WO2020054439A1 - 排ガス浄化装置、および排ガス浄化装置を備える船舶 - Google Patents

Abstract

船体の内部に区画される機関室に設けられるエンジンの排気流路に設けられ、且つ、エンジンから排出された排ガスから少なくとも窒素酸化物を除去するように構成される排ガス浄化装置であって、窒素酸化物を選択還元するための選択還元触媒を含む触媒部と、触媒部よりも排ガスの流れ方向の上流側の排ガスに還元剤を添加するように構成される還元剤添加装置と、触媒部を収納するように構成されるケーシングであって、機関室内に少なくとも一部が配置されるケーシングと、を備える。

Description

排ガス浄化装置、および排ガス浄化装置を備える船舶

　本開示は、エンジンから排出された排ガスからＮＯｘ（窒素酸化物）を除去するための排ガス浄化装置、および該排ガス浄化装置を備える船舶に関する。

　エンジン（ディーゼルエンジン）から排出された排ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するための排ガス浄化装置として、尿素ＳＣＲシステムが知られている（特許文献１参照）。尿素ＳＣＲシステムは、排ガス中に噴射された尿素水が排ガスの熱により加水分解することで生成するアンモニアを還元剤とし、ＳＣＲ触媒の存在下でＮＯｘをアンモニアと化学反応させて窒素および水に還元させることで、ＮＯｘを浄化している。上記尿素ＳＣＲシステムは、ＳＣＲ触媒を収納するケーシングを備えている。

　尿素ＳＣＲシステムは、自動車などでは従来から導入されていたが、船舶ではあまり導入されていなかった。近年、船舶のＮＯｘ排出規制の強化により、船舶に後付けで尿素ＳＣＲシステムを導入することが行われている（特許文献１参照）。特許文献１に示されるように、船舶、特に尿素ＳＣＲシステムを後付けする船舶では、エンジンを搭載する機関室にスペースの制限があるため、通常、ＳＣＲ触媒を収納するケーシングは機関室の外部に設けられる。

特開２０１７－２１７９８２号公報

　本発明者らは、ＳＣＲ触媒よりも上流側の排ガス、すなわち、エンジンの排気流路を流れる排ガスや上記ケーシングの内部に導入される排ガスの温度が所定温度以下の低温になると、尿素水が噴射（添加）された排ガス中から析出物（尿素析出物）が発生し、上記析出物がエンジンの排気流路やケーシングの内部に堆積する虞があることを発見した。

　ケーシングの内部に析出物が堆積してＳＣＲ触媒が目詰まりすると、尿素ＳＣＲシステム（排ガス浄化装置）の浄化性能が低下する虞がある。また、排気流路に析出物が堆積して排気流路が狭くなると、排ガスの流れが阻害されて、排気流路を流れる排ガスの圧力が上昇するので、エンジンの燃焼効率が低下する虞がある。

　上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、析出物の発生を抑制することができ、析出物による排ガス浄化装置やエンジンの性能低下を抑制することができる排ガス浄化装置を提供することにある。

（１）本発明の少なくとも一実施形態にかかる排ガス浄化装置は、
　船体の内部に区画される機関室に設けられるエンジンの排気流路に設けられ、且つ、上記エンジンから排出された排ガスから少なくとも窒素酸化物を除去するように構成される排ガス浄化装置であって、
　上記窒素酸化物を選択還元するための選択還元触媒を含む触媒部と、
　上記触媒部よりも上記排ガスの流れ方向の上流側の排ガスに還元剤を添加するように構成される還元剤添加装置と、
　上記触媒部を収納するように構成されるケーシングであって、上記機関室内に少なくとも一部が配置されるケーシングと、を備える。

　上記（１）の構成によれば、排ガス浄化装置は、窒素酸化物を選択還元するための選択還元触媒を含む触媒部と、触媒部よりも排ガスの流れ方向の上流側の排ガスに還元剤を添加するように構成される還元剤添加装置と、触媒部を収納するように構成されるケーシングと、を備えている。上記ケーシングは、エンジンが設けられた機関室の内部に少なくとも一部が配置されている。つまり、ケーシングは、エンジンの近くに配置されることとなるので、エンジンから排出された排ガスが所定温度以下になる前にケーシングの内部に導入することができる。そして、エンジンの排気流路を流れる排ガス、および、ケーシングの内部に導入される排ガスの温度を所定温度よりも高温に保つことで、エンジンの排気流路やケーシングの内部での析出物の発生を抑制することができる。析出物の発生を抑制することで、排気流路における析出物の堆積や触媒部の目詰まりを抑制できるため、析出物による排ガス浄化装置の浄化性能の低下やエンジンの燃焼効率の低下を抑制することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の排ガス浄化装置は、上記エンジンの排出口と上記ケーシングの吸気口とを接続する排ガス管であって、上記エンジンの上記排出口から上記ケーシングの上記吸気口までの上記排ガス管の長さをＬとし、且つ、上記排ガス管の内径をＤとした際に、Ｌ／Ｄ＜１０の条件を満たす排ガス管をさらに備える。

　上記（２）の構成によれば、エンジンの排出口とケーシングの吸気口とを接続する排ガス管の長さＬは、排ガス管の内径Ｄの１０倍よりも短い。排ガス管の長さを短くすることで、エンジンの排出口とケーシングの吸気口との間の距離を短くできるため、ケーシングに導入される前の排ガスの温度低下を抑制することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の排ガス浄化装置において、上記ケーシングは、上記エンジンのクランク軸の回転速度を変速してプロペラシャフトに伝達するように構成されるマリンギアであって、前記機関室に設けられるマリンギアの上方に配置される。

