回収システムを備える。

本発明の目的は、海洋船舶の内燃ピストンエンジンの排気ガスを処理するための機構を動作させる方法によって満たされる。当該方法では、前記エンジンが動いている間である第１の動作モードの期間中は、前記エンジンからの排気ガスがガススクラビングステップが行われるスクラバーユニットに排気ガス流路を通じて導かれ、その後前記ガスは前記排気ガス流路を通じて前記排気ガス流路の第２の端部を通って周囲環境に導かれ、前記エンジンが停止している間である第２の動作モードの期間中は前記スクラバーユニットと前記排気ガス流路の第２の端部との間にある前記排気ガス流路の部分の前記スクラバーユニットの排気ガス排気口から始まる前記排気ガス流路の内面に洗浄液が適用される。

本発明の一実施形態によれば、前記第１の動作モードの期間中は前記スクラバーユニットと前記排気ガス流路の第２の端部との間に配置される排気ガス送風機が作動され、前記第２の動作モードの期間中は前記排気ガス送風機が停止される。

前記ガスのガススクラビングに用いられるスクラビング液及び前記洗浄液は共通の液体回収システムで１つづつ回収される。

海洋設備では、スクラビング媒体は真水であってもよいし、海水、即ち船舶が浮んでいる水であってもよい。真水を用いる場合、同じ水を再利用できるように再循環されるのが一般的であり、ブリードオフと呼ばれる再循環される真水の小さな部分が本流から逸らされて洗浄のために処理プラントに送られ、船外に排出される。使用した水については所定量の新たな補充用の真水が補充される。海水の場合、使用した水の全てが処理プラントに送られて、一般に再循環を何ら行うことなく船外に排出されるのが一般的である。

真水システムは海水の質から独立して動作できるものの、真水と化学物質とが必要になる。海水システムは真水及び化学物質を必要としないが、その性能は海水の質に左右される。

全体のシステムでスクラビング媒体を変更することにより、２つの異なる動作モードで同じスクラビングシステムを用いることができる。即ち、優勢な状況に応じて、スクラビングシステムはあるときは真水を用いて動作され、またあるときは海水を用いて動作される。

添付の例示の概略図を参照しながら本発明を以下で説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る海洋船舶の内燃ピストンエンジンの排気ガスを処理するための機構を示す。

図１は、船体２、内燃ピストンエンジン４を備える海洋船舶１を概略的に図示する。海洋船舶はエンジン４の排気ガスを処理するための機構１０を備える。該船舶は、エンジンによって発電される電力を利用してエンジンによって直接又は間接的に操作され得る推進システム（図示せず）も備える。排気ガスを処理するための機構１０はエンジン４に連結される排気ガス流路１２を含む。排気ガス流路は第１の端部１２．１及び第２の端部１２．２を有する。排気ガス流路の第１の端部１２．１はエンジン４に接続されており、流路はその第２の端部１２．２が周囲環境に開口するように主に船舶の内部で延びている。前記機構は、排気ガス流路１２内で第１の端部１２．１と第２の端部１２．２との間に設けられるスクラバーユニット１４を備える。スクラバーユニット１４は、スクラバーユニット１４を通るようにされた排気ガスから不純物の量を減らすために設けられている。スクラバーユニット１４は、スクラバーユニットに排気ガスを供給するための吸気口１４．１と、スクラバーユニットから排気ガスを除去するための排気口１４．２とを有する。スクラバーユニットはスクラビング液のための導入口１４．３と、スクラビング液のための排出口１４．４も有する。スクラバーユニット１４は既知の種類のものであり得るため、本明細書ではそれ自体及びその動作について詳細には説明しない。スクラバーユニット１４は、スクラビング液を噴射してスクラバーユニットを通る排気ガスに接触させ、それによりガスを洗浄するための手段を備える。

前記機構は、排気ガス流路１０に関連して排気ガス流路洗浄システム１６をさらに含む。排気ガス流路洗浄システム１６は、排気ガス流路１０の内面、とりわけスクラバーユニット１４と排気ガス流路１２の第２の端部１２．２との間の部分に洗浄液を適用するために配置されている。明確性のために、スクラバーユニット１４と排気ガス流路１２の第２の端部１２．２との間にある排気流路１０の部分を排気口部（outlet portion）１０．１と呼ぶ。即ち、排気口部１０．１はスクラバーユニットの排気口１４．２から始まり排気ガス流路１０の実際の排気口で終了する。

