KR20210067847A - Egr 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 배관의 부식을 방지할 수 있는 EGR 시스템을 제공하는 것이다.
선박용 디젤 엔진의 엔진 본체로부터 배출된 배기 가스의 일부인 EGR 가스를 연소용 가스로서 재순환시키는 EGR 시스템에 있어서, 상방으로부터 스크러버관으로 유입된 EGR 가스를 스크러버 물로 세정함과 함께, 세정 후의 EGR 가스와 스크러버 물의 기액 혼합 유체를 스크러버관으로부터 하향 유동시키는 스크러버 유닛과, 스크러버관을 통해 유입된 기액 혼합 유체를 세정 후의 EGR 가스와 스크러버 물로 분리하는 데미스터 유닛을 구비한다. 데미스터 유닛은, 세정 후의 EGR 가스 중의 수분을 제거하는 수분 제거부와, 스크러버관과 통하는 데미스터 입구부와 세정 후의 EGR 가스를 유출시키기 위한 데미스터 출구부가 천장부에 마련되고, 수분 제거부를 내포하는 데미스터 상자를 구비한다. 스크러버관의 유출구는, 데미스터 상자의 저부와 대향하도록 데미스터 입구부에 접합된다.

Description

EGR 시스템{EGR SYSTEM}

본 발명은, 선박용 디젤 엔진에 마련되는 배기 가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation) 시스템, 즉 EGR 시스템에 관한 것이다.

종래, 선박에 탑재되는 선박용 디젤 엔진의 분야에 있어서는, 선박용 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기 가스 중의 질소산화물(NOx)을 저감시키는 하나의 수법으로서, EGR 시스템이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조). 일반적으로, EGR 시스템은, 선박용 디젤 엔진으로부터 배출된 배기 가스의 일부(이하, EGR 가스라고 함)를 물로 세정하기 위한 스크러버 유닛과, 세정 후의 EGR 가스로부터 수분을 제거하기 위한 데미스터 유닛을 구비하고 있다.

스크러버 유닛은, EGR 가스에 대하여 물을 분사하고, 이로써, EGR 가스 중의 황 산화물(SOx)이나 매진 등의 미립자(PM) 등의 이물을 제거하고, EGR 가스를 세정한다. 스크러버 유닛에서 EGR 가스의 세정에 사용되는 물(이하, 스크러버 물이라고 함)은, EGR 가스를 세정하기 위해 스크러버 유닛의 관 내에 분사된 후, 미스트상인 채로, 세정 후의 EGR 가스와 함께 스크러버 유닛으로부터 데미스터 유닛으로 유입된다. 한편, 데미스터 유닛은, 세정 후의 EGR 가스와 스크러버 물 등의 수분을 분리하기 위한 유로가 내부에 형성된 데미스터 상자를 구비하고 있다. 데미스터 유닛에서는, 스크러버 유닛에 의한 세정 후의 EGR 가스 및 스크러버 물이, 데미스터 상자 내에 유입되고, 이 데미스터 상자 내의 유로를 따라 흐른다. 이로써, 세정 후의 EGR 가스로부터 스크러버 물 등의 수분이 분리 제거된다.

EGR 시스템은, 이러한 세정 후의 EGR 가스를, 데미스터 상자로부터 유출시켜 외부로부터의 공기(신기)와 혼합하고, 연소용 가스로서 선박용 디젤 엔진으로 재순환시킨다. 이로써, EGR 시스템은, 선박용 디젤 엔진의 연소실 내의 연소 시의 산소 농도가 저하되므로 연료의 연소에 의한 NOx의 생성을 억제하여, 배기 가스 중의 NOx의 함유량(즉, NOx의 배출량)을 저감시킨다.

일본 특허 공개 제2017-144431호 공보 일본 특허 공개 제2002-332919호 공보

그런데, 데미스터 상자 내의 유로에는, EGR 가스를 통과시킴으로써 당해 EGR 가스로부터 수분을 제거하기 위한 엘리먼트(예를 들어, 특허문헌 2에 기재된 데미스터 본체)가 마련되어 있다. 또한, 스크러버 유닛의 관은, 엘보관을 통해 데미스터 상자의 측벽에 접합되어 있다. 이 엘보관을 통해 데미스터 상자 내에 유입된 EGR 가스 및 스크러버 물은, 데미스터 상자의 측벽과 대향하는 판에 충돌하고, 이로써, EGR 가스가 엘리먼트를 통과하기 전단계에서 스크러버 물의 일부가 제거되어 있다.

그러나, 스크러버 유닛의 관으로부터 엘보관을 통해 데미스터 상자 내로 세정 후의 EGR 가스 및 스크러버 물을 유입시킨 경우, 이 엘보관 내에 스크러버 물이 고여 버려, 이 고인 스크러버 물에 의해 엘보관이 부식될 우려가 있다.

본 발명은, 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 배관의 부식을 방지할 수 있는 EGR 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하여, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 EGR 시스템은, 선박용 디젤 엔진의 엔진 본체로부터 배출된 배기 가스의 일부인 EGR 가스를, 연소용 가스로서 상기 엔진 본체로 재순환시키는 EGR 시스템에 있어서, 상기 EGR 가스를 상방으로부터 수용하여 하방으로 유도하는 스크러버관을 갖고, 상기 스크러버관에 유입된 상기 EGR 가스를 스크러버 물로 세정함과 함께, 세정 후의 상기 EGR 가스와 상기 스크러버 물의 기액 혼합 유체를 상기 스크러버관으로부터 하향 유동시키는 스크러버 유닛과, 상기 스크러버관을 통해 유입된 상기 기액 혼합 유체를, 세정 후의 상기 EGR 가스와 상기 스크러버 물로 분리하는 데미스터 유닛을 구비하고, 상기 데미스터 유닛은, 세정 후의 상기 EGR 가스에 포함되는 수분을 제거하는 수분 제거부와, 상기 스크러버관과 통하는 데미스터 입구부와 세정 후의 상기 EGR 가스를 유출시키기 위한 데미스터 출구부가 천장부에 마련되고, 상기 수분 제거부를 내포하는 데미스터 상자를 구비하고, 상기 스크러버관의 유출구는, 상기 데미스터 상자의 저부와 대향하도록 상기 데미스터 입구부에 접합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 발명에 있어서, 본 발명에 관한 EGR 시스템의 상기 데미스터 상자의 상기 천장부는, 상기 데미스터 출구부가 마련되어 있는 제1 천장부와, 상기 제1 천장부에 비해 낮고, 상기 데미스터 입구부가 마련되어 있는 제2 천장부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 발명에 있어서, 본 발명에 관한 EGR 시스템의 상기 데미스터 상자의 상기 천장부는, 상면으로 보아 사각 형상을 이루고, 상기 데미스터 입구부 및 상기 데미스터 출구부는, 상기 천장부의 대각 방향으로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 관한 EGR 시스템은, 상기한 발명에 있어서, 선박의 연도와 연통되도록 상기 엔진 본체에 마련되어 있는 배기 가스 출구관으로부터 분기되고, 상기 연도를 통하지 않고 상기 스크러버관의 유입구와 연통하는 EGR 입구관을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 발명에 있어서, 본 발명에 관한 EGR 시스템의 상기 EGR 입구관은, 상기 EGR 입구관의 중심축이 상기 배기 가스 출구관의 중심축보다도 상기 배기 가스 출구관의 관벽측에 치우쳐 위치하도록, 상기 배기 가스 출구관과 접합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 배관의 부식을 방지하는 것이 가능한 EGR 시스템을 제공 할 수 있다는 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 EGR 시스템이 적용된 선박용 디젤 엔진의 일 구성예를 도시하는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 EGR 시스템의 일 구성예를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 EGR 시스템의 일 구성예를 모식적으로 도시하는 측시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 데미스터 상자의 데미스터 입구부 및 데미스터 출구부의 배치의 일례를 도시하는 상시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 EGR 시스템과 종래의 EGR 시스템의 규모의 비교를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 EGR 입구관과 엔진 본체의 배기 가스 출구관의 접합 상태의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 2에 관한 EGR 시스템의 일 구성예를 모식적으로 도시하는 사시도이다.

