WO2015186559A1 - 舶用機関の排ガス浄化設備 - Google Patents

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solvent
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馬場　真二
博昭 川口
幸治 白山
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purification facility for a marine engine.
  • SCR Selective Catalytic Reduction
  • urea water is manufactured at any time by using a water generator that is always installed in a ship, and urea water cannot be replenished offshore.
  • An exhaust gas purification system capable of purifying NOx while ensuring space saving and reduction in load weight even for a ship is disclosed.
  • Patent Documents 2 and 3 a solution tank that stores a saturated solution of urea water, a mixing unit that mixes water and urea water introduced from the solution tank, and urea water having a desired concentration are manufactured in the mixing unit.
  • a urea aqueous solution manufacturing apparatus including a setting unit that appropriately sets the amount of water supplied to the mixing unit and the amount of urea water from the solution tank.
  • both of the inventions of Patent Documents 2 and 3 require a separate urea powder storage tank (urea receiving tank) in order to produce a saturated solution of urea water.
  • urea powder adheres to the urea powder storage tank. The urea powder cannot be dispensed.
  • Patent Documents 2 and 3 a solution tank (dissolution tank) and a stirring device (stirrer) for mixing urea powder and water into urea water are required.
  • the solution tank inevitably has a large volume in order to receive urea powder and water and sufficiently stir them.
  • the stirring device has a complicated configuration including a screw and its driving mechanism. For this reason, troubles due to wear of the component parts may occur, and sufficient maintenance is necessary to prevent this, resulting in very high initial costs and maintenance costs.
  • the above-mentioned conventional equipment has a problem that it becomes large due to a large volume of the solution tank and complicated due to a device for preventing urea powder from adhering and a stirring device for urea water.
  • an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification facility for a marine engine that can be reduced in size without requiring a large-capacity solution tank and that can be simplified as a whole.
  • an exhaust gas purification facility for a marine engine is a ship equipped with a solvent purification device, a marine engine, and a reduction device, wherein the exhaust gas from the marine engine is reduced by the reduction device.
  • Exhaust gas purification equipment for marine engines to be purified by A powder storage container for storing the reducing agent powder for the reduction, and a solvent supply path for supplying the solvent purified by the solvent purification apparatus to the powder storage container,
  • the powder storage container generates a high-concentration solution by dissolving the reducing agent powder in the solvent supplied through the solvent supply path, From the upstream side, the powder storage container has a measurement container that measures the concentration of the high concentration solution, and an adjustment container that adjusts the concentration of the high concentration solution to make the high concentration solution an already prepared solution, A first solution supply path for supplying the high-concentration solution produced by the powder storage container to the measurement container; a second solution supply path for supplying the high-concentration solution in the measurement container to the adjustment container; and A prepared solution supply path for supplying the prepared solution to the reducing device,
  • the reduction device reduces the exhaust gas by supplying the adjusted solution supplied through the adjusted solution supply path to the exhaust gas.
  • the exhaust gas purification equipment for a marine engine according to the second invention is the exhaust gas purification equipment for a marine engine according to the first invention, wherein the high-concentration solution in the measuring container can be returned to the powder storage container, and the solvent purification device A dilution path through which the solvent purified by the above can be supplied to the adjustment container, If the concentration of the high-concentration solution measured is less than a predetermined range, the high-concentration solution is returned to the powder storage container through the circulation path, If the concentration of the high-concentration solution exceeds a predetermined range, the adjustment container dilutes the high-concentration solution with a solvent from the dilution path.
  • the exhaust gas purification equipment for a marine engine according to the third invention is the exhaust gas purification equipment for a marine engine according to the first or second invention, wherein the powder storage container is provided with a temperature controller for controlling the internal temperature. And The temperature controller maintains the inside of the powder storage container at a temperature that promotes dissolution of the reducing agent powder in the solvent and a temperature at which no toxic gas is generated from the reducing agent powder.
  • the exhaust gas purification equipment for a marine engine according to the fourth invention is the exhaust gas purification equipment for a marine engine according to the first or second invention, wherein the solvent is permeated into the reducing agent powder on the powder storage container side of the solvent supply path.
  • the permeation tube be connected, The permeation tube is arranged so as to extend from the top to the bottom of the reducing agent powder in the powder storage container, A large number of openings for allowing the solvent to permeate from the top surface to the bottom of the reducing agent powder are formed in the permeation tube.