洗浄液は水性溶液であることが好ましい。有利な実施形態によれば、洗浄液は海水又は船舶内で利用可能な処理された真水である。

図１に示す実施形態では、排気口部１０．１は、実際の状況でガスが流れる方向のスクラバーユニット１４の下流に配置された送風機２０を含む。スクラバーユニット１４と送風機２０との間に排気口部１０．１の第１の区画１０．１’が配置されている。排気口部１０．１は、送風機２０の下流側に排気ガス流路１２の第２の端部１２．２に至る第２の区画１０．１’’を有する。排気口部の第１の区画１０．１’は複数の噴射ヘッド２２を備える。噴射ヘッドは、スクラバーユニットと送風機との間の排気ガス流路の区画で排気ガス流路の周囲に沿って分布している。

洗浄システムは、排気ガス流路１２の壁部に組み付けられるとともに流路１２に洗浄液を噴射するように配置された複数の噴射ヘッド２２を含む。噴射ヘッドは排気ガス流路１２の排気口部１０．１に亘って長さ方向に分布している。前記機構は洗浄液分配管２４をさらに備える。噴射ヘッド２２は対応位置に、即ち、噴射ヘッド２２はヘッド２２が流路１２の同じ側で分配管２４に接続できるように流路１２の外周で互いに並んでいる。分配管２４は、１つの噴射ヘッド２２から別の噴射ヘッドに最も短い距離で直接延びるように、排気ガス流路１２の排気口部１０．１を送風機から排気ガス流路１２の第２の端部１２．２までたどるように（follow）配置されている。

各噴射ヘッド２２は分岐管２６を通じて分配管２４に接続されている。分岐管２６は分配管２４と噴射ヘッド２２との通流（flow connection）を開閉するためのバルブ２８を備える。噴射ヘッドは、排気ガス流路の排気口部１０．１の長さに沿った１つの長手位置Ｌ_ｎ、Ｌ_ｎ＋１、…に１つの噴射ヘッドが位置するように分布している。噴射ヘッド２２の大半、即ち、排気流路の排気口端（outlet end）にある１つを除く噴射ヘッドの全ては半球状の噴射パターンを提供するように配置されている。排気流路の排気口端にある噴射ヘッド２２は、流路内部の噴射を方向付ける半球噴射パターンの半分を備える。このように、流路の内面の実質的に全体に洗浄処理を施すことができる。

排気ガス流路１２の第２の端部１２．２は、排気ガス流路１２の外面を取り囲んで生じ得る凝縮水を回収してそれが流路の外面を流れ落ちるのを防止するために回収トラフ（collector trough）３０を備える。回収トラフ３０は、回収した水を排気ガス流路１２内でガイドするための通路を備える。洗浄システム１３は回収トラフ３０に配置される噴射ヘッド２２を備える。噴射ヘッドは、分配管２４と噴射ヘッド２２との間の通流を開閉するためのバルブ３４を備えた分岐管３２を備える。

流路の排出口部１０．１は、エンジン及び／又は送風機が動作している場合にガスが流れる方向の送風機２０の後に配置されている消音器ユニット４０を備える。洗浄システム１３は消音器ユニット４０の両端に配置された複数の噴射ヘッド２２’、２２’’を備える。噴射ヘッド２２’、２２’’は、分配管２４と噴射ヘッド２２との間の通流を開閉するためのバルブ２８を備える分岐管２６に接続されている。消音器ユニットは、内面４４及び外面４６を有するスリーブ様の消音要素４２を備える。噴射ヘッド２２’、２２’’は洗浄液の噴射を消音要素の面４４、４６及び流路１２の内面に向けるように配置されている。

送風機は遠心送風機であると有利である。遠心送風機の筐体２１は洗浄液の回収器としての役割を果たす。筐体は、使用した洗浄液をスクラバーユニット１４に導き、スクラバーユニット１４を通ってさらに液体回収システム４８に導くために、排水管２３等の流路を通じてスクラバーユニット１４に接続されている。排水管２３は、図１に示すようにスクラバー１４の上部に至ることができる。本発明の別の実施形態によれば、排水管２３はスクラバー１４の下部又は底部に至ることもできる。

本発明の別の実施形態によれば、遠心送風機２０の筐体２１は洗浄液の回収器としての役割を果たし、使用した洗浄液をスクラバーユニットに通すことなく排水管２３’を通じて液体回収システム４８に直接導くことができる。

各噴射ヘッドは共通の洗浄液源５０を有する。本発明の一実施形態によれば、共通の洗浄液源はスクラバーユニット１４の共通の洗浄液源である。

本発明に係る洗浄システム１６及びスクラバーユニット１４は共通の液体回収システムを備える。

現段階で最も好ましいと考えられる実施形態との関連で本発明を例示的に説明してきたが、本発明は開示した実施形態に限定されず、その特徴の様々な組み合わせ又は変更及び添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲に含まれるいくつかの他の用途を含むことを意図していると理解すべきである。上述した実施形態との関連で言及した詳細は、別の実施形態との組み合わせが技術的に可能である場合にはそれら別の実施形態との関連でも使用され得る。

Claims (14)