　上記（３）の構成によれば、ケーシングは、機関室に設けられるマリンギアの上方に配置される。機関室内では、エンジンの上方には、エンジンを冷却するための冷却水を流すための冷却水配管などのエンジンの付随装置が設けられることがある。このため、エンジンの上方に比べて空間に余裕があるマリンギアの上方の空間にケーシングを配置することで、排ガス浄化装置のレイアウト性を向上させることができる。また、ケーシングを上記冷却水配管から離れた位置に配置できるので、冷却水配管からの伝熱により、排気流路を流れる排ガスの温度が低下することを抑制することができる。また、エンジンの上方にケーシングを配置しないことで、エンジンを整備する際の作業性を確保することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載の排ガス浄化装置において、上記ケーシングは、長手方向を有し、上記長手方向が上記船体の船首船尾方向に沿うように配置される。

　上記（４）の構成によれば、ケーシングは、長手方向を有し、長手方向が船体の船首船尾方向に沿うように配置されている。ここで、プロペラシャフトは船首船尾方向に沿って延在するため、プロペラシャフトおよびプロペラシャフトが接続されるマリンギアの上方には、船首船尾方向に沿ってデッドスペースが生じやすい。上記デッドスペースにケーシングを配置することで、排ガス浄化装置のレイアウト性を向上させることができる。また、ケーシングは、長手方向が船体の船首船尾方向に沿うように配置されているため、仮に機関室内におけるマリンギアの上方の空間が高さ方向に余裕がない場合であっても、上記空間にケーシングを配置することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（３）又は（４）に記載の排ガス浄化装置において、上記マリンギアは、エンジンよりも高さ寸法が小さい。

　上記（５）の構成によれば、マリンギアは、エンジンよりも高さ寸法が小さいので、機関室内におけるマリンギアの上方の空間の高さ寸法は、エンジンの上方の空間よりも大きい。このため、仮に機関室内におけるエンジンの上方の空間が高さ方向に余裕がない場合であっても、マリンギアの上方の空間には高さ方向に余裕があるので、マリンギアの上方の空間にケーシングを配置することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（３）～（５）の何れかに記載の排ガス浄化装置において、上記船体の船首船尾方向において、上記エンジンの上記マリンギアの近傍に位置する一端から上記マリンギアから離れた側に位置する他端までの長さをＬ１とし、上記一端から上記エンジンの排出口までの長さをＬ２とすると、Ｌ２＜Ｌ１／２の条件を満たす。

　上記（６）の構成によれば、船体の船首船尾方向において、エンジンのマリンギアの近傍に位置する一端からマリンギアから離れた側に位置する他端までの長さをＬ１とし、上記一端からエンジンの排出口までの長さをＬ２とすると、Ｌ２＜Ｌ１／２の条件を満たす。つまり、エンジンの排出口は、船首船尾方向におけるエンジンの中心よりもマリンギアの近傍に設けられているので、マリンギアの上方の配置されるケーシングの吸気口と、エンジンの排出口と、の間の距離を短くすることができる。エンジンの排出口とケーシングの吸気口との間の距離を短くすることで、ケーシングに導入される前の排ガスの温度低下を抑制することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の排ガス浄化装置において、上記ケーシングは、長手方向を有し、上記長手方向が鉛直方向に沿うように配置され、且つ、上記エンジンの上方に配置される。

　上記（７）の構成によれば、ケーシングは、長手方向を有し、長手方向が鉛直方向に沿うように配置され、且つ、エンジンの上方に配置されるので、エンジンの排出口とケーシングの吸気口との間の距離を短くすることができる。エンジンの排出口とケーシングの吸気口との間の距離を短くすることで、ケーシングに導入される前の排ガスの温度低下を抑制することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（７）に記載の排ガス浄化装置において、上記ケーシングは、一部が上記機関室の内部に位置し、且つ、他の部分が上記機関室の外部に位置している。

　上記（８）の構成によれば、エンジンの上方に配置されたケーシングの一部が、エンジンが設けられる機関室の内部に位置しているので、エンジンの排出口とケーシングの吸気口との間の距離を短くすることができる。エンジンの排出口とケーシングの吸気口との間の距離を短くすることで、ケーシングに導入される前の排ガスの温度低下を抑制することができる。また、ケーシングの他の部分が機関室の外部に位置しているので、仮に機関室内におけるエンジンの上方の空間が高さ方向に余裕がない場合であっても、ケーシングを長手方向が鉛直方向に沿うように配置することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（７）又は（８）に記載の排ガス浄化装置において、上記ケーシングは、上記排ガスを上記排気流路から外部に排出するための煙突の下方に配置される。

　上記（９）の構成によれば、排ガスを排気流路から外部に排出するための煙突の下方にケーシングが配置される。ケーシングは、長手方向が鉛直方向に沿うように配置されているので、ケーシングの排気口と煙突との間の距離を短くすることができる。ケーシングの排気口と煙突との間の距離を短くすることで、排ガス浄化装置を船舶にコンパクトに配置することができる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（３）～（９）の何れかに記載の排ガス浄化装置において、上記エンジンの排出口は、上記エンジンの上部に設けられる。

　上記（１０）の構成によれば、エンジンの排出口は、エンジンの上部に設けられる。ケーシングは、マリンギア又はエンジンの上方に配置されているので、エンジンの排出口とケーシングの吸気口との間の距離を短くすることができる。エンジンの排出口とケーシングの吸気口との間の距離を短くすることで、ケーシングに導入される前の排ガスの温度低下を抑制することができる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）～（１０）の何れかに記載の排ガス浄化装置において、上記還元剤添加装置は、上記ケーシングに取り付けられるとともに噴孔が上記ケーシングの内部に挿入される噴射ノズルであって、上記ケーシング内に上記還元剤を噴射するように構成される噴射ノズルを含む。

　上記（１１）の構成によれば、噴射ノズルがケーシングに取り付けられるので、噴射ノズルを触媒部の近くに配置することができる。噴射ノズルを触媒部の近くに配置することで、排気流路における還元剤を含んだ排ガスが流れる領域を狭くすることができる。そして、排気流路の上記領域よりも排ガスの流れ方向における上流側で析出物が発生することを抑制することができる。また、噴射ノズルがケーシングに取り付けられるので、還元剤添加装置の構成を簡単なものにすることができ、還元剤添加装置を船舶に取り付ける作業を容易なものにすることができる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１１）に記載の排ガス浄化装置において、上記噴射ノズルは、上記排ガスの流れ方向に交差する方向に沿って上記還元剤を噴霧するように構成される。