  • the exhaust gas purification equipment for a marine engine according to the fifth invention is the exhaust gas purification equipment for a marine engine according to the first or second invention, wherein a large number of air holes are formed in the powder storage container, or in the powder storage container.
  • An air supply pipe is arranged, The air hole or the air supply pipe supplies air to the reducing agent powder in the powder storage container.
  • a large-capacity solution tank is not required and can be miniaturized, and can be simplified as a whole.
  • the marine engine exhaust gas purification facility 1 includes a marine engine 80 (which is an example of a solvent purifier) 20, a marine engine 80, and a reduction device 70.
  • the exhaust gas is purified by being reduced by the reduction device 70.
  • the marine engine exhaust gas purification equipment 1 includes a powder storage tank (which is a powder storage container) 30 for storing urea powder (which is an example of a reducing agent powder) 3 for the reduction, and the water generator 20. And a solvent supply path 21 for supplying water purified from the seawater S (an example of a solvent) to the powder storage tank 30.
  • the powder storage tank 30 generates high-concentration urea water by dissolving the urea powder 3 in the water supplied through the solvent supply path 21.
  • the high-concentration urea water is generated by dissolving the urea powder 3 in the water supplied by the solvent supply path 21 in the powder storage tank 30.
  • the exhaust gas purification equipment 1 for a marine engine is an example of a pre-adjusted urea solution (an example of a pre-adjusted solution) produced by the high-concentration urea water generated by the powder storage tank 30 by means of a regulating tank 33 (which is an example of a regulating container).
  • the reduction device 70 reduces the exhaust gas by supplying the adjusted urea water supplied through the urea water supply path 31 to the exhaust gas. More specifically, the reducing device 70 is provided in the exhaust gas path 18 that sends the exhaust gas from the marine engine 80 to the chimney 8 of the ship 10, and reduces the exhaust gas in the exhaust gas path 18 with the adjusted urea water. It is something to purify.
  • a measurement tank 32 (which is an example of a measurement container) that measures the concentration of high-concentration urea water and the concentration of the high-concentration urea water are adjusted by dilution.
  • An adjustment tank 33 that converts the high-concentration urea water into the adjusted urea water and a service tank 34 that stores the adjusted urea water to be supplied to the reduction device 70 are provided. That is, the urea water supply path 31 includes a first urea water supply path 31a (which is an example of a first solution supply path) that connects the powder storage tank 30 and the measurement tank 32, a measurement tank 32, and an adjustment tank 33.
  • the second urea water supply path 31b (which is an example of the second solution supply path) to be connected, and the third urea water supply path 31c (an example of the upstream side of the already-adjusted solution supply path) that connects the adjustment tank 33 and the service tank 34
  • a fourth urea water supply path 31d (which is an example of a downstream side of the adjusted solution supply path) that connects the service tank 34 and the reduction device 70.
  • the configuration may be such that the adjustment tank 33 and the reduction device 70 are directly connected by the third urea water supply path 31c without providing the service tank 34.
  • the marine engine exhaust gas purification facility 1 branches from the solvent supply path 21 and the circulation path 41 through which the high-concentration urea water in the measurement tank 32 can be returned to the powder storage tank 30 and the seawater S And a dilution path 51 through which water purified from the above can be supplied to the adjustment tank 33.
  • the measurement tank 32 returns the high-concentration urea water as a solvent to the powder storage tank 30 through the circulation path 41 if the measured concentration of the high-concentration urea water is less than a predetermined range. Therefore, a circulation densitometer 45 that measures the concentration of the high-concentration urea water in the measurement tank 32 is provided in the circulation path 41.
  • the second urea water supply path 31b is provided with a transfer valve 38 that is opened when the concentration measured by the circulation densitometer 45 is not less than the predetermined range.
  • the predetermined range is a concentration value suitable for reducing the exhaust gas from the marine engine 80 by a chemical reaction.
  • the adjusted urea water is a high-concentration urea water whose concentration is within the predetermined range.
  • the adjustment tank 33 dilutes the high-concentration urea water with water from the dilution path 51 if the concentration of the high-concentration urea water exceeds the predetermined range. For this reason, the concentration meter 35 for adjustment which measures the density
  • the dilution path 51 is provided with a dilution valve 58 for controlling the flow rate of water necessary for the dilution.
  • the marine engine exhaust gas purification equipment 1 ensures that the concentration of the high-concentration urea water to be sent to the service tank 34 is within the predetermined range, that is, the high-concentration urea water to be sent to the service tank 34 is already existing.