이하에, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 EGR 시스템의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 의해, 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면은 모식적인 것이고, 각 요소의 치수의 관계, 각 요소의 비율 등은, 현실의 것과는 다른 경우가 있는 것에 유의할 필요가 있다. 도면의 상호간에 있어서도, 서로의 치수의 관계나 비율이 다른 부분이 포함되어 있는 경우가 있다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호가 붙여져 있다.

(실시 형태 1)

본 발명의 실시 형태 1에 관한 선박용 디젤 엔진에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 EGR 시스템이 적용된 선박용 디젤 엔진의 일 구성예를 도시하는 모식도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이 선박용 디젤 엔진(11)은, 엔진 본체(1)와, 엔진 본체(1)에 대한 연소용 가스의 과급을 행하는 과급기(7)와, 과급기(7)에 의한 압축 후의 연소용 가스를 냉각하는 냉각기(10)와, 엔진 본체(1)에 대한 배기 가스의 재순환을 행하는 EGR 시스템(15)을 구비한다. 또한, 선박용 디젤 엔진(11)은, 연소용 가스로서 외부로부터 공기를 도입하기 위한 흡기부(8)와, 엔진 본체(1)로부터의 배기 가스를 선박의 연도(12)로 배출하는 배기 가스 출구관으로서의 이형관(9)을 구비한다. EGR 시스템(15)은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 EGR 시스템의 일례이고, 스크러버 유닛(16)과, 데미스터 유닛(17)과, EGR 블로어(18)와, EGR 입구관(19)과, EGR 출구관(20)을 구비한다.

엔진 본체(1)는, 도시하지 않지만, 프로펠라축을 통해 선박의 추진용 프로펠러를 구동 회전시키는 추진용 기관(주기관)이다. 이 엔진 본체(1)는, 유니 플로 소기 배기식의 크로스헤드식 디젤 엔진 등의 2스트로크 디젤 엔진이다. 구체적으로는, 도 1에 도시한 바와 같이, 엔진 본체(1)는, 엔진 본체(1)의 높이 방향(D1)의 하측에 위치하는 대판(2)과, 대판(2) 상에 마련되는 기관 프레임(3)과, 기관 프레임(3) 상에 마련되는 실린더 재킷(4)을 구비한다. 이들 대판(2)과 기관 프레임(3)과 실린더 재킷(4)은, 높이 방향(D1)으로 연장되는 복수의 타이 볼트(도시하지 않음) 및 너트(도시하지 않음) 등의 연결 부재에 의해, 일체로 체결되어 고정되어 있다.

대판(2)은, 크랭크 케이스를 구성한다. 도시하지 않지만, 대판(2)에는, 추진용 프로펠러를 구동 회전시키는 프로펠라축 및 크랭크 샤프트 등이 마련되어 있다. 크랭크 샤프트는, 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 크랭크 샤프트에는, 크랭크를 통해 연접봉(도시하지 않음)의 하단부가 회동 가능하게 연결되어 있다.

기관 프레임(3)에는, 상술한 연접봉과, 피스톤봉(도시하지 않음)과, 이들 피스톤봉과 연접봉을 회동 가능하게 연결하는 크로스헤드(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 상세하게는, 피스톤봉의 하단부 및 연접봉의 상단부가, 크로스헤드에 접속되어 있다. 크로스헤드는, 기관 프레임(3)에 고정된 한 쌍의 가이드판(도시하지 않음) 사이에 배치되고, 이 한 쌍의 가이드판을 따라 미끄럼 이동 가능하게 지지되어 있다.

실린더 재킷(4)에는, 도시하지 않지만, 실린더 재킷(4)의 내부로부터 상부로 연장되도록 실린더 라이너가 마련되어 있고, 이 실린더 라이너의 상단부에는 실린더 커버가 마련되어 있다. 이들 실린더 라이너 및 실린더 커버 등에 의해, 엔진 본체(1)의 실린더가 형성된다. 본 실시 형태 1에 있어서, 엔진 본체(1)에는, 복수의 실린더가 형성되어 있다. 이들 복수의 실린더의 각각에는, 연료 분사 펌프(도시하지 않음)로부터 연료가 공급된다. 한편, 실린더의 내부 공간에는, 피스톤(도시하지 않음)이 실린더 내벽을 따라 왕복 이동 가능하게 마련되어 있다. 이 피스톤의 하단부에는, 상술한 피스톤봉의 상단부가 설치되어 있다.

또한, 엔진 본체(1)는, 소기 트렁크(5) 및 배기 매니폴드(6)를 구비한다. 소기 트렁크(5)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 실린더 재킷(4)에 마련되고, 엔진 본체(1)의 소기 포트(도시하지 않음)를 통해 각 실린더 내의 연소실과 연통되어 있다. 소기 트렁크(5)는, 배관 등을 통해 연소용 가스를 수용하고, 수용한 연소용 가스를 각 실린더 내의 연소실로 송입한다. 배기 매니폴드(6)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 실린더 재킷(4)의 상방에 마련되고, 엔진 본체(1)의 배기 포트(도시하지 않음)를 통해 각 실린더 내의 연소실과 연통하고 있다. 배기 매니폴드(6)는, 연료의 연소에 의해 발생한 배기 가스를 각 실린더 내의 연소실로부터 수용하여 일시 저류하고, 이로써, 이 배기 가스의 동압을 정압으로 바꾼다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 엔진 본체(1)는, 각 실린더 내의 연소실에 있어서, 소기 트렁크(5)로부터 송입된 연소용 가스와 함께 연료를 연소시킴으로써, 피스톤을 왕복 운동시킨다. 엔진 본체(1)는, 이 왕복 운동을 프로펠라축 또는 크랭크 샤프트 등의 출력축의 회전 운동으로 변환함으로써, 이 출력축으로부터 선박의 추진력을 출력한다. 이때, 엔진 본체(1)는, 각 실린더 내의 흡배기의 흐름을 하방으로부터 상방으로의 일방향으로 하여, 배기의 잔류를 없애도록 하고 있다. 구체적으로는, 소기 트렁크(5)로부터 각 실린더 내의 연소실로 연소용 가스가 급기 되어, 연소 후의 배기 가스가 각 실린더 내의 연소실로부터 배기 매니폴드(6)로 배출된다.

또한, 본 실시 형태 1에 있어서, 엔진 본체(1)의 높이 방향(D1)은, 상하 방향이고, 예를 들어 피스톤의 왕복동 방향에 대하여 평행하다. 엔진 본체(1)의 축 방향(D2)은, 도 1에 도시하는 출력축 방향(C1)에 대하여 평행하다. 출력축 방향(C1)은, 엔진 본체(1)의 출력축의 길이 방향이다. 엔진 본체(1)의 폭 방향(D3)은, 높이 방향(D1) 및 축 방향(D2)에 대하여 수직인 방향이다. 즉, 이들 높이 방향(D1), 축 방향(D2) 및 폭 방향(D3)은, 서로 수직인 방향이다. 또한, 높이 방향(D1), 축 방향(D2) 및 폭 방향(D3)은, 엔진 본체(1)에 대해서는 물론, 엔진 본체(1)를 구성하는 각 구성부, 엔진 본체(1)에 마련되는 과급기(7) 및 EGR 시스템(15)에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 단순히 「배기 가스」라고 하면, 엔진 본체(1)로부터 배출된 배기 가스를 의미한다.