　上記（１２）の構成によれば、噴射ノズルにより、排ガスの流れ方向に交差する方向に沿って還元剤を噴霧することで、ケーシングの噴射ノズルが取り付けられる側の内壁部から噴射ノズルが取り付けられる側とは反対側の内壁部までに亘って満遍なく還元剤を排ガスに混合させることができるため、窒素酸化物を効率よく浄化することができる。

（１３）本発明の少なくとも一実施形態にかかる船舶は、船体と、上記船体の内部に区画される機関室に設けられるエンジンと、上記エンジンの排気流路と、上記（１）～（１２）の何れかに記載の排ガス浄化装置と、を備える。

　上記（１３）の構成によれば、船舶は、排ガス浄化装置によりエンジンから排出された排ガスから窒素酸化物を除去することができる。また、上記船舶は、エンジンの排気流路を流れる排ガス、および、ケーシングの内部に導入される排ガスの温度を所定温度よりも高温に保つことで、エンジンの排気流路やケーシングの内部での析出物の発生を抑制することができる。

　本発明の少なくとも一実施形態によれば、析出物の発生を抑制することができ、析出物による排ガス浄化装置やエンジンの性能低下を抑制することができる排ガス浄化装置が提供される。

本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置を備える船舶を側方から視た状態を概略的に示す概略図である。 本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置を説明するための図であって、船舶の一部を側方から視た状態を示す概略図である。 エンジンの排出口とケーシングの吸気口とを接続する排ガス管を説明するための概略断面図である。 エンジンの排出口とケーシングの吸気口とを接続する排ガス管を説明するための概略断面図である。 図２に示す排ガス浄化装置の斜視図である。 本発明の他の一実施形態にかかる排ガス浄化装置を説明するための図であって、船舶の一部を側方から視た状態を示す概略図である。 本発明の他の一実施形態にかかる排ガス浄化装置を説明するための図であって、船舶の一部を側方から視た状態を示す概略図である。

　以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
　例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
　例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
　一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
　なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。

　図１は、本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置を備える船舶を側方から視た状態を概略的に示す概略図である。排ガス浄化装置６は、図１に示されるような船舶１に搭載される。船舶１は、図１に示されるように、舷１４および上甲板１５を含む船殻を有する船体１１と、船体１１の上に設けられる上部構造物１２と、船体１１の上に設けられる煙突１３と、備えている。そして、船体１１の内部には機関室１６が形成されている。ここで、図１に示されるように、船体１１の前後方向を船首船尾方向とし、船首１７が設けられる船体１１の前側を船首側、船尾１８が設けられる船体１１の後ろ側を船尾側とする。

　図示される実施形態では、図１に示されるように、上部構造物１２は、船体１１の上甲板１５から突出するとともに船首船尾方向に沿うように延在して設けられる１層の第１上部構造物１２Ａと、第１上部構造物１２Ａから突出して設けられる３層構造の第２上部構造物１２Ｂと、を含んでいる。第２上部構造物１２Ｂは、船首船尾方向における中心よりも船首側に設けられる。そして、上述した煙突１３は、第２上部構造物１２Ｂよりも船尾側に位置し、且つ、第１上部構造物１２Ａから突出して設けられている。

　船舶１は、図１に示されるように、エンジン２（ディーゼルエンジン）と、プロペラ３と、プロペラシャフト４と、マリンギア５と、上述した排ガス浄化装置６と、を備えている。ここで、プロペラシャフト４およびマリンギア５は、エンジン２の動力をプロペラ３に伝達するように構成されている。プロペラ３は、プロペラシャフト４およびマリンギア５を介して伝達されたエンジン２の動力により回転駆動することで、船舶１に対して推進力を付与するように構成されている。また、マリンギア５は、エンジン２のクランク軸の回転速度を変速してプロペラシャフト４に伝達するように構成されている。該マリンギア５は、歯車などを有し、エンジン２の動力の回転速度を減速することで、減速比に応じたトルクを出力するように構成されている。

　図２は、本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置を説明するための図であって、船舶の一部を側方から視た状態を示す概略図である。図示される実施形態では、図２に示されるように、機関室１６は、水平方向に沿って延在する上板部１６１と、上板部１６１よりも下方に位置し、且つ、水平方向に沿って延在する底板部１６２と、上板部１６１と底板部１６２を繋ぐように鉛直方向に沿って延在する複数の側板部１６３と、により船体１１の内部に区画されている。そして、図１、２に示されるように、エンジン２およびマリンギア５は、機関室１６の内部に設けられる。エンジン２は、船首船尾方向に沿って長手方向を有している。マリンギア５は、エンジン２に隣接するようにエンジン２の近傍に、且つ、エンジン２よりも船尾側の位置に配置されている。プロペラシャフト４は、一端がマリンギア５に接続され、且つ、他端が船尾側に向かって延在している。プロペラ３は、船尾側に位置するプロペラシャフト４の他端に取り付けられている。

　エンジン２は、図２に示されるように、内部に区画される不図示の燃焼室を有するエンジン本体２０と、エンジン本体２０の燃焼室から排出された排ガスをエンジン２の外部に排出するための流路である排気流路２２と、を少なくとも備えている。排気流路２２は、図２に示されるように、エンジン本体２０の排出口２１と煙突１３とを接続している。なお、エンジン２は、エンジン２の外部の空気（燃焼用気体）を燃焼室に送るための流路である吸気流路や、燃焼室に未燃燃料を噴射するための燃料噴射弁などのエンジンが備える一般的な構成をさらに備えていてもよい。なお、エンジン２が単気筒の場合には、排気ポートの出口を上述したエンジン本体２０の排出口２１としてもよい。エンジン２が多気筒の場合には、上記排気ポートよりも排ガスの流れ方向における下流側に位置する排気マニホールドの出口を上述したエンジン本体２０の排出口２１としてもよい。