  • a concentration adjusting path 61 branched from the third urea water supply path 31c is provided.
  • the concentration adjustment path 61 returns the high concentration urea water to the adjustment tank 33 if the concentration of the high concentration urea water is outside a predetermined range due to insufficient or excessive dilution.
  • the concentration adjustment path 61 is provided with a concentration adjustment valve 68 that is opened / closed when the concentration measured by the adjustment densitometer 35 is outside the predetermined range / within the predetermined range. Further, on the downstream side from the branch point of the third urea water supply path 31c with the concentration adjustment path 61, if the concentration measured by the adjustment densitometer 35 is outside / inside the predetermined range, it is closed / open. A dispensing valve 39 is provided.
  • a plurality of pumps 26, 36, and 37 for conveying water or high-concentration urea water are provided in the paths 21 and 31. More specifically, the plurality of pumps are water pumps 26 provided upstream from the branch point of the solvent supply path 21 with the dilution path 51 and unadjusted provided in the first urea water supply path 31a. It consists of a liquid pump 36 and an already-adjusted liquid pump 37 provided upstream from the branch point of the concentration adjustment path 61 in the third urea water supply path 31c.
  • the powder storage tank 30 has a hopper 92 into which the urea powder 3 is charged, and a side portion 93 and a bottom portion 94 for receiving and holding the urea powder 3 charged from the hopper 92.
  • the bottom portion 94 includes a bottom portion 95 at the lowest position and an inclined bottom portion 96 inclined downward toward the bottom portion 95.
  • the powder storage tank 30 has the downstream end portion 21 ds of the solvent supply path 21 horizontally passed above the urea powder 3 inside.
  • a plurality of watering tools (for example, shower heads) 22 are provided at the downstream end 21 ds of the solvent supply path 21.
  • a temperature controller for example, a heater and / or a cooler
  • the temperature controller 98 is a temperature that promotes dissolution of the urea powder 3 in water mainly by heating, and a temperature at which no toxic gas is generated from the urea powder 3 mainly by cooling.
  • the upstream end of the urea water supply path 31 is connected to the bottom 95 of the powder storage tank 30 through a filter 97.
  • the filter 97 allows the high concentration urea water U to pass through without passing the urea powder 3.
  • the urea powder 3 is put into the powder storage tank 30 as preparation for departure from the port. And in the ship 10 which left the port, the water required for sailing is refine
  • water is dispersed and applied to the upper surface of the urea powder 3 by a plurality of watering tools 22 provided at the downstream end 21 ds of the solvent supply path 21.
  • This water permeates from the upper surface of the urea powder 3 to the bottom, and in the process, the urea powder 3 dissolves and becomes high-concentration urea water U.
  • the high-concentration urea water U is guided to the bottom portion 95 through the inclined bottom portion 96 or directly, and then is guided to the urea water supply path 31 through the filter 97.
  • the high-concentration urea water U in the powder storage tank 30 is first supplied to the measurement tank 32 through the first urea water supply path 31a.
  • the high-concentration urea water U in the measurement tank 32 is returned to the powder storage tank 30 by the circulation path 41 if the concentration is less than the predetermined range, and is passed by the second urea water supply path 31b if the concentration is not less than the predetermined range. It is supplied to the adjustment tank 33.
  • the high-concentration urea water U returned to the powder storage tank 30 is dispersed again by the plurality of watering tools 22 as a solvent and is spread on the upper surface of the urea powder 3.
  • the high-concentration urea water U supplied to the adjustment tank 33 is diluted with water from the dilution path 51 if the concentration exceeds a predetermined range. If the concentration of the high-concentration urea water U falls outside the predetermined range due to insufficient or excessive dilution, the high-concentration urea water U is returned again to the adjustment tank 33 through the concentration adjustment path 61. On the other hand, if the concentration of the high-concentration urea water U in the adjustment tank 33 is within a predetermined range, that is, if the high-concentration urea water U in the adjustment tank 33 becomes an already-adjusted urea water, It is supplied to the service tank 34 through the 3-urea water supply path 31c.
  • the service tank 34 a predetermined amount of the adjusted urea water is stored, and a part of the adjusted urea water is supplied to the reduction device 70 through the fourth urea water supply path 31d.
  • the adjusted urea water is supplied to the exhaust gas in the exhaust gas path 18 by spraying or the like, and the exhaust gas is purified by being reduced. The purified exhaust gas is discharged by the chimney 8.