1. 海洋船舶の内燃ピストンエンジンの排気ガスを処理するための機構であって、前記エンジンが動いている間である第１の動作モードと前記エンジンが止まっている第２の動作モードを有し、第１の端部が前記エンジンに接続され第２の端部が周囲環境に開口する排気ガス流路と、排気ガス吸気口及び排気ガス排出口を含むとともに前記排気ガス流路の第１の端部と第２の端部との間に配置されるスクラバーユニットとを含み、
   前記スクラバーユニットの排気ガス排出口から始まる前記排気ガス流路は、前記第２の動作モードの間に前記スクラバーユニットと前記排気ガス流路の第２の端部との間にある前記排気ガス流路の部分の前記排気ガス流路の内面に洗浄液を適用して該内面を洗浄するために配置される排気ガス流路洗浄システムをさらに含み、
   前記洗浄システムは、前記排気ガス流路の内面に洗浄液を噴射する複数の噴射ヘッドを含み、
   該噴射ヘッドは、前記スクラバーユニットと前記排気ガス流路の第２の端部との間にある前記排気ガス流路の部分に分布するとともに、噴射パターンが半球状となるノズルを含む、機構。
2. 前記洗浄システム及び前記スクラバーユニットは共通の液体回収システムを共有する、請求項１に記載の機構。
3. 前記噴射ヘッドは共通の洗浄液源を有し、該洗浄液源は前記スクラバーユニットのスクラビング液源である、請求項１に記載の機構。
4. 前記噴射ヘッドは前記排気ガス流路の外周で互いに並んでいる、請求項１に記載の機構。
5. 前記機構は、前記スクラバーユニットと前記排気ガス流路の第２の端部との間に配置される送風機を含み、該送風機の筐体は該筐体から洗浄液を除去するための排水管を備える、請求項１に記載の機構。
6. 前記筐体から洗浄液を除去するための前記排水管は前記スクラバーユニットの上部に接続されている、請求項５に記載の機構。
7. 前記筐体から洗浄液を除去するための前記排水管は液体回収システムに接続されている、請求項５に記載の機構。
8. 前記機構は、前記スクラバーユニットと前記排気ガス流路の第２の端部との間に配置される送風機を含み、前記噴射ヘッドは、前記送風機と前記排気ガス流路の第２の端部との間にある前記排気ガス流路の部分の長さに沿った１つの長手位置に１つの噴射ヘッドがあるように分布する、請求項１に記載の機構。
9. 前記機構は、前記スクラバーユニットと前記排気ガス流路の第２の端部との間に配置される送風機を含み、複数の噴射ヘッドは、前記スクラバーユニットと前記送風機との間にある前記排気ガス流路の区域で前記排気ガス流路の周辺に沿って分布する、請求項１に記載の機構。
10. 前記機構は、前記スクラバーユニットと前記排気ガス流路の第２の端部との間に配置される消音器ユニットを含み、前記排気ガス流路洗浄システムは、前記消音器ユニットの入口側及び出口側に配置されるとともに前記消音器ユニットの面の方に洗浄液を噴射するよう方向付けられた複数の噴射ヘッドを含む、請求項１に記載の機構。
11. 前記洗浄システム及び前記スクラバーユニットは共通の液体回収システムを備える、請求項１に記載の機構。
12. 海洋船舶の内燃ピストンエンジンの排気ガスを処理するための機構を動作させる方法であって、前記エンジンが動いている間である第１の動作モードの期間中は、前記エンジンからの排気ガスがガスのガススクラビングが行われるスクラバーユニットに排気ガス流路を通じて導かれ、その後前記ガスは前記排気ガス流路を通じて前記排気ガス流路の第２の端部を通って周囲環境に導かれ、前記エンジンが停止している間である第２の動作モードの期間中は前記スクラバーユニットと前記排気ガス流路の第２の端部との間にある前記スクラバーユニットの排気ガス排出口から始まる前記排気ガス流路の部分の前記排気ガス流路の内面に洗浄液を適用して該内面を洗浄し、
    前記スクラバーユニットの排気ガス排出口から始まる前記排気ガス流路は洗浄システムを含み、該洗浄システムは前記洗浄液を噴射する複数の噴射ヘッドを含み、
    該噴射ヘッドは、前記スクラバーユニットと前記排気ガス流路の第２の端部との間にある前記排気ガス流路の部分に分布するとともに、噴射パターンが半球状となるノズルを含む、方法。
13. 前記第１の動作モードの期間中は前記スクラバーユニットと前記排気ガス流路の第２の端部との間に配置される排気ガス送風機が作動され、前記第２の動作モードの期間中は前記排気ガス送風機が停止される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記ガスのガススクラビングに用いられるスクラビング液及び前記洗浄液は共通の液体回収システムで回収される、請求項１３に記載の方法。

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