　上述した排ガス浄化装置６は、図２に示されるように、エンジン２の排気流路２２に少なくとも一部が設けられる。排ガス浄化装置６は、エンジン本体２０の排出口２１から排出された排ガスから少なくともＮＯｘ（窒素酸化物）を除去するように構成されている。エンジン本体２０の排出口２１を通って排気流路２２を流れる排ガスは、排ガス浄化装置６により浄化された後に、煙突１３から船舶１の外部に排出される。

　排ガス浄化装置６は、図２に示されるように、ＮＯｘを選択還元するための選択還元触媒７１を含む触媒部７と、触媒部７よりも排ガスの流れ方向の上流側の排ガスに還元剤を添加するように構成される還元剤添加装置８と、触媒部７を収納するように構成されるケーシング９と、を備えている。

　図示される実施形態では、図２に示されるように、排ガス浄化装置６は、還元剤として尿素水を用いるＳＣＲ装置（選択触媒還元脱硝装置）からなる。上述した選択還元触媒７１は、触媒上で尿素水をアンモニアに変換するとともにＮＯｘを還元する尿素水吸着タイプのＳＣＲ触媒である。上述した還元剤添加装置８は、触媒部７よりも排ガスの流れ方向の上流側の排ガスに還元剤を噴霧（添加）するように構成される噴射ノズル８１と、還元剤を貯留する不図示の還元剤タンクと、還元剤を還元剤タンクから噴射ノズル８１に送るための不図示の還元剤供給路と、を備えている。還元剤タンクに貯留された還元剤は、還元剤供給路を介して、触媒部７よりも排ガスの流れ方向の上流側の排ガスに噴霧されうる。図２に示される実施形態では、噴射ノズル８１は、ケーシング９に取り付けられるとともに不図示の噴孔がケーシング９の内部に挿入されている。そして、噴射ノズル８１は、ケーシング９内に還元剤として尿素水を噴射するように構成されている。

　また、図示される実施形態では、ケーシング９は、図２に示されるように、長手方向を有する筒状部９１と、筒状部９１の内部に区画される内部空間９２と、筒状部９１の長手方向における一端に設けられて内部空間９２と連通する吸気口９３と、筒状部９１の長手方向における他端に設けられて内部空間９２と連通する排気口９４と、を有している。内部空間９２には、上述した触媒部７が収納されている。上述した噴射ノズル８１は、ケーシング９の触媒部７を内蔵する部分よりも吸気口９３側に取付けられている。

　そして、ケーシング９は、エンジン２の排気流路２２の途中に設けられる。エンジン２の排気流路２２は、図２に示されるように、エンジン本体２０の排出口２１とケーシング９の吸気口９３とを接続する第１排ガス管６１と、ケーシング９の排気口９４と煙突１３とを接続する第２排ガス管６２と、を含んでいる。

　排ガス浄化装置６は、排ガス中に噴射された尿素水が排ガスの熱により加水分解することで生成するアンモニア（アンモニアガス）を還元剤とし、ＳＣＲ触媒の存在下でＮＯｘをアンモニアと化学反応させて窒素および水に還元させることで、ＮＯｘを浄化するように構成されている。ここで、尿素水から生成されたアンモニアは、ＳＣＲ触媒に吸着して、ＳＣＲ触媒の作用でＮＯｘと反応して、ＮＯｘを浄化する。

　なお、尿素水がＮＯｘを浄化する化学反応は、典型的には、以下の化学反応式（１）～（３）のように表される。
　４ＮＯ＋４ＮＨ_３＋Ｏ_２　→　４Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ　・・・式（１）
　２ＮＯ_２＋４ＮＨ_３　→　３Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ　・・・式（２）
　ＮＯ＋ＮＯ_２＋２ＮＨ_３　→　２Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ　・・・式（３）

　上記のような船舶１では、エンジン２の排気流路２２を流れる排ガスやケーシング９の内部に導入される排ガスの温度が所定温度以下の低温になると、還元剤添加装置８により触媒部７よりも上流側の排ガスに噴霧（添加）された還元剤から析出物（尿素析出物）が発生し、エンジン２の排気流路２２やケーシング９の内部に上記析出物が堆積する虞がある。なお、幾つかの実施形態では、上記所定温度は１８０℃±５℃である。

　そして、触媒部７に析出物が堆積して触媒部７が目詰まりすると、排ガス浄化装置６の浄化性能が低下する虞がある。また、噴射ノズル８１の噴孔近傍の表面に析出物が堆積すると、噴射ノズル８１から噴霧される尿素水と排ガスとの混合が阻害されるので、これによっても排ガス浄化装置６の浄化性能が低下する虞がある。また、排気流路２２に析出物が堆積して排気流路２２が狭くなると、排ガスの流れが阻害されて、排気流路２２を流れる排ガスの圧力が上昇するので、エンジン２の燃焼効率が低下する虞がある。

　上述したように、幾つかの実施形態にかかる排ガス浄化装置６は、ＮＯｘ（窒素酸化物）を選択還元するための選択還元触媒７１を含む上述した触媒部７と、触媒部７よりも排ガスの流れ方向の上流側の排ガスに還元剤を添加するように構成される上述した還元剤添加装置８と、触媒部７を収納するように構成される上述したケーシング９と、を備えている。そして、ケーシング９は、図１、２に示されるように、エンジン２が設けられた機関室１６の内部に少なくとも一部が配置されている。この場合には、ケーシング９は、エンジン２の近くに配置されることとなるので、エンジン２から排出された排ガスが所定温度以下になる前にケーシング９の内部に導入することができる。そして、エンジン２の排気流路２２を流れる排ガス、および、ケーシング９の内部に導入される排ガスの温度を所定温度よりも高温に保つことで、エンジン２の排気流路２２やケーシング９の内部での析出物の発生することを抑制することができる。析出物の発生を抑制することで、排気流路２２における析出物の堆積や触媒部７の目詰まりを抑制できるため、析出物による排ガス浄化装置６の浄化性能の低下やエンジン２の燃焼効率の低下を抑制することができる。