과급기(7)는, 엔진 본체(1)로부터의 배기 가스를 이용하여, 엔진 본체(1)로 급기되는 연소용 가스를 가압 압축하는 것이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 과급기(7)는, 터빈부(7a)와, 컴프레서부(7b)와, 배기 가스부(7c)를 구비하고, 엔진 본체(1)의 상단부에 마련되어 있다. 터빈부(7a)는, 터빈(임펠러)과, 이 터빈을 회전 가능하게 수용하는 케이싱을 구비하고, 엔진 본체(1)로부터의 배기 가스를 이용하여 터빈이 회전하도록 구성된다. 구체적으로는, 터빈부(7a)의 케이싱의 가스 입구부는, 배관을 통해 배기 매니폴드(6)와 연통되어 있다. 컴프레서부(7b)는, 임펠러와, 이 임펠러를 회전 가능하게 수용하는 케이싱을 구비한다. 도시하지 않지만, 터빈부(7a)의 터빈과 컴프레서부(7b)의 임펠러는, 회전축에 의해 서로 연결되고, 이 회전축을 중심축으로 하여 일체로 회전하도록 구성되어 있다. 배기 가스부(7c)는, 터빈부(7a)의 케이싱의 가스 출구부에 마련된다. 배기 가스부(7c)의 가스 출구부는, 연도(12)에 통하는 이형관(9)과 연통되어 있다. 배기 가스부(7c)는, 터빈부(7a)로부터 유출된 배기 가스를 이형관(9)으로 유입되게 한다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 컴프레서부(7b)의 케이싱의 가스 입구부에는, 외부로부터의 새로운 공기(신기라고도 함) 등의 가스를 흡입하는 흡기부(8)가 마련되어 있다. 흡기부(8)는, 사일렌서 및 필터 등으로 구성된다. 이 흡기부(8)에는, EGR 출구관(20)이 접속되어 있다. 이로써, 컴프레서부(7b)는, 흡기부(8)를 통해 외부로부터의 공기와 EGR 출구관(20)으로부터의 EGR 가스가 급기될 수 있도록 구성되어 있다. 컴프레서부(7b)는, 상술한 터빈부(7a)의 터빈의 회전에 수반하여 회전하고, 연소용 가스를 가압 압축한다. 또한, 이 연소용 가스는, EGR 시스템(15)이 운전 중이라면, 신기와 EGR 가스의 혼합 가스이고, EGR 시스템(15)이 정지 중이라면, 신기만으로 된다. 컴프레서부(7b)에 의한 가압 압축 후의 연소용 가스는, 배관 등을 통해 냉각기(10)로 급기된다.

이형관(9)은, 선박의 연도(12)와 연통되도록 엔진 본체(1)에 마련되어 있는 배기 가스 출구관의 일례이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이형관(9)은, 서로 개구부의 형상이 다른 배기 가스부(7c)와 연도(12)를 연통시켜, 엔진 본체(1)로부터 배기 가스부(7c)를 통해 배출된 배기 가스를 연도(12)로 송입한다. 연도(12)는, 조선 시에 선박의 굴뚝과 연통하도록 마련되는 배관(즉, 선박측의 배관)이고, 선박에 탑재된 선박용 디젤 엔진(11)의 이형관(9)과 접속된다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 이형관(9)의 중도부에는, EGR 입구관(19)이 접속되어 있다. 이로써, 이형관(9)을 통해 연도(12)로 유입되는 배기 가스 중 일부가, EGR 시스템(15)의 운전 중에 이형관(9)으로부터 EGR 입구관(19)으로 유입되도록 되어 있다.

냉각기(10)는, 과급기(7)에 의한 가압 압축 후의 연소용 가스를 냉각하기 위한 것이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 냉각기(10)는, 배관 등을 통해 컴프레서부(7b)와 연통되어 있다. 또한, 냉각기(10)는, 배관 등을 통해 소기 트렁크(5)와 연통되어 있다. 냉각기(10)는, 가압 압축 후의 연소용 가스를 컴프레서부(7b)로부터 배관 등을 통해 수용하고, 수용한 연소용 가스를, 예를 들어 냉각수와의 열교환 등에 의해 냉각한다. 냉각기(10)에 의한 냉각 후의 연소용 가스는, 배관 등을 통해 엔진 본체(1)의 소기 트렁크(5)로 급기된다.

EGR 시스템(15)은, 선박용 디젤 엔진(11)의 엔진 본체(1)로부터 배출된 배기 가스의 일부인 EGR 가스를, 연소용 가스로서 엔진 본체(1)로 재순환시키는 시스템이다. 도 1에 도시한 바와 같이, EGR 시스템(15)은, 스크러버 유닛(16)과, 데미스터 유닛(17)과, EGR 블로어(18)와, EGR 입구관(19)과, EGR 출구관(20)을 구비하고, 엔진 본체(1)에 마련되어 있다. 또한, EGR 입구관(19)에는 EGR 입구 밸브(19a)가 마련되고, EGR 출구관(20)에는 EGR 출구 밸브(20a)가 마련되어 있다.

도 2는, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 EGR 시스템의 일 구성예를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 3은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 EGR 시스템의 일 구성예를 모식적으로 도시하는 측시도이다. 또한, 도 3에는, EGR 시스템(15)의 측시도로서, EGR 시스템(15)을 축 방향(D2)으로부터 본 도면이 도시되어 있다. 이하, 도 1 내지 도 3을 참조하면서, EGR 시스템(15)에 대하여 상세하게 설명한다.

스크러버 유닛(16)은, EGR 가스를 연소용 가스로서 사용할 수 있도록 세정하는 것이다. 상세하게는, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 스크러버 유닛(16)은, EGR 가스를 상방으로부터 수용하여 하방으로 유도하는 스크러버관의 일례로서, 벤츄리관(116)을 갖는다. 벤츄리관(116)은, 높이 방향(D1)으로 연장되도록 구성되어, 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이, 상단부에 유입구(16a)를 갖고 또한 하단부에 유출구(16b)를 갖는다. 벤츄리관(116)의 유입구(16a)는, EGR 입구관(19)의 출구부와 접합된다. 벤츄리관(116)의 유출구(16b)는, 데미스터 유닛(17)의 입구부(후술하는 데미스터 입구부)와 접합된다. 또한, 스크러버 유닛(16)은, 도시하지 않지만, 벤츄리관(116)의 관 상부(116a)에 물 분사부를 구비한다. 이 물 분사부는, 벤츄리관(116) 내의 EGR 가스를 세정하기 위해, 당해 EGR 가스에 대하여 스크러버 물을 분사한다.

이러한 구성을 갖는 스크러버 유닛(16)은, EGR 입구관(19)으로부터 유입구(16a)를 통해 벤츄리관(116)에 유입된 EGR 가스를 스크러버 물로 세정함과 함께, 세정 후의 EGR 가스와 스크러버 물의 기액 혼합 유체를 벤츄리관(116)으로부터 하향 유동시킨다. 스크러버 유닛(16)은, EGR 입구관(19)으로부터 벤츄리관(116)으로 EGR 가스가 유입될 때마다, 상술한 스크러버 물의 분사에 의한 EGR 가스의 세정을 반복한다.

데미스터 유닛(17)은, 스크러버관을 통해 유입된 기액 혼합 유체를, 스크러버 유닛(16)에 의한 세정 후의 EGR 가스와 스크러버 물로 분리하는 것이다. 상세하게는, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 데미스터 유닛(17)은, 세정 후의 EGR 가스로부터 스크러버 물을 분리, 제거하기 위한 엘리먼트(17a)와 데미스터 상자(17b)를 구비한다.

엘리먼트(17a)는, 세정 후의 EGR 가스에 포함되는 수분을 제거하는 수분 제거부의 일례이다. 상세하게는, 엘리먼트(17a)는, EGR 가스가 통과할 수 있는 복수회 굴곡된 유로를 갖는 판상체로 구성된다. 엘리먼트(17a)는, 한쪽 면측으로부터 EGR 가스에 자신의 유로 내를 통과시키면서, 당해 EGR 가스로부터 수분(미스트)을 분리하여 제거하고, 다른 쪽 면측으로부터 수분 제거 후의 EGR 가스를 방출한다.

데미스터 상자(17b)는, 스크러버 유닛(16)에 의한 세정 후의 EGR 가스로부터 스크러버 물을 분리 제거하기 위한 중공 구조체이다. 상세하게는, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 데미스터 상자(17b)는, 천장부와, 저부(117c)와, 이들 천장부와 저부(117c)를 연결하는 복수의 측벽부로 구성된다. 본 실시 형태 1에 있어서, 데미스터 상자(17b)의 천장부는, 높이 방향(D1)으로 단차(고저차)가 있는 제1 천장부(117a) 및 제2 천장부(117b)로 구성된다. 제1 천장부(117a)는, 세정 후의 EGR 가스를 유출시키기 위한 데미스터 출구부(117e)가 마련되어 있는 천장부이다. 제2 천장부(117b)는, 제1 천장부(117a)에 비해 낮고, 스크러버관과 통하는 데미스터 입구부(117d)가 마련되어 있는 천장부이다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 데미스터 상자(17b)는, 축 방향(D2)으로부터 본 측면으로 보아 L자 형상을 이루고 있다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 데미스터 상자(17b)는, 엘리먼트(17a)를 내포한다. 이때, 엘리먼트(17a)는, 데미스터 상자(17b)의 내부에 마련된 지지부에 의해, 높이 방향(D1)에 대하여 소정의 각도로 경사지도록 지지되어 있다. 데미스터 상자(17b)는, 데미스터 입구부(117d)로부터 엘리먼트(17a)를 통과하여 데미스터 출구부(117e)에 이르는 유로(17c)를 내부에 형성한다.