  • a device for preventing the urea powder 3 from adhering to the powder storage tank 30 is not necessary, and the solution tank for mixing the urea powder 3 and water.
  • a stirring device is not required, the size can be reduced and the whole can be simplified.
  • the high-concentration urea water U having a concentration below the predetermined range is returned to the powder storage tank 30 as a solvent by the measurement tank 32 and the circulation path 41, the high-concentration urea water U within the predetermined range (that is, the adjusted urea water) ) Can be efficiently generated, in other words, the overall efficiency can be improved.
  • the adjustment tank 33, the dilution path 51, and the concentration adjustment path 61 can efficiently generate high-concentration urea water U (that is, already-adjusted urea water) having a concentration within a predetermined range. Efficiency can be improved.
  • the dissolution of the urea powder 3 in water is promoted, so that the efficiency can be improved as a whole, and further, generation of toxic gas is prevented, so that safety is improved. Can be improved.
  • the exhaust gas purification facility 1 for a marine engine according to Example 2 of the present invention is different from the inside of the powder storage tank 30 in the exhaust gas purification facility 1 for a marine engine according to Example 1 described above.
  • a plurality of watering devices 22 are provided at the downstream end 21 ds of the solvent supply path 21 inside the powder storage tank 30. Instead, a plurality of permeation tubes 23 are connected.
  • the permeation tube 23 is disposed so as to extend from the upper surface to the bottom of the urea powder 3.
  • a large number of openings 24 are formed in the permeation tube 23 for allowing water to permeate from the top surface to the bottom of the urea powder 3.
  • the water penetrates not only from the top surface of the urea powder 3 but also from the middle and bottom of the urea powder 3 by the plurality of permeation tubes 23, so that the dissolution of the urea powder 3 in water is promoted.
  • the exhaust gas purification facility 1 for a marine engine according to Embodiment 3 of the present invention is different from the inclined bottom portion 96 of the powder storage tank 30 in the exhaust gas purification facility 1 for a marine engine according to Embodiment 1 described above.
  • the exhaust gas purification equipment 1 for a marine engine according to Embodiment 3 of the present invention is configured such that powder agitation air (hereinafter simply referred to as air) is supplied from the inclined bottom portion 96 of the powder storage tank 30. That is, the aeration can be used.
  • air powder agitation air
  • the exhaust gas purification equipment 1 for a marine engine has a large number of air holes 104 that allow the air to pass through the inclined bottom portion 96 and is provided outside the powder storage tank 30. And the air pipe 101 that connects the blower 100 to the inclined bottom portion 96.
  • the air is supplied from the blower 100 to the powder storage tank 30 via the air pipe 101 and the inclined bottom portion 96. Then, the urea powder 3 is supplied with air, that is, by aeration, a space through which water passes is secured, and dissolution in water is further promoted.
  • the exhaust gas purification equipment 1 for a marine engine according to the third embodiment since the dissolution of the urea powder 3 in water is further promoted, the overall efficiency can be further improved.
  • the urea powder 3 has been described as an example of the reducing agent powder.
  • the powder is not limited to this, and any powder that can reduce exhaust gas with a solution dissolved in a solvent may be used.
  • Examples 1 to 3 water has been described as an example of the solvent. However, the present invention is not limited to this, and any liquid that dissolves the reducing agent powder may be used.
  • Embodiments 2 and 3 may be used.
  • the powder storage tank 30 in which a large number of air holes 104 are formed in the inclined bottom portion 96 has been described as a configuration in which air is supplied to the urea powder 3.
  • the air supply pipe in which a large number of openings are formed is described. May be arranged inside the powder storage tank 30 (for example, like the permeation tube 23 in the second embodiment shown in FIG. 3).
  • the relationship between the predetermined range in the concentration of the high-concentration urea water U and the height of the urea powder 3 stored in the powder storage tank 30 was not specifically described.
  • the predetermined range is 40% (mass concentration) or more
  • the height of the urea powder 3 is preferably 10 cm or more.
  • the concentration of the high-concentration urea water U is 40% or more (that is, within the predetermined range), so that it is not returned to the powder storage tank 30 by the circulation path 41. Therefore, it is possible to efficiently generate high-concentration urea water U (that is, already-adjusted urea water) whose concentration is within a predetermined range, in other words, the overall efficiency can be improved.