　なお、排ガス浄化装置６を設けない船舶では、排気流路２２にエンジン２の駆動音を消音するための不図示のマフラが設けられていたが、排ガス浄化装置６が消温機能を発揮するので、船舶１には、マフラを設けなくてもよい。

　図３および図４は、エンジンの排出口とケーシングの吸気口とを接続する排ガス管を説明するための概略断面図である。幾つかの実施形態では、上述した排ガス浄化装置６は、エンジン２の排出口２１とケーシング９の吸気口９３とを接続する第１排ガス管６１（排ガス管）をさらに備えている。そして、第１排ガス管６１は、エンジン２の排出口２１からケーシング９の吸気口９３までの第１排ガス管６１の長さをＬとし、且つ、第１排ガス管６１の内径をＤとした際に、Ｌ／Ｄ＜１０の条件を満たす。なお、第１排ガス管６１は、複数の排ガス管の夫々を直列に繋ぐことで構成されていてもよい。

　図３に示される実施形態では、エンジン２の排出口２１とケーシング９の吸気口９３とが対向するように配置されている。そして、エンジン２の排出口２１とケーシング９の吸気口９３とを接続する第１排ガス管６１は、長手方向に沿って延在する直管状に形成された第１排ガス管６１Ｂである。この場合には、第１排ガス管６１Ｂの全長が第１排ガス管６１Ｂの長さＬとなる。

　図４に示される実施形態では、エンジン２の排出口２１とケーシング９の吸気口９３とを接続する第１排ガス管６１は、長さ途中に所定角度の折曲部を有する第１排ガス管６１Ａである。より具体的には、第１排ガス管６１Ａは、長さ途中が直角に折れ曲がったエルボである。この場合には、第１排ガス管６１Ａの中心線ＣＬの総和が、第１排ガス管６１Ａの長さＬとなる。つまり、図４においては、第１排ガス管６１Ａのエンジン２の排出口２１と接続される部分における中心線ＣＬの長さＬＡと、第１排ガス管６１Ａのケーシング９の吸気口９３と接続される部分における中心線ＣＬの長さＬＢと、の和が第１排ガス管６１Ａの長さＬとなる。

　エンジン２の排出口２１とケーシング９の吸気口９３とを接続する第１排ガス管６１の長さＬを短くした分だけ、第１排ガス管６１を流れる排ガスの温度損失をより少なくできるため、ケーシング９の内部に導入される排ガスの温度が低温になることを回避することができる。上記の構成によれば、エンジン２の排出口２１とケーシング９の吸気口９３とを接続する第１排ガス管６１の長さＬは、第１排ガス管６１の内径Ｄの１０倍よりも短い。つまり、ケーシング９の吸気口９３は、第１排ガス管６１を介して、エンジン２の排出口２１の近くに配置されることとなるので、第１排ガス管６１を流れる排ガスの温度損失を少なくすることができ、ひいては、エンジン２から排出された排ガスが所定温度以下になる前に、ケーシング９の内部に導入することができる。よって、エンジン２の排気流路２２を流れる排ガス、および、ケーシング９の内部に導入される排ガスの温度を所定温度よりも高温に保つことができるので、エンジン２の排気流路２２やケーシング９の内部での析出物が発生することを抑制することができる。

　図５は、図２に示す排ガス浄化装置の斜視図である。図６は、本発明の他の一実施形態にかかる排ガス浄化装置を説明するための図であって、船舶の一部を側方から視た状態を示す概略図である。ここで、図６に示される船舶１は、煙突１３（１３Ｂ）がエンジン本体２０の上方よりも船尾側にずれた位置に設けられている点において、煙突１３（１３Ａ）がエンジン本体２０の上方に設けられた船舶１と異なるものである。ここで、「上方」とは、煙突１３がエンジン本体２０よりも鉛直方向における上方に位置すること、および、エンジン本体２０と煙突１３とを上方から視た際に、煙突１３の少なくとも一部がエンジン本体２０に重なるような位置であることを意味している。

　幾つかの実施形態では、上述したケーシング９は、図２、５、６に示されるように、機関室１６に設けられる上述したマリンギア５の上方に配置される。ここで、「上方」とは、ケーシング９がマリンギア５よりも鉛直方向における上方に位置すること、および、ケーシング９とマリンギア５とを上方から視た際に、ケーシング９の少なくとも一部がマリンギア５に重なるような位置であることを意味している。また、図示される実施形態では、ケーシング９の全てが機関室１６内に配置されている。

　上記の構成によれば、ケーシング９は、機関室１６に設けられるマリンギア５の上方に配置される。機関室１６内では、エンジン２（エンジン本体２０）の上方には、エンジン２を冷却するための冷却水を流すための冷却水配管などのエンジンの付随装置（不図示）が設けられることがある。このため、エンジン２の上方に比べて空間に余裕があるマリンギア５の上方の空間にケーシング９を配置することで、排ガス浄化装置６のレイアウト性を向上させることができる。また、ケーシング９を上記冷却水配管から離れた位置に配置できるので、冷却水配管からの伝熱により、排気流路２２を流れる排ガスの温度が低下することを抑制することができる。また、エンジン２の上方にケーシング９を配置しないことで、エンジン２を整備する際の作業性を確保することができる。

　幾つかの実施形態では、上述したケーシング９は、図２、５、６に示されるように、長手方向を有し、該長手方向が船体１１の船首船尾方向に沿うように配置される。ケーシング９は、長手方向における吸気口９３が設けられた側が船首側に、且つ、長手方向における排気口９４が設けられた側が船尾側に位置するように配置される。そして、エンジン２の排出口２１とケーシング９の吸気口９３とに上述した第１排ガス管６１Ａが接続される。この場合には、ケーシング９は、長手方向を有し、該長手方向が船体１１の船首船尾方向に沿うように配置されている。ここで、プロペラシャフト４は船首船尾方向に沿って延在するため、プロペラシャフト４およびプロペラシャフト４が接続されるマリンギア５の上方には、船首船尾方向に沿ってデッドスペースが生じやすい。上記デッドスペースにケーシング９を配置することで、排ガス浄化装置６のレイアウト性を向上させることができる。また、ケーシング９は、長手方向が船体１１の船首船尾方向に沿うように配置されているため、仮に機関室１６内におけるマリンギア５の上方の空間が高さ方向に余裕がない場合であっても、上記空間にケーシング９を配置することができる。