또한, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 데미스터 상자(17b)의 제1 천장부(117a)에는, EGR 블로어(18)가 마련되어 있다. 이때, 제1 천장부(117a)의 데미스터 출구부(117e)에는 EGR 블로어(18)의 입구부가 접합되어 있고, 이로써, 데미스터 상자(17b)와 EGR 블로어(18)가 데미스터 출구부(117e)를 통해 연통된다. 한편, 데미스터 상자(17b)의 제2 천장부(117b)에는, 스크러버 유닛(16)의 벤츄리관(116)이 세워 설치되어 있다. 이때, 벤츄리관(116)의 유출구(16b)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 데미스터 상자(17b)의 저부(117c)와 대향하도록 데미스터 입구부(117d)에 접합되어 있다. 이로써, 벤츄리관(116)은, 그 유출구(16b)와 데미스터 상자(17b)의 저부(117c)가 대향하는 방향(예를 들어, 높이 방향(D1))으로, 데미스터 상자(17b)와 연통한다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 데미스터 상자(17b) 내의 유로(17c)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 데미스터 입구부(117d)로부터 데미스터 상자(17b)의 저부(117c)를 향해 진행되고, 계속해서, 데미스터 상자(17b)의 저부(117c) 및 측벽부를 따라 진행되고, 엘리먼트(17a)를 통과한 후, 데미스터 출구부(117e)에 이르는 것으로 되어 있다. 즉, 이 유로(17c)를 형성하는 데미스터 상자(17b)에 있어서, 저부(117c)는, 벤츄리관(116)의 유출구(16b)로부터 데미스터 입구부(117d)를 통해 데미스터 상자(17b)에 유입된 기액 혼합 유체를 충돌시키고, 이로써, 당해 기액 혼합 유체로부터 스크러버 물의 대부분을 분리함과 함께, 당해 기액 혼합 유체 중의 EGR 가스(세정 후의 EGR 가스)의 유속을 낮추는 방해판으로서 기능한다.

또한, 데미스터 상자(17b)의 저부(117c)에 대한 제1 천장부(117a) 및 제2 천장부(117b)의 각 높이 H1, H2(도 3 참조)는, 예를 들어 데미스터 상자(17b) 내에 배치되는 엘리먼트(17a)의 크기, 위치 및 기울기와, 데미스터 상자(17b) 내의 유로(17c)에 의해 설정할 수 있다.

구체적으로는, 데미스터 상자(17b)의 내부에 배치되는 엘리먼트(17a)의 수분 제거 능력은, 통과시키는 EGR 가스의 유속이 과도하게 빠른 경우에 저하된다. 즉, 엘리먼트(17a)에 의해 EGR 가스로부터 수분을 효율적으로 제거하기 위해서는, 데미스터 상자(17b) 내의 유로(17c)를 따라 흐르는 EGR 가스의 유속이, 엘리먼트(17a)를 통과할 때에 적절하게 낮아지고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 EGR 가스의 유속을 저하시킨다는 관점에서, 데미스터 상자(17b) 내의 유로(17c)는, 데미스터 입구부(117d)측으로부터 데미스터 출구부(117e)측을 향하는 데 수반하여 유로 면적이 서서히(연속적 또는 단계적) 커지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 유로 면적은, 데미스터 상자(17b) 내의 유로(17c)를 흐르는 유체의 통과 면적이다. 또한, 데미스터 상자(17b)의 저부(117c)가 상술한 방해판으로서 효율적으로 기능하기 위해서는, 데미스터 입구부(117d)는, 데미스터 상자(17b)의 저부(117c)에 가까운 쪽이 바람직하다. 이들 사정을 가미하면, 제2 천장부(117b)의 높이 H2는, 제1 천장부(117a)의 높이 H1의 절반 이하인 것이 바람직하고, 엘리먼트(17a)의 하단부의 높이 H3(도 3 참조) 이상인 것이 바람직하다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 데미스터 상자(17b)의 저부(117c)에는, 배수구(117f)가 마련되어 있다. 데미스터 상자(17b)의 내부에 있어서, 세정 후의 EGR 가스와 함께 데미스터 입구부(117d)로부터 유입된 스크러버 물은, 데미스터 상자(17b)의 저부(117c)와의 충돌이나 엘리먼트(17a)에 의해 당해 EGR 가스로부터 분리되고, 그 후, 데미스터 상자(17b)의 저부(117c)에 고인다. 저부(117c)에 고인 스크러버 물은, 배수구(117f)로부터 데미스터 상자(17b)의 외부로 배출되고, 이 배수구(117f)와 배관 등을 통해 연통하는 탱크 등의 설비(도시하지 않음)로 회수된다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 데미스터 상자(17b)와 벤츄리관(116) 사이에는, 방진부(21)가 마련되어 있다. 방진부(21)의 일단부는, 데미스터 상자(17b)의 측벽부(외벽부) 중, 제2 천장부(117b) 상에 세워 설치된 벤츄리관(116)과 폭 방향(D3)에 대향하는 부분에 접속된다. 방진부(21)의 타단부는, 이 벤츄리관(116)의 외벽부 중, 데미스터 상자(17b)의 측벽부와 폭 방향(D3)에 대향하는 부분에 접속된다. 방진부(21)는, 데미스터 상자(17b)의 측벽부와 벤츄리관(116)을 연결하고, 이로써, 벤츄리관(116)의, 데미스터 상자(17b)에 대하여 상대적으로 위상이 다른 진동을 억제한다.

EGR 블로어(18)는, 엔진 본체(1)에 대한 EGR 가스의 재순환의 흐름을 발생시키는 것이다. 본 실시 형태 1에 있어서, EGR 블로어(18)는, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 데미스터 출구부(117e)를 통해 데미스터 상자(17b)와 연통되도록, 데미스터 상자(17b)의 제1 천장부(117a) 상에 마련된다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, EGR 블로어(18)의 출구부에는, EGR 출구관(20)이 접합되어 있다. EGR 블로어(18)는, 데미스터 상자(17b)의 내부로부터 EGR 가스를 흡입하고, 흡입한 EGR 가스를 EGR 출구관(20)으로 송입한다.

EGR 입구관(19)은, 엔진 본체(1)로부터 배출된 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 스크러버 유닛(16)으로 유도하기 위한 배관이다. 도 2에 도시한 바와 같이, EGR 입구관(19)의 입구단은, 이형관(9)의 중도부와 접합되어 있다. EGR 입구관(19)의 출구단은, 스크러버 유닛(16)의 벤츄리관(116)의 유입구(16a)(도 3 참조)와 접합되어 있다. 상술한 바와 같이, 이형관(9)은, 선박의 연도(12)(도 1 참조)와 연통되도록 엔진 본체(1)에 마련되어 있다. EGR 입구관(19)은, 이 이형관(9)으로부터 분기하고, 연도(12)를 통하지 않고 벤츄리관(116)의 유입구(16a)와 연통되도록 배관되어 있다. 선박용 디젤 엔진(11)의 소형화라는 관점에서, EGR 입구관(19)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 배기 매니폴드(6)의 상단부에 비해 높이 방향(D1)의 하측에 배관되는 것이 바람직하다.