  • the relationship between the predetermined range of 40% (mass concentration) and the height of the urea powder 3 of 10 cm or more was obtained by the following experiment. That is, as shown in FIGS. 5 and 6, 1 liter of water W was slowly poured into the mass of urea powder 3 placed in the tray T from above. This water W penetrated from the top surface of the mass of urea powder 3 to the bottom, and in the process, the urea powder 3 was dissolved and became high concentration urea water U and collected in the tray T. The high-concentration urea water U accumulated in the tray T was extracted into another small tray t, and the concentration was measured with a portable urea water concentration meter (PAL-Urea manufactured by Atago Co., Ltd.). The measured concentrations were 40.5%, 41.0%, and 45.3%, respectively, when the height h of the mass of urea powder 3 was 10 cm, 15 cm, and 20 cm.
  • PAL-Urea portable urea water concentration meter

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Abstract

　造水機（２０）、舶用機関（８０）及び還元装置（７０）を備えた船舶（１０）において、舶用機関（８０）からの排ガスを還元装置（７０）により還元することで浄化する舶用機関の排ガス浄化設備（１）である。排ガス浄化設備（１）は、還元のための尿素粉末（３）を貯蔵する粉貯蔵タンク（３０）と、造水機（２０）により精製された水を粉貯蔵タンク（３０）に供給する溶媒供給経路（２１）とを有する。粉貯蔵タンク（３０）が、溶媒供給経路（２１）からの水に尿素粉末（３）を溶解させることで、高濃度尿素水を生成する。排ガス浄化設備（１）は、生成された高濃度尿素水を既調整尿素水にして還元装置（７０）に供給する尿素水供給経路（３１）を有する。還元装置（７０）が、尿素水供給経路（３１）からの既調整尿素水を排ガスに供給することで、排ガスを還元する。

Description

舶用機関の排ガス浄化設備
　本発明は、舶用機関の排ガス浄化設備に関するものである。
　船舶からの海洋汚染などを防止する国際条約である海洋汚染防止条約（ＭＡＲＰＯＬ条約）により、２０１６年以降の新造船を対象として、大気汚染物質放出規制海域（ＥＣＡ：Emission Control Area）におけるＮＯｘの排出を、従来の規制値から約８０％まで低減することになっている。
　従来から、輸送機器からのＮＯｘの排出を低減するものとして、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction：選択的触媒還元）が採用されている。ＳＣＲが採用されている輸送機器のうち、陸上を走行する車両では、還元剤の尿素水を補給する場所が多数あるので、走行中に尿素水が不足した場合でも、直ちに尿素水の補給が可能である。これに対して、船舶では、上記車両に比べて排気量が多いので大量の尿素水が必要となり、尿素水の補給も寄港時に限られることから、ＳＣＲの還元剤として、尿素粉のような容積的に有利なものが検討されている。
　尿素粉を船舶に積載して利用するものとして、例えば特許文献１では、船舶に常備されている造水機を利用して尿素水を随時製造して、洋上で尿素水の補給が受けられない船舶であっても、省スペースと積載重量とを軽減することを確保しつつＮＯｘを浄化できる排気ガス浄化システムが開示されている。