　幾つかの実施形態では、上述したマリンギア５は、図２、５、６に示されるように、エンジン２（エンジン本体２０）よりも高さ寸法が小さい。この場合には、マリンギア５は、エンジン２よりも高さ寸法が小さいので、機関室１６内におけるマリンギア５の上方の空間の高さ寸法は、エンジン２の上方の空間よりも大きい。このため、仮に機関室１６内におけるエンジン２の上方の空間が高さ方向に余裕がない場合であっても、マリンギア５の上方の空間には高さ方向に余裕があるので、マリンギア５の上方の空間にケーシング９を配置することができる。

　幾つかの実施形態では、図５に示されるように、船体１１の船首船尾方向において、エンジン２（エンジン本体２０）のマリンギア５の近傍に位置する一端２３からマリンギア５から離れた側に位置する他端２４までの長さをＬ１とし、上記一端２３からエンジン２の排出口２１までの長さをＬ２とすると、Ｌ２＜Ｌ１／２の条件を満たす。図示される実施形態では、上記長さＬ２は、上記一端２３からエンジン２の排出口２１の一端２３から最も離された縁までの長さである。この場合には、上記Ｌ２は、Ｌ２＜Ｌ１／２の条件を満たす。つまり、エンジン２の排出口２１は、船首船尾方向におけるエンジン２（エンジン本体２０）の中心よりもマリンギア５の近傍に設けられているので、マリンギア５の上方の配置されるケーシング９の吸気口９３と、エンジン２の排出口２１と、の間の距離を短くすることができる。エンジン２の排出口２１とケーシング９の吸気口９３との間の距離を短くすることで、ケーシング９に導入される前の排ガスの温度低下を抑制することができる。

　また、幾つかの実施形態では、図５に示されるように、上記Ｌ２がＬ２＜Ｌ１／４の条件を満たす。この場合には、マリンギア５の上方の配置されるケーシング９の吸気口９３と、エンジン２の排出口２１と、の間の距離をさらに短くすることができる。

　幾つかの実施形態では、図６に示されるように、上述したケーシング９は、長手方向を有し、該長手方向が船体１１の船首船尾方向に沿うように配置され、且つ、上述した機関室１６に設けられるマリンギア５の上方に配置される。そして、煙突１３（１３Ｂ）は、エンジン本体２０の上方よりも船尾側にずれた位置に設けられている。図示される実施形態では、図５に示されるように、煙突１３（１３Ｂ）は、マリンギア５又はプロペラシャフト４の少なくとも一方の上方に設けられている。ここで、「上方」とは、煙突１３（１３Ｂ）がマリンギア５やプロペラシャフト４よりも鉛直方向における上方に位置すること、および、マリンギア５やプロペラシャフト４と、煙突１３とを上方から視た際に、煙突１３の少なくとも一部がマリンギア５やプロペラシャフト４に重なるような位置であることを意味している。

　上記の構成によれば、煙突１３（１３Ａ）がエンジン本体２０の上方に設けられる場合よりも、ケーシング９の排気口９４と煙突１３（１３Ｂ）との間の距離を短くすることができる。また、ケーシング９の排気口９４と煙突１３Ｂとを接続する第２排ガス管６２Ｂの長さを、ケーシング９の排気口９４と煙突１３Ａとを接続する第２排ガス管６２Ａよりも短くすることができる。また、ケーシング９の排気口９４と煙突１３（１３Ｂ）との間の距離を短くすることで、排ガス浄化装置６を船舶１にコンパクトに配置することができる。

　図７は、本発明の他の一実施形態にかかる排ガス浄化装置を説明するための図であって、船舶の一部を側方から視た状態を示す概略図である。
　幾つかの実施形態では、図７に示されるように、上述したケーシング９は、長手方向を有し、該長手方向が鉛直方向に沿うように配置され、且つ、エンジン２（エンジン本体２０）の上方に配置される。ここで、「上方」とは、ケーシング９がエンジン２よりも鉛直方向における上方に位置すること、および、ケーシング９とエンジン２とを上方から視た際に、ケーシング９の少なくとも一部がエンジン２に重なるような位置であることを意味している。

　図示される実施形態では、ケーシング９は、長手方向における吸気口９３が設けられた側が下側に、長手方向における排気口９４が設けられた側が上側に位置するように配置される。そして、エンジン２の排出口２１とケーシング９の吸気口９３とが対向するように配置されており、エンジン２の排出口２１とケーシング９の吸気口９３とに上述した第１排ガス管６１Ａが接続されている。

　上記の構成によれば、ケーシング９は、長手方向を有し、長手方向が鉛直方向に沿うように配置され、且つ、エンジン２の上方に配置されるので、エンジン２の排出口２１とケーシング９の吸気口９３との間の距離を短くすることができる。エンジン２の排出口２１とケーシング９の吸気口９３との間の距離を短くすることで、ケーシング９に導入される前の排ガスの温度低下を抑制することができる。

　幾つかの実施形態では、図７に示されるように、上述したケーシング９は、一部が機関室１６の内部に位置し、且つ、他の部分が機関室１６の外部に位置している。図示される実施形態では、上述したケーシング９は、ケーシング９の吸気口９３を含む長手方向の一端が機関室１６の内部に位置し、長手方向における他端が上甲板１５よりも上方に向かって機関室１６（船体１１）の外部に突出して設けられている。図７に示される実施形態では、ケーシング９の他端は、第１上部構造物１２Ａの内部に位置している。この場合には、エンジン２の上方に配置されたケーシング９の一部が、エンジン２が設けられる機関室１６の内部に位置しているので、エンジン２の排出口２１とケーシング９の吸気口９３との間の距離を短くすることができる。エンジン２の排出口２１とケーシング９の吸気口９３との間の距離を短くすることで、ケーシング９に導入される前の排ガスの温度低下を抑制することができる。また、ケーシング９の他の部分が機関室１６の外部に位置しているので、仮に機関室１６内におけるエンジン２（エンジン本体２０）の上方の空間が高さ方向に余裕がない場合であっても、ケーシング９を長手方向が鉛直方向に沿うように配置することができる。