또한, EGR 입구관(19)에는, 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, EGR 입구 밸브(19a)가 마련되어 있다. EGR 입구 밸브(19a)는, 구동부의 동작에 의해 개폐되는 구동 밸브로 구성된다. EGR 입구 밸브(19a)는, EGR 시스템(15)의 운전 시에 개방 상태로 제어된다. 이 경우, EGR 입구관(19)은, EGR 블로어(18)의 흡인 작용에 의해, 이형관(9)의 내부로부터 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 벤츄리관(116)으로 유통시킨다. 한편, EGR 입구 밸브(19a)는, EGR 시스템(15)의 운전 정지 시에 폐쇄 상태로 제어된다. 이 경우, EGR 입구관(19)으로부터 벤츄리관(116)으로의 EGR 가스의 유통은 정지된다. 또한, EGR 입구 밸브(19a)의 개폐 구동은, 예를 들어 엔진 본체(1)의 제어부(도시하지 않음)에 의해, 엔진 본체(1)의 부하(엔진 부하) 등에 따라 제어된다. 또한, 이형관(9) 내의 배기 가스 중, EGR 입구관(19)을 통해 스크러버 유닛(16)으로 추기되지 않는 나머지의 배기 가스는, 연도(12) 등을 통해 굴뚝으로부터 선외로 배출된다.

EGR 출구관(20)은, 세정 후의 EGR 가스를 연소용 가스로서 엔진 본체(1)측으로 유도하기 위한 배관이다. EGR 출구관(20)의 입구단은, EGR 블로어(18)의 출구부와 접합되어 있다. EGR 출구관(20)의 출구단은, 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 흡기부(8)와 접합되어 있다. EGR 출구관(20)은, EGR 블로어(18)와 흡기부(8)를 연통시키도록 배관되어 있다.

또한, EGR 출구관(20)에는, 도 1에 도시한 바와 같이, EGR 출구 밸브(20a)가 마련되어 있다. EGR 출구 밸브(20a)는, 구동부의 동작에 의해 개폐되는 구동 밸브로 구성된다. EGR 출구 밸브(20a)는, EGR 시스템(15)의 운전 시에 개방 상태로 제어된다. 이 경우, EGR 출구관(20)은, EGR 블로어(18)의 압송 작용에 의해, 데미스터 상자(17b)측으로부터 흡기부(8)로 세정 후의 EGR 가스를 유통시킨다. 흡기부(8)에 유입된 EGR 가스는, 외부로부터 흡기부(8)로 흡입된 공기와 함께 엔진 본체(1)의 연소용 가스로서 사용된다. 한편, EGR 출구 밸브(20a)는, EGR 시스템(15)의 운전 정지 시에 폐쇄 상태로 제어된다. 이 경우, EGR 출구관(20)으로부터 흡기부(8)로의 EGR 가스의 유통은 정지된다. 또한, EGR 출구 밸브(20a)의 개폐 구동은, 상술한 EGR 입구 밸브(19a)와 마찬가지로, 엔진 부하 등에 따라 제어된다.

이어서, 데미스터 상자(17b)에 마련되는 데미스터 입구부(117d) 및 데미스터 출구부(117e)의 배치에 대하여 상세하게 설명한다. 도 4는, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 데미스터 상자의 데미스터 입구부 및 데미스터 출구부의 배치의 일례를 도시하는 상시도이다. 도 4에는, 데미스터 상자(17b)의 상시도로서, 데미스터 상자(17b)를 높이 방향(D1)의 상측으로부터 본 도면이 도시되어 있다.

본 실시 형태 1에 있어서, 데미스터 상자(17b)의 천장부는, 상술한 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 데미스터 출구부(117e)가 마련되어 있는 제1 천장부(117a)와, 이 제1 천장부(117a)에 비해 낮고, 데미스터 입구부(117d)가 마련되어 있는 제2 천장부(117b)로 구성된다. 그리고, 데미스터 상자(17b)의 천장부는, 예를 들어 도 4에 도시한 바와 같이, 상면으로 보아 사각 형상을 이루고 있다. 이러한 데미스터 상자(17b)에 있어서, 데미스터 입구부(117d) 및 데미스터 출구부(117e)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 데미스터 상자(17b)의 천장부의 대각 방향(D4)으로 배치되어 있다.

구체적으로는, 도 4에 도시한 바와 같이, 데미스터 입구부(117d) 및 데미스터 출구부(117e)는, 데미스터 상자(17b)의 축 방향(D2) 및 폭 방향(D3)에 대하여 번갈아 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 데미스터 입구부(117d)는, 데미스터 상자(17b)의 축 방향(D2)의 중심 위치(CP)를 경계로 하여, 데미스터 상자(17b)의 축 방향(D2)에 대향하는 각 측벽부(117g, 117h) 중, 상술한 이형관(9)(도 1, 도 2 참조)에 가까운 측벽부(117g)의 쪽에 치우쳐 배치되어 있다. 한편, 데미스터 출구부(117e)는, 상기 중심 위치(CP)를 경계로 하여, 상기 데미스터 상자(17b)의 각 측벽부(117g, 117h) 중, 상술한 이형관(9)으로부터 먼 측벽부(117h)의 쪽에 치우쳐 배치되어 있다.

상술한 바와 같이, 데미스터 입구부(117d) 및 데미스터 출구부(117e)를 데미스터 상자(17b)의 천장부의 대각 방향(D4)으로 배치하는 것은, 데미스터 입구부(117d)로부터 엘리먼트(17a)를 통해 데미스터 출구부(117e)에 이르는 데미스터 상자(17b) 내의 유로(17c)를 더 길게 하게 된다. 이 결과, 엘리먼트(17a)를 통과할 때의 EGR 가스의 유속을 낮게 하기 쉬워져, 엘리먼트(17a)에 의해 EGR 가스로부터 수분을 효율적으로 제거할 수 있기 때문에, 상기 데미스터 입구부(117d) 및 데미스터 출구부(117e)의 배치는 바람직하다. 또한, 데미스터 입구부(117d)를 이형관(9)에 가까운 쪽으로 치우쳐 배치하는 것은, 데미스터 입구부(117d) 상에 세워 설치되는 벤츄리관(116)을 이형관(9)에 가깝게 하게 된다. 이 결과, 이형관(9)과 벤츄리관(116)을 연통시키는 EGR 입구관(19)의 길이를 더 짧게 하여 EGR 입구관(19)의 압력 손실을 저감시킬 수 있기 때문에, 상기 데미스터 입구부(117d)의 배치는 바람직하다. 또한, 데미스터 출구부(117e)를 이형관(9)으로부터 먼 쪽으로 치우쳐 배치하는 것은, 데미스터 출구부(117e) 상에 마련되는 EGR 블로어(18)와 상술한 흡기부(8)의 간격을 더 길게 하게 된다. 이 결과, 흡기부(8)와 EGR 블로어(18)를 연통시키는 EGR 출구관(20)의 중도부에 EGR 출구 밸브(20a) 등의 필요한 설비를 마련하기 위해 필요한 영역을 용이하게 확보할 수 있기 때문에, 상기 데미스터 출구부(117e)의 배치는 바람직하다.

또한, 데미스터 상자(17b)의 천장부가 이루는 상면으로 본 사각 형상에는, 도 4에 도시한 바와 같은 사각형(정사각형 또는 직사각형)은 물론, 코너가 호상으로 형성된 코너가 둥근 사각형, 대향하는 2변이 호상으로 형성된 타원 형상, 코너가 모따기된 상태의 다각 형상 등, 사각형을 닮은 형상이 포함된다.

이어서, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 EGR 시스템(15)의 규모에 대하여 설명한다. 도 5는, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 EGR 시스템과 종래의 EGR 시스템의 규모의 비교를 설명하는 도면이다. 도 5에 있어서, 종래의 EGR 시스템(200)은, 이점쇄선으로 도시되어 있고, 스크러버 유닛(201)과, 데미스터 유닛(202)과, EGR 블로어(203)와, 엘보관(204)을 구비하고 있다. 스크러버 유닛(201)은, 본 실시 형태 1에 있어서의 스크러버 유닛(16)과 동일한 벤추리식의 것이다. 데미스터 유닛(202)은, 입방체 형상 또는 직방체 형상의 데미스터 상자를 구비한 것이다. EGR 블로어(203)는, 본 실시 형태 1에 있어서의 EGR 블로어(18)와 동일한 것이다. 또한, 도 5에는 도시하지 않지만, 종래의 EGR 시스템(200)은, 스크러버 유닛(201)의 벤츄리관 유입구와 선박의 연도(12)(도 1 참조)를 연통시키는 EGR 입구관과, EGR 블로어(203)와 흡기부(8)(도 1, 도 2 참조)를 연통시키는 EGR 출구관을 구비한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 종래의 EGR 시스템(200)에 있어서, 스크러버 유닛(201)의 벤츄리관의 유출구는, 엘보관(204)을 통해 데미스터 유닛(202)의 데미스터 상자의 측벽부에 접합되어 있다. 이러한 구조를 갖는 종래의 EGR 시스템(200)의 높이 방향(D1)의 사이즈는, 데미스터 유닛(202)의 데미스터 상자의 저부를 기준으로 하여, 스크러버 유닛(201)의 벤츄리관의 상단부까지의 높이 Hb로 된다. 또한, 종래의 EGR 시스템(200)의 폭 방향(D3)의 사이즈는, 데미스터 유닛(202)의 데미스터 상자의 폭 방향(D3)의 플러스측의 측벽부를 기준으로 하여, 스크러버 유닛(201)의 벤츄리관의 외벽부까지의 길이 Lb로 된다.