日本国特開２０１０－７１１４８号公報 日本国実公平７－１１１４７号公報 日本国実開平８－１４３６号公報
　ところで、船舶の内部は多湿であるから、船舶に積載された尿素粉は、適切に管理しないと吸湿や自重により尿素粉貯蔵タンクに固着するおそれがある。このため、上記特許文献１では、尿素粉貯蔵タンク（原料ホッパー）に乾燥装置を設けたものが提案されているが、これにより装置を複雑化させるという問題がある。
　また、特許文献２および３では、飽和溶液の尿素水を貯える溶液タンクと、水と前記溶液タンクから導いた尿素水とを混合させる混合部と、前記混合部で所望濃度の尿素水が製造されるように該混合部に供給される水及び前記溶液タンクからの尿素水の量を適宜に設定する設定部を具備する尿素水溶液製造装置が開示されている。しかし、上記特許文献２および３の両発明においても、飽和溶液の尿素水を製造するためには尿素粉貯蔵タンク（尿素受槽）が別途必要であり、やはり、尿素粉貯蔵タンクに尿素粉が固着して尿素粉を払い出すことが出来ない。さらに、上記特許文献２および３では、尿素粉と水とを混合して尿素水にするための溶液タンク（溶解槽）および撹拌装置（撹拌機）が必要となる。上記溶液タンクは、尿素粉および水を受けるとともに、これらを十分に撹拌させるため、必然的に大容積となる。また、上記撹拌装置は、スクリューおよびその駆動機構などを有する複雑な構成となる。このため、構成部品の摩耗などによるトラブルが発生するおそれがあり、これを防止するために十分なメンテナンスが必要となり、結果として、初期コストおよび維持コストが非常に高くなる。
　すなわち、上記従来の設備には、大容積の溶液タンクのために大型化し、且つ、尿素粉を固着させないための装置や尿素水の撹拌装置のために複雑化するという問題があった。
　そこで、本発明は、大容積の溶液タンクを不要にして小型化することができ、且つ、全体として簡素化することができる舶用機関の排ガス浄化設備を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、第１の発明に係る舶用機関の排ガス浄化設備は、溶媒精製装置、舶用機関および還元装置を備えた船舶において、当該舶用機関からの排ガスを当該還元装置により還元することで浄化する舶用機関の排ガス浄化設備であって、
　上記還元のための還元剤粉末を貯蔵する粉貯蔵容器と、上記溶媒精製装置により精製された溶媒を上記粉貯蔵容器に供給する溶媒供給経路とを有し、
　上記粉貯蔵容器が、上記溶媒供給経路により供給された溶媒に還元剤粉末を溶解させることで、高濃度溶液を生成するものであり、
　上記粉貯蔵容器に、上流側から、高濃度溶液の濃度を計測する計測容器と、高濃度溶液の濃度を調整することで当該高濃度溶液を既調整溶液にする調整容器とを有し、
　上記粉貯蔵容器により生成された高濃度溶液を上記計測容器に供給する第１溶液供給経路と、上記計測容器の高濃度溶液を上記調整容器に供給する第２溶液供給経路と、上記調整容器の既調整溶液を上記還元装置に供給する既調整溶液供給経路とを有し、
　上記還元装置が、上記既調整溶液供給経路により供給された上記既調整溶液を上記排ガスに供給することで、当該排ガスを還元するものである。
　また、第２の発明に係る舶用機関の排ガス浄化設備は、第１の発明に係る舶用機関の排ガス浄化設備において、計測容器における高濃度溶液を粉貯蔵容器に戻し得る循環経路と、溶媒精製装置により精製された溶媒を調整容器に供給し得る希釈経路とを有し、
　上記計測容器が、計測した高濃度溶液の濃度が所定範囲未満であれば、当該高濃度溶液を上記循環経路により粉貯蔵容器に戻すものであり、
　上記調整容器が、高濃度溶液の濃度が所定範囲を超えるのであれば、当該高濃度溶液を上記希釈経路からの溶媒により希釈するものである。
　さらに、第３の発明に係る舶用機関の排ガス浄化設備は、第１または第２の発明に係る舶用機関の排ガス浄化設備において、粉貯蔵容器に、その内部の温度を制御する温度制御機が設けられ、
　上記温度制御機が、粉貯蔵容器の内部を、還元剤粉末の溶媒に対する溶解を促進させる温度、および、還元剤粉末から有毒ガスが発生しない温度に維持するものである。
　また、第４の発明に係る舶用機関の排ガス浄化設備は、第１または第２の発明に係る舶用機関の排ガス浄化設備において、溶媒供給経路の粉貯蔵容器側に、還元剤粉末に溶媒を浸透させる浸透管が接続され、
　上記浸透管が、上記粉貯蔵容器における還元剤粉末の上面から底部まで亘るように配置され、