　幾つかの実施形態では、図７に示されるように、上述したケーシング９は、長手方向を有し、該長手方向が鉛直方向に沿うように配置され、且つ、エンジン２（エンジン本体２０）の上方に配置される。そして、ケーシング９は、排ガスを排気流路２２から外部に排出するための煙突１３（１３Ａ）の下方に配置される。ここで、「下方」とは、ケーシング９が煙突１３Ａよりも鉛直方向における下方に位置すること、および、ケーシング９と煙突１３Ａとを上方から視た際に、煙突１３Ａの少なくとも一部がケーシング９に重なるような位置であることを意味している。図示される実施形態では、図２、５に示される実施形態よりもケーシング９の排気口９４と煙突１３Ａとの間の距離を短くすることができる。また、ケーシング９の排気口９４と煙突１３Ａとを接続する第２排ガス管６２Ｃは、上述した第２排ガス管６２Ａおよび６２Ｂよりも、長さを短くすることができる。図７に示される実施形態では、ケーシング９の排気口９４と煙突１３Ａの下端に設けられる不図示の吸気口とが対向するように配置されている。そして、第２排ガス管６２Ｃは、長手方向に沿って延在する直管状に形成されている。

　上記の構成によれば、排ガスを排気流路２２から外部に排出するための煙突１３Ａの下方にケーシング９が配置される。ケーシング９は、長手方向が鉛直方向に沿うように配置されているので、ケーシング９の排気口９４と煙突１３Ａとの間の距離を短くすることができる。ケーシング９の排気口９４と煙突１３Ａとの間の距離を短くすることで、排ガス浄化装置６を船舶１にコンパクトに配置することができる。

　上述した幾つかの実施形態では、図２～７に示されるように、上述したエンジン２の排出口２１は、エンジン２（エンジン本体２０）の上部に設けられる。図示される実施形態では、エンジン２の排出口２１は上方に向かって開口するように形成されている。上記の構成によれば、エンジン２の排出口２１は、エンジン２の上部に設けられる。ここで、ケーシング９は、マリンギア５又はエンジン２の上方に配置されているので、エンジン２の排出口２１とケーシング９の吸気口９３との間の距離を短くすることができる。エンジン２の排出口２１とケーシング９の吸気口９３との間の距離を短くすることで、ケーシング９に導入される前の排ガスの温度低下を抑制することができる。

　なお、他の実施形態では、エンジン２の排出口２１は、側方に向かって開口するように形成されていてもよい。特に、ケーシング９がマリンギア５の上方に配置され、且つ、ケーシング９の長手方向が船首船尾方向に沿うように配置される場合には、図５に示される一端２３にエンジン２の排出口２１を設けることで、エンジン２の排出口２１とケーシング９の吸気口９３との間の距離を短くすることができる。

　上述したように、幾つかの実施形態では、上述した還元剤添加装置８は、上述した噴射ノズル８１を含んでいる。噴射ノズル８１は、図２～４、６、７に示されるように、ケーシング９に取り付けられるとともに不図示の噴孔がケーシング９の内部に挿入されている。そして、噴射ノズル８１は、ケーシング９内に還元剤を噴射するように構成されている。上記の構成によれば、噴射ノズル８１がケーシング９に取り付けられるので、噴射ノズル８１を触媒部７の近くに配置することができる。噴射ノズル８１を触媒部７の近くに配置することで、排気流路２２における還元剤を含んだ排ガスが流れる領域を狭くすることができる。そして、排気流路２２の上記領域よりも排ガスの流れ方向における上流側で析出物が発生することを抑制することができる。また、噴射ノズル８１がケーシング９に取り付けられるので、還元剤添加装置８の構成を簡単なものにすることができ、還元剤添加装置８を船舶１に取り付ける作業を容易なものにすることができる。

　幾つかの実施形態では、図２～４、６、７に示されるように、噴射ノズル８１は、排ガスの流れ方向に交差する方向に沿って還元剤を噴霧するように構成されている。図示される実施形態では、図２～４、６、７に示されるように、噴射ノズル８１は、排ガスの流れ方向に直交する方向に沿って還元剤を噴霧するように構成されている。

　図２、４、６に示される実施形態では、ケーシング９は、長手方向が船首船尾方向に沿うように配置されている。このため、排ガスは、ケーシング９の内部空間９２を船首船尾方向に沿うように船首側から船尾側に向かって流れる。噴射ノズル８１は、筒状部９１の鉛直方向における上方又は下方に取り付けられており、上記船首船尾方向に直交する方向である上下方向に還元剤を噴霧するように構成されている。

　一方、図３、７に示される実施形態では、ケーシング９は、長手方向が鉛直方向に沿うように配置されている。このため、排ガスは、ケーシング９の内部空間９２を鉛直方向に沿うように下方から上方に向かって流れる。噴射ノズル８１は、筒状部９１の下方寄りの位置に取り付けられており、上記鉛直方向に直交する方向である水平方向（船首船尾方向を含む）に還元剤を噴霧するように構成されている。

　上記の構成によれば、噴射ノズル８１により、排ガスの流れ方向に交差する方向に沿って還元剤を噴霧することで、ケーシング９の噴射ノズル８１が取り付けられる側の内壁部から噴射ノズル８１が取り付けられる側とは反対側の内壁部までに亘って満遍なく還元剤を排ガスに混合させることができるため、ＮＯｘ（窒素酸化物）を効率よく浄化することができる。なお、長手方向が船首船尾方向に沿うように配置されるケーシング９の内部空間９２を流れる排ガスに対して、噴射ノズル８１が上下方向に還元剤を噴霧する場合には、長手方向が鉛直方向に沿うように配置されるケーシング９の内部空間９２を流れる排ガスに対して、噴射ノズル８１が水平方向に還元剤を噴霧する場合に比べて、還元剤をより満遍なく排ガスに混合させることができる。