이에 비해, 본 실시 형태 1에 관한 EGR 시스템(15)에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 스크러버 유닛(16)의 벤츄리관(116)이, 엘보관을 통하지 않고, 데미스터 상자(17b)의 제1 천장부(117a)보다도 낮은 제2 천장부(117b)의 데미스터 입구부(117d) 상에 세워 설치되어 있다. 이 때문에, EGR 시스템(15)의 높이 방향(D1)의 사이즈는, 종래의 EGR 시스템(200)과 기준을 동일하게 하고, 도 5에 도시한 바와 같이, 종래의 EGR 시스템(200)에 비해 낮은 높이 Ha(<Hb)로 된다. 또한, EGR 시스템(15)의 폭 방향(D3)의 사이즈는, 종래의 EGR 시스템(200)과 기준을 동일하게 하고, 도 5에 도시한 바와 같이, 종래의 EGR 시스템(200)에 비해 짧은 길이 La(<Lb)로 된다. 이와 같이, 본 실시 형태 1에 관한 EGR 시스템(15)의 규모는, 종래의 EGR 시스템(200)에 비해, 높이 방향(D1) 및 폭 방향(D3)의 양쪽에 대하여 소형화되어 있다.

이어서, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 EGR 입구관(19)과, 엔진 본체(1)에 있어서의 배기 가스 출구관의 일례인 이형관(9)과의 접합 상태에 대하여 설명한다. 도 6은, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 EGR 입구관과 엔진 본체의 배기 가스 출구관의 접합 상태의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 6에는, 이 배기 가스 출구관의 일례인 이형관(9)과, 이 이형관(9)의 중도부에 접속된 EGR 입구관(19)의 일부를 높이 방향(D1)의 상측에서 본 단면도가 도시되어 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, EGR 입구관(19)은, EGR 입구관(19)의 중심축(C11)이 이형관(9)의 중심축(C12)보다도 이형관(9)의 관벽부(9a)측에 치우쳐 위치하도록, 이형관(9)과 접합되어 있다. 이때, EGR 입구관(19)의 중심축(C11)은, 도 6에 도시한 바와 같이, 이형관(9)의 중심축(C12)과 관벽부(9a) 사이의 관 내부 영역(9b)에 위치한다. 여기서, 이형관(9)을 통해 연도(12)(도 1 참조)에 유입되는 배기 가스의 압력은, 이형관(9)의 중심축(C12)에 가까울수록 고압이고, 이형관(9)의 중심축(C12)으로부터 관벽부(9a)로 가까워지는 것에 수반하여 저압으로 된다. 따라서, 이형관(9)으로부터 배기 가스를 추기하기 쉽다는 관점에서, EGR 입구관(19)은, 이형관(9)의 중심축(C12)으로부터 관벽부(9a)측으로 치우쳐 있을수록, 바람직하다. 특히, EGR 입구관(19)과 이형관(9)의 접속 구조에 있어서, EGR 입구관(19)의 내벽면으로부터 중심축(C11)까지의 거리(즉, EGR 입구관(19)의 반경)가, 이형관(9)의 관벽부(9a)의 내벽면과 EGR 입구관(19)의 중심축(C11)의 거리와 동일한 것이 바람직하다. 예를 들어, EGR 입구관(19)의 내벽면은, 이형관(9)의 접선 방향으로 관벽부(9a)의 내벽면과 연속하여 접속되어 있는 것이 바람직하다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 EGR 시스템(15)에서는, 엔진 본체(1)로부터의 배기 가스의 일부인 EGR 가스를 상방으로부터 수용하여 하방으로 유도하는 벤츄리관(116)의 유출구(16b)를, 엘리먼트(17a)를 내포하는 데미스터 상자(17b)의 저부(117c)와 대향하도록, 데미스터 상자(17b)의 천장부에 마련되어 있는 데미스터 입구부(117d)에 접합하고, 벤츄리관(116)에 유입된 EGR 가스를 스크러버 물로 세정함과 함께, 세정 후의 EGR 가스와 스크러버 물의 기액 혼합 유체를 벤츄리관(116)으로부터 하향 유동시키고 있다.

상기한 구성에 의해, 엘보관을 통하지 않고, 벤츄리관(116)과 데미스터 상자(17b)를 연통시킬 수 있어, 상기 기액 혼합 유체를 벤츄리관(116)으로부터 데미스터 입구부(117d)를 통해 데미스터 상자(17b)로 유입시킬 때, 상기 기액 혼합 유체 중의 스크러버 물(EGR 가스의 세정에 사용된 후의 스크러버 물)이 벤츄리관(116)의 내벽면에 고이는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에, 스크러버 물에 의한 벤츄리관(116)의 부식(즉, EGR 시스템(15)의 배관 부식)을 방지할 수 있다. 이 결과, 부식되어 열화된 엘보관으로부터 EGR 가스 및 스크러버 물이 EGR 시스템의 외부, 나아가서는, 선박용 디젤 엔진을 탑재하고 있는 선박의 실내에 누출되는 사태를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 EGR 시스템(15)에서는, 데미스터 상자(17b)의 천장부를, 제1 천장부(117a)와, 이 제1 천장부(117a)에 비해 낮은 제2 천장부(117b)로 구성하고, 세정 후의 EGR 가스를 유출시키기 위한 데미스터 출구부(구체적으로는 EGR 블로어(18)에 통하는 데미스터 출구부(117e))를 제1 천장부(117a)에 마련하고, 벤츄리관(116)과 통하는 데미스터 입구부(117d)를 제2 천장부(117b)에 마련하고 있다.

상기한 구성에 의해, 벤츄리관(116)으로부터 데미스터 입구부(117d)를 통해 데미스터 상자(17b)에 유입된 기액 혼합 유체를 세정 후의 EGR 가스와 스크러버 물로 분리하기 위한 데미스터 상자(17b) 내의 유로(17c)를, 데미스터 입구부(117d)로부터 엘리먼트(17a)를 통해 데미스터 출구부(117e)에 이르는 데미스터 상자(17b)의 내부 영역에 확보함과 함께, 벤츄리관(116)을 제2 천장부(117b) 상에 세워 설치할 수 있는 점에서, 종래의 EGR 시스템에 비해 규모를 소형화할 수 있다.

이것에 더하여, 벤츄리관(116)의 유출구(16b)를 데미스터 상자(17b)의 저부(117c)에 가깝게 할 수 있다. 이로써, 벤츄리관(116)으로부터 데미스터 상자(17b)에 유입된 기액 혼합 유체를 데미스터 상자(17b)의 저부(117c)에 충돌시켜, 유로(17c)에 있어서의 엘리먼트(17a)보다도 상류측에서 기액 혼합 유체로부터 스크러버 물의 대부분을 제거함과 함께, 이 기액 혼합 유체의 유속(세정 후의 EGR 가스의 유속)을 낮출 수 있다. 이 결과, EGR 가스의 과도한 유속에 의한 엘리먼트(17a)의 수분 제거 능력의 저하를 억제할 수 있는 점에서, 이 기액 혼합 유체를 세정 후의 EGR 가스와 스크러버 물로 효율적으로 분리하고, 이 세정 후의 EGR 가스로부터 스크러버 물을 효율적으로 제거할 수 있다.