　上記浸透管に、上記還元剤粉末の上面から底部に亘って溶媒を浸透させるための開口が多数形成されているものである。
　また、第５の発明に係る舶用機関の排ガス浄化設備は、第１または第２の発明に係る舶用機関の排ガス浄化設備において、粉貯蔵容器に空気孔が多数形成され、または、粉貯蔵容器に空気供給管が配置され、
　上記空気孔または空気供給管が、粉貯蔵容器における還元剤粉末に空気を供給するものである。
　上記舶用機関の排ガス浄化設備によると、大容積の溶液タンクを不要にして小型化することができ、且つ、全体として簡素化することができる。
本発明の実施例１に係る舶用機関の排ガス浄化設備における概略構成図である。 同舶用機関の排ガス浄化設備における粉貯蔵タンクの概略断面図である。 本発明の実施例２に係る舶用機関の排ガス浄化設備における粉貯蔵タンクの概略断面図である。 本発明の実施例３に係る舶用機関の排ガス浄化設備における粉貯蔵タンクの概略断面図である。 高濃度尿素水の濃度における所定範囲と粉貯蔵タンクに貯蔵された尿素粉末の高さとの関係についての実験の装置構成を示す概略構成図である。 同実験の装置構成を示す写真である。
　以下、本発明の実施例１に係る舶用機関の排ガス浄化設備１について図面に基づき説明する。
　この舶用機関の排ガス浄化設備１は、図１に示すように、造水機（溶媒精製装置の一例である）２０、舶用機関８０および還元装置７０を備えた船舶１０において、上記舶用機関８０からの排ガスを還元装置７０により還元することで浄化するものである。
　また、上記舶用機関の排ガス浄化設備１は、上記還元のための尿素粉末（還元剤粉末の一例である）３を貯蔵する粉貯蔵タンク（粉貯蔵容器である）３０と、上記造水機２０により海水Ｓから精製された水（溶媒の一例である）を上記粉貯蔵タンク３０に供給する溶媒供給経路２１とを有する。
　上記粉貯蔵タンク３０は、上記溶媒供給経路２１により供給された水に尿素粉末３を溶解させることで、高濃度尿素水を生成するものである。言い換えれば、高濃度尿素水とは、粉貯蔵タンク３０で溶媒供給経路２１により供給された水に尿素粉末３が溶解することで生成されるものである。
　さらに、上記舶用機関の排ガス浄化設備１は、上記粉貯蔵タンク３０により生成された高濃度尿素水を調整タンク３３（調整容器の一例である）により既調整尿素水（既調整溶液の一例であり高濃度尿素水の濃度を調整したもの）にするとともに、この既調整尿素水を上記還元装置７０に供給する尿素水供給経路（溶液供給経路の一例である）３１を有する。
　上記還元装置７０は、上記尿素水供給経路３１により供給された上記既調整尿素水を上記排ガスに供給することで、当該排ガスを還元するものである。具体的に説明すると、上記還元装置７０は、上記舶用機関８０からの排ガスを上記船舶１０の煙突８に送る排ガス経路１８に設けられて、この排ガス経路１８の排ガスを既調整尿素水により還元することで浄化するものである。
　上記尿素水供給経路３１には、その上流側から、高濃度尿素水の濃度を計測する計測タンク３２（計測容器の一例である）と、高濃度尿素水の濃度を希釈により調整することで当該高濃度尿素水を既調整尿素水にする調整タンク３３と、還元装置７０に供給するための既調整尿素水を貯蔵するサービスタンク３４とが設けられる。すなわち、上記尿素水供給経路３１は、粉貯蔵タンク３０と計測タンク３２とを接続する第１尿素水供給経路３１ａ（第１溶液供給経路の一例である）、計測タンク３２と調整タンク３３とを接続する第２尿素水供給経路３１ｂ（第２溶液供給経路の一例である）、調整タンク３３とサービスタンク３４とを接続する第３尿素水供給経路３１ｃ（既調整溶液供給経路の上流側の一例である）、および、サービスタンク３４と還元装置７０とを接続する第４尿素水供給経路３１ｄ（既調整溶液供給経路の下流側の一例である）からなる。なお、サービスタンク３４を設けずに、調整タンク３３と還元装置７０とを直接第３尿素水供給経路３１ｃにより接続する構成であってもよい。
　また、上記舶用機関の排ガス浄化設備１は、上記計測タンク３２における高濃度尿素水を粉貯蔵タンク３０に戻し得る循環経路４１と、上記溶媒供給経路２１から分岐するとともに造水機２０により海水Ｓから精製された水を調整タンク３３に供給し得る希釈経路５１とを有する。