　上述したように、幾つかの実施形態にかかる船舶１は、船体１１と、船体１１の内部に区画される機関室１６に設けられるエンジン２と、エンジン２の排気流路２２と、上述した排ガス浄化装置６と、を備えている。この場合には、船舶１は、排ガス浄化装置６によりエンジン２から排出された排ガスからＮＯｘ（窒素酸化物）を除去することができる。また、船舶１は、エンジン２の排気流路２２を流れる排ガス、および、ケーシング９の内部に導入される排ガスの温度を所定温度よりも高温に保つことで、エンジン２の排気流路２２やケーシング９の内部での析出物の発生を抑制することができる。

　上述した幾つかの実施形態にかかる船舶１は、河川や運河において物資や旅客を運搬するための内航船である。なお、内航船以外の船舶に対して本発明を適用してもよい。

　本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。例えば、上述した幾つかの実施形態では、還元剤添加装置８により添加される還元剤は尿素水であったが、上記還元剤は、アンモニア水やアンモニアガスなどであってもよい。

１　　　　　船舶
１１　　　　船体
１２　　　　上部構造物
１２Ａ　　　第１上部構造物
１２Ｂ　　　第２上部構造物
１３，１３Ａ，１３Ｂ　煙突
１４　　　　舷
１５　　　　上甲板
１６　　　　機関室
１７　　　　船首
１８　　　　船尾
２　　　　　エンジン
２０　　　　エンジン本体
２１　　　　排出口
２２　　　　排気流路
２３　　　　一端
２４　　　　他端
３　　　　　プロペラ
４　　　　　プロペラシャフト
５　　　　　マリンギア
６　　　　　排ガス浄化装置
６１，６１Ａ，６１Ｂ　第１排ガス管
６２，６２Ａ～６２Ｃ　第２排ガス管
７　　　　　触媒部
７１　　　　選択還元触媒
８　　　　　還元剤添加装置
８１　　　　噴射ノズル
９　　　　　ケーシング
９１　　　　筒状部
９２　　　　内部空間
９３　　　　吸気口
９４　　　　排気口
１６１　　　上板部
１６２　　　底板部
１６３　　　側板部
ＣＬ　　　　中心線
Ｄ　　　　　排ガス管の内径
Ｌ　　　　　排ガス管の長さ

Claims (13)

1. 　船体の内部に区画される機関室に設けられるエンジンの排気流路に設けられ、且つ、前記エンジンから排出された排ガスから少なくとも窒素酸化物を除去するように構成される排ガス浄化装置であって、
   　前記窒素酸化物を選択還元するための選択還元触媒を含む触媒部と、
   　前記触媒部よりも前記排ガスの流れ方向の上流側の排ガスに還元剤を添加するように構成される還元剤添加装置と、
   　前記触媒部を収納するように構成されるケーシングであって、前記機関室内に少なくとも一部が配置されるケーシングと、を備える
   排ガス浄化装置。
2. 　前記エンジンの排出口と前記ケーシングの吸気口とを接続する排ガス管であって、前記エンジンの前記排出口から前記ケーシングの前記吸気口までの前記排ガス管の長さをＬとし、且つ、前記排ガス管の内径をＤとした際に、Ｌ／Ｄ＜１０の条件を満たす排ガス管をさらに備える
   請求項１に記載の排ガス浄化装置。
3. 　前記ケーシングは、前記エンジンのクランク軸の回転速度を変速してプロペラシャフトに伝達するように構成されるマリンギアであって、前記機関室に設けられるマリンギアの上方に配置される
   請求項１又は２に記載の排ガス浄化装置。
4. 　前記ケーシングは、長手方向を有し、前記長手方向が前記船体の船首船尾方向に沿うように配置される
   請求項３に記載の排ガス浄化装置。
5. 　前記マリンギアは、前記エンジンよりも高さ寸法が小さい
   請求項３又は４に記載の排ガス浄化装置。
6. 　前記船体の船首船尾方向において、前記エンジンの前記マリンギアの近傍に位置する一端から前記マリンギアから離れた側に位置する他端までの長さをＬ１とし、前記一端から前記エンジンの排出口までの長さをＬ２とすると、Ｌ２＜Ｌ１／２の条件を満たす
   請求項３乃至５の何れか１項に記載の排ガス浄化装置。
7. 　前記ケーシングは、長手方向を有し、前記長手方向が鉛直方向に沿うように配置され、且つ、前記エンジンの上方に配置される
   請求項１又は２に記載の排ガス浄化装置。
8. 　前記ケーシングは、一部が前記機関室の内部に位置し、且つ、他の部分が前記機関室の外部に位置している
   請求項７に記載の排ガス浄化装置。
9. 　前記ケーシングは、前記排ガスを前記排気流路から外部に排出するための煙突の下方に配置される
   請求項７又は８に記載の排ガス浄化装置。
10. 　前記エンジンの排出口は、前記エンジンの上部に設けられる
    請求項３乃至９の何れか１項に記載の排ガス浄化装置。
11. 　前記還元剤添加装置は、前記ケーシングに取り付けられるとともに噴孔が前記ケーシングの内部に挿入される噴射ノズルであって、前記ケーシング内に前記還元剤を噴射するように構成される噴射ノズルを含む
    請求項１乃至１０の何れか１項に記載の排ガス浄化装置。
12. 　前記噴射ノズルは、前記排ガスの流れ方向に交差する方向に沿って前記還元剤を噴霧するように構成される
    請求項１１に記載の排ガス浄化装置。
13. 　船体と、
    　前記船体の内部に区画される機関室に設けられるエンジンと、
    　前記エンジンの排気流路と、
    　請求項１乃至１２の何れか１項に記載の排ガス浄化装置と、を備える
    船舶。

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