나아가, 제2 천장부(117b) 상에 세워 설치한 벤츄리관(116)과, 데미스터 상자(17b) 중 엘리먼트(17a)를 수용하는 상자 부분을 병설할 수 있기 때문에, 이 상자 부분과 벤츄리관(116)을 방진부(21)에 의해 용이하게 연결할 수 있다. 이로써, 데미스터 상자(17b)에 대한 벤츄리관(116)의 상대적인 진동을 억제하기 위한 방진 대책을 간이하게 구성할 수 있고, 이 결과, 벤츄리관(116)의 진동에 의한 파손을 방지하는 등, 벤츄리관(116)의 진동에 대한 신뢰성을 종래의 EGR 시스템에 비해 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 EGR 시스템(15)에서는, 데미스터 상자(17b)의 상면으로 보아 사각 형상을 이루는 천장부에 있어서, 데미스터 입구부(117d) 및 데미스터 출구부(117e)를 상기 천장부의 대각 방향(D4)으로 배치하고 있다. 이 때문에, 데미스터 입구부(117d)로부터 엘리먼트(17a)를 통해 데미스터 출구부(117e)에 이르는 데미스터 상자(17b) 내의 유로(17c)를 더 길게 할 수 있고, 이 결과, 엘리먼트(17a)를 통과할 때의 EGR 가스의 유속을 낮추기 쉬워져, 엘리먼트(17a)에 의해 EGR 가스로부터 수분을 효율적으로 제거할 수 있다.

또한, 데미스터 입구부(117d)를 엔진 본체(1)의 배기 가스 출구관(예를 들어, 이형관(9))에 가까운 쪽으로 치우쳐 배치함과 함께, 데미스터 출구부(117e)를 상기 배기 가스 출구관으로부터 먼 쪽으로 치우쳐 배치할 수 있다. 이 때문에, 데미스터 상자(17b)의 축 방향(D2)의 사이즈를 크게 하지 않고, 데미스터 출구부(117e) 상에 마련되는 EGR 블로어(18)와 신기를 도입하는 흡기부(8)의 간격을 더 길게 할 수 있고, 이로써, 이들 EGR 블로어(18)와 흡기부(8)를 연통시키는 EGR 출구관(20)에, EGR 출구 밸브(20a) 등, EGR 시스템(15)의 배관에 필요한 설비를 마련하기 위한 영역을 용이하게 확보할 수 있다. 나아가, 데미스터 입구부(117d) 상에 세워 설치되는 벤츄리관(116)과 상기 배기 가스 출구관을 연통시키는 배관(본 실시 형태 1에서는 EGR 입구관(19))의 길이를 더 짧게 하여, 이 배관에 있어서의 배기 가스의 압력 손실을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 EGR 시스템(15)에서는, 선박의 연도(12)와 연통되도록 엔진 본체(1)에 마련되어 있는 배기 가스 출구관(본 실시 형태 1에서는 이형관(9))과 EGR 입구관(19)을 접속하고, EGR 입구관(19)이, 이 배기 가스 출구관으로부터 분기되고, 연도(12)를 통하지 않고 벤츄리관(116)의 유입구(16a)와 연통되도록 배관되어 있다.

상기한 구성에 의해, 연도(12) 등의 선박측의 배관을 통하지 않고, 선박용 디젤 엔진(11)의 제조 시에 부착되는 배관, 즉 기관측의 배관에 의해, 엔진 본체(1)와 EGR 시스템(15) 사이에서 EGR 가스를 재순환시키기 위한 배관을 구성할 수 있다. 이 때문에, EGR 시스템(15)의 배관(예를 들어, EGR 입구관(19) 및 EGR 출구관(20)) 내를 유통하는 EGR 가스의 압력 손실 등의 물리량을, 선박측의 배관에 영향받는 일 없이 특정할 수 있다. 이로써, 선박측의 배관을 가미하여 종래 설정되어 있던 EGR 블로어 성능의 마진(과잉 성능)을 저감시켜, EGR 가스의 재순환에 필요한 EGR 블로어(18)의 성능을 효율적으로 설정할 수 있다. 이 결과, EGR 시스템(15)의 설계, 제조에 필요로 하는 수고 및 비용을 저감시킬 수 있음과 함께, EGR 블로어(18)의 성능을 선박측의 배관에 가미시킬 필요가 없어, 선박측의 배관의 자유도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 EGR 시스템(15)에서는, EGR 입구관(19)의 중심축(C11)이 배기 가스 출구관으로서의 이형관(9)의 중심축(C12)보다도 이형관(9)의 관벽부(9a)측에 치우쳐 위치하도록, EGR 입구관(19)을 이형관(9)과 접합하고 있다. 이 때문에, 이형관(9)의 중심축(C12) 근방에 비해 배기 가스의 압력이 낮은 관벽부(9a)측으로부터, 배기 가스의 일부를 추기할 수 있다. 이 결과, 이형관(9)으로부터 EGR 입구관(19)으로 배기 가스의 일부인 EGR 가스를 용이하게 유입시킬 수 있고, 또한 이 EGR 가스의 유입에 필요한 EGR 블로어(18)의 성능을 낮게 할 수 있기 때문에, EGR 블로어(18)의 비용을 저감시킬 수 있다.

(실시 형태 2)

이어서, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 EGR 시스템에 대하여 설명한다. 도 7은, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 EGR 시스템의 일 구성예를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태 2에 관한 EGR 시스템(25)은, 상술한 실시 형태 1에 관한 EGR 시스템(15)의 데미스터 유닛(17) 대신에 데미스터 유닛(27)을 구비한다. 또한, 본 실시 형태 2에 관한 EGR 시스템(25)이 적용되는 선박용 디젤 엔진(도시하지 않음)은, 상술한 실시 형태 1에 있어서의 선박용 디젤 엔진(11)의 이형관(9)(도 1 참조) 대신에 도 7에 도시하는 이형관(29)을 구비한다. 기타의 구성은 실시 형태 1과 동일하고, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다.

데미스터 유닛(27)은, 상술한 실시 형태 1의 경우와 마찬가지로, 스크러버관을 통해 유입된 기액 혼합 유체를, 스크러버 유닛(16)에 의한 세정 후의 EGR 가스와 스크러버 물로 분리하는 것이다. 상세하게는, 도 7에 도시한 바와 같이, 데미스터 유닛(27)은, 세정 후의 EGR 가스로부터 스크러버 물을 분리, 제거하기 위한 데미스터 상자(27b)를 구비한다. 도 7에는 도시하고 있지 않지만, 데미스터 유닛(27)은, 실시 형태 1과 동일한 엘리먼트(17a)를 데미스터 상자(27b)의 내부에 구비하고 있다.

데미스터 상자(27b)는, 스크러버 유닛(16)에 의한 세정 후의 EGR 가스로부터 스크러버 물을 분리 제거하기 위한 중공 구조체이다. 상세하게는, 도 7에 도시한 바와 같이, 데미스터 상자(27b)는, 천장부(127a)와, 저부(127c)와, 이들 천장부(127a)와 저부(127c)를 연결하는 복수의 측벽부로 구성된다. 본 실시 형태 2에 있어서, 데미스터 상자(27b)의 천장부(127a)는, 저부(127c)와 높이 방향(D1)에 대향하는 사각 형상의 부분이다. 천장부(127a)에는, 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같이, 데미스터 입구부(117d) 및 데미스터 출구부(117e)가, 천장부(127a)의 대각 방향으로 마련되어 있다. 이러한 데미스터 상자(27b)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 축 방향(D2)에서 본 측면으로 보아 직사각 형상을 이루고 있다.

또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 데미스터 상자(27b)의 천장부(127a)에는, 스크러버 유닛(16)과 EGR 블로어(18)가 마련되어 있다. 스크러버 유닛(16)의 벤츄리관(116)과 천장부(127a) 상의 데미스터 입구부(117d)의 접합 구조는, 실시 형태 1과 마찬가지이다. 벤츄리관(116)은, 그 유출구와 데미스터 상자(27b)의 저부(127c)가 대향하도록, 천장부(127a) 상에 세워 설치되어 데미스터 상자(27b)와 연통된다. 또한, EGR 블로어(18)와 천장부(127a) 상의 데미스터 출구부(117e)의 접합 구조는, 실시 형태 1과 마찬가지이다. 데미스터 상자(27b)는, 데미스터 출구부(117e)를 통해 EGR 블로어(18)와 연통한다.

또한, 도 7에는 도시하지 않지만, 데미스터 상자(27b)의 내부에는, 데미스터 입구부(117d)로부터 데미스터 상자(27b)의 저부(127c)를 향해 진행되고, 계속해서, 데미스터 상자(27b)의 저부(127c) 및 측벽부를 따라 진행되고, 엘리먼트(17a)를 통과한 후, 데미스터 출구부(117e)에 이르는 유로가 형성되어 있다. 또한, 데미스터 상자(27b)의 저부(127c)에는, 실시 형태 1과 동일한 배수구(117f)가 마련되어 있다.

이형관(29)은, 선박의 연도(12)(도 1 참조)와 연통되도록 엔진 본체(1)(도 1 참조)에 마련되어 있는 배기 가스 출구관의 일례이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 이형관(29)은, 벤츄리관(116)과 통하는 EGR 입구관(19)의 높이에 대응하여 높이 방향(D1)으로 연장되도록 구성되어 있다. 이 이형관(29)의 중도부에는, 도 7에 도시한 바와 같이, EGR 입구관(19)의 입구단이 접합되어 있다. 이형관(29)의 구성은, 높이 방향(D1)의 관 길이 이외에, 실시 형태 1에 있어서의 이형관(9)과 마찬가지이다. 또한, 이형관(29)과 EGR 입구관(19)의 접속 구조는, 실시 형태 1과 마찬가지이다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 EGR 시스템(25)에서는, 데미스터 상자(27b)를, 저부(127c)와 대향하는 하나의 천장부(127a)를 갖고 측면으로 보아 직사각 형상을 이루는 중공 구조체로 하고, 데미스터 상자(27b)의 천장부(127a) 상에 데미스터 입구부(117d) 및 데미스터 출구부(117e)를 마련하도록 하고, 기타를 실시 형태 1과 마찬가지로 구성하고 있다. 이 때문에, 데미스터 상자(27b)가, 실시 형태 1에 있어서의 측면으로부터 보아 L자 형상인 데미스터 상자(17b)와 달리, 측면으로 보아 직사각 형상을 이루는 중공 구조체라도, 실시 형태 1과 동일한 작용 효과를 향수하는 EGR 시스템(25)을 실현할 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태 1, 2에서는, 벤츄리관(116)을 갖는 스크러버 유닛(16)(즉, 벤추리식의 스크러버 유닛)을 구비하는 EGR 시스템을 예시했지만, 본 발명은, 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, 스크러버 유닛은, 벤추리식 이외의 것이어도 되고, 즉, 스크러버관은, 벤츄리관(116)에 한정되지 않는다.

또한, 상술한 실시 형태 1, 2에서는, 데미스터 상자의 내부에 단일의 엘리먼트(17a)가 배치된 경우를 예시했지만, 본 발명은, 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, 데미스터 상자의 내부에는, 단일의 수분 제거부가 배치되어도 되고, 복수의 수분 제거부가 배치되어도 된다.

또한, 상술한 실시 형태 1, 2에서는, 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 출구관(예를 들어, 이형관(9, 29))과 스크러버 유닛의 스크러버관을, 연도를 통하지 않고 EGR 입구관에 의해 연통시키고 있었지만, 본 발명은, 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, EGR 입구관은, 연도의 중도부와 스크러버관을 연통시키는 것이어도 된다.

또한, 상술한 실시 형태 1, 2에서는, 데미스터 상자의 천장부의 대각 방향으로 데미스터 입구부와 데미스터 출구부를 배치하고 있었지만, 본 발명은, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 데미스터 입구부 및 데미스터 출구부는, 데미스터 상자의 상면으로 보아 사각 형상을 이루는 천장부에 있어서, 세로 방향(축방향(D2)) 또는 가로 방향(폭 방향(D3))으로 나열되어 배치되어도 된다.

또한, 상술한 실시 형태 1, 2에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니고, 상술한 각 구성 요소를 적절히 조합하여 구성한 것도 본 발명에 포함된다. 기타, 상술한 실시 형태 1, 2에 기초하여 당업자 등에 의해 이루어지는 다른 실시 형태, 실시예 및 운용 기술 등은 모두 본 발명의 범주에 포함된다.

1: 엔진 본체
2: 대판
3: 기관 프레임
4: 실린더 재킷
5: 소기 트렁크
6: 배기 매니폴드
7: 과급기
7a: 터빈부
7b: 컴프레서부
7c: 배기 가스부
8: 흡기부
9, 29: 이형관
9a: 관벽부
9b: 관 내부 영역
10: 냉각기
11: 선박용 디젤 엔진
12: 연도
15, 25: EGR 시스템
16: 스크러버 유닛
16a: 유입구
16b: 유출구
17, 27: 데미스터 유닛
17a: 엘리먼트
17b, 27b: 데미스터 상자
17c: 유로
18: EGR 블로어
19: EGR 입구관
19a: EGR 입구 밸브
20: EGR 출구관
20a: EGR 출구 밸브
21: 방진부
116: 벤츄리관
116a: 관 상부
117a: 제1 천장부
117b: 제2 천장부
117c, 127c: 저부
127a: 천장부
117d: 데미스터 입구부
117e: 데미스터 출구부
117f: 배수구
117g, 117h: 측벽부
200: 종래의 EGR 시스템
201: 스크러버 유닛
202: 데미스터 유닛
203: EGR 블로어
204: 엘보관
C1: 출력축 방향
C11, C12: 중심축
CP: 중심 위치
D1: 높이 방향
D2: 축 방향
D3: 폭 방향
D4: 대각 방향

Claims (5)

1. 선박용 디젤 엔진의 엔진 본체로부터 배출된 배기 가스의 일부인 EGR 가스를, 연소용 가스로서 상기 엔진 본체로 재순환시키는 EGR 시스템에 있어서,
   상기 EGR 가스를 상방으로부터 수용하여 하방으로 유도하는 스크러버관을 갖고, 상기 스크러버관에 유입된 상기 EGR 가스를 스크러버 물로 세정함과 함께, 세정 후의 상기 EGR 가스와 상기 스크러버 물의 기액 혼합 유체를 상기 스크러버관으로부터 하향 유동시키는 스크러버 유닛과,
   상기 스크러버관을 통해 유입된 상기 기액 혼합 유체를, 세정 후의 상기 EGR 가스와 상기 스크러버 물로 분리하는 데미스터 유닛을
   구비하고,
   상기 데미스터 유닛은,
   세정 후의 상기 EGR 가스에 포함되는 수분을 제거하는 수분 제거부와,
   상기 스크러버관과 통하는 데미스터 입구부와 세정 후의 상기 EGR 가스를 유출시키기 위한 데미스터 출구부가 천장부에 마련되고, 상기 수분 제거부를 내포하는 데미스터 상자를
   구비하고,
   상기 스크러버관의 유출구는, 상기 데미스터 상자의 저부와 대향하도록 상기 데미스터 입구부에 접합되는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 데미스터 상자의 상기 천장부는,
   상기 데미스터 출구부가 마련되어 있는 제1 천장부와,
   상기 제1 천장부에 비해 낮고, 상기 데미스터 입구부가 마련되어 있는 제2 천장부로 구성되는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 데미스터 상자의 상기 천장부는, 상면으로 보아 사각 형상을 이루고,
   상기 데미스터 입구부 및 상기 데미스터 출구부는, 상기 천장부의 대각 방향으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 선박의 연도와 연통되도록 상기 엔진 본체에 마련되어 있는 배기 가스 출구관으로부터 분기되고, 상기 연도를 통하지 않고 상기 스크러버관의 유입구와 연통하는 EGR 입구관을 구비하는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 EGR 입구관은, 상기 EGR 입구관의 중심축이 상기 배기 가스 출구관의 중심축보다도 상기 배기 가스 출구관의 관벽측에 치우쳐 위치하도록, 상기 배기 가스 출구관과 접합되는 것을 특징으로 하는 EGR 시스템.

Images