　上記計測タンク３２は、計測した高濃度尿素水の濃度が所定範囲未満であれば、当該高濃度尿素水を上記循環経路４１により溶媒として粉貯蔵タンク３０に戻すものである。このため、循環経路４１には、計測タンク３２における高濃度尿素水の濃度を計測する循環用濃度計４５が設けられる。また、第２尿素水供給経路３１ｂには、この循環用濃度計４５で計測された濃度が上記所定範囲以上であれば開となる搬送バルブ３８が設けられる。ここで、上記所定範囲とは、高濃度尿素水が上記舶用機関８０からの排ガスを化学反応により還元するのに適した濃度の値である。なお、既調整尿素水とは、濃度が上記所定範囲内の高濃度尿素水である。
　上記調整タンク３３は、高濃度尿素水の濃度が上記所定範囲を超えるのであれば、当該高濃度尿素水を上記希釈経路５１からの水により希釈するものである。このため、第３尿素水供給経路３１ｃには、調整タンク３３における高濃度尿素水の濃度を計測する調整用濃度計３５が設けられる。また、希釈経路５１には、上記希釈に必要な水の流量を制御する希釈バルブ５８が設けられる。
　上記舶用機関の排ガス浄化設備１は、上記サービスタンク３４に送る高濃度尿素水の濃度を確実に上記所定範囲内にするために、すなわち、上記サービスタンク３４に送る高濃度尿素水を確実に既調整尿素水にするために、上記第３尿素水供給経路３１ｃから分岐する濃度調整経路６１を有する。この濃度調整経路６１は、希釈が不十分または過度により高濃度尿素水の濃度が所定範囲外であれば当該高濃度尿素水を調整タンク３３に戻すものである。このため、濃度調整経路６１には、調整用濃度計３５で計測された濃度が上記所定範囲外／所定範囲内であれば開／閉となる濃度調整バルブ６８が設けられる。また、第３尿素水供給経路３１ｃにおける上記濃度調整経路６１との分岐点から下流側には、調整用濃度計３５で計測された濃度が上記所定範囲外／内であれば閉／開となる払出バルブ３９が設けられる。
　上記経路２１，３１には、水または高濃度尿素水を搬送するための複数のポンプ２６，３６，３７が設けられる。具体的に説明すると、これら複数のポンプは、溶媒供給経路２１における希釈経路５１との分岐点から上流側に設けられた水用ポンプ２６と、第１尿素水供給経路３１ａに設けられた未調整液用ポンプ３６と、第３尿素水供給経路３１ｃにおける濃度調整経路６１との分岐点から上流側に設けられた既調整液用ポンプ３７とからなる。
　次に、上記粉貯蔵タンク３０の詳細について図２に基づき説明する。
　上記粉貯蔵タンク３０は、図２に示すように、尿素粉末３が投入されるホッパー９２と、このホッパー９２から投入された尿素粉末３を収容保持する側部９３および底部９４とを有する。この底部９４は、最も低い位置の最底部９５と、この最底部９５に向けて下方に傾斜した傾斜底部９６とからなる。また、上記粉貯蔵タンク３０は、内部の尿素粉末３の上方で、溶媒供給経路２１の下流端部２１ｄｓが水平に渡される。そして、この溶媒供給経路２１の下流端部２１ｄｓには、複数の散水具（例えばシャワーヘッドである）２２が設けられる。さらに、上記粉貯蔵タンク３０の側部９３には、その外周に、内部の温度を制御する温度制御機（例えばヒータおよび／またはクーラである）９８が設けられる。この温度制御機９８は、主として加熱により、尿素粉末３の水に対する溶解を促進させる温度にするとともに、主として冷却により、尿素粉末３から有毒ガスが発生しない温度にするものである。また、上記粉貯蔵タンク３０の最底部９５には、フィルタ９７を介して、尿素水供給経路３１の上流端が接続される。上記フィルタ９７は、尿素粉末３を通過させず、高濃度尿素水Ｕを通過させるものである。
　以下、上記舶用機関の排ガス浄化設備１の使用方法について説明する。
　船舶１０では、出港の準備として、粉貯蔵タンク３０に尿素粉末３が投入される。そして、出港した船舶１０では、造水機２０により海水Ｓから航海に必要な水を精製する。この水の一部が、図１に示すように、溶媒供給経路２１により粉貯蔵タンク３０に供給される。
　粉貯蔵タンク３０では、図２に示すように、溶媒供給経路２１の下流端部２１ｄｓに設けられた複数の散水具２２により、水が分散して尿素粉末３の上面に撒かれる。この水は、尿素粉末３の上面から底部に浸透していき、その過程で尿素粉末３が溶解して高濃度尿素水Ｕとなる。この高濃度尿素水Ｕは、傾斜底部９６を伝ってまたは直接に最底部９５に導かれ、その後、フィルタ９７を通過して尿素水供給経路３１に導かれる。
　粉貯蔵タンク３０の高濃度尿素水Ｕは、図１に示すように、第１尿素水供給経路３１ａにより、まず計測タンク３２に供給される。この計測タンク３２の高濃度尿素水Ｕは、濃度が所定範囲未満であれば、循環経路４１により粉貯蔵タンク３０に戻され、濃度が所定範囲以上であれば、第２尿素水供給経路３１ｂにより調整タンク３３に供給される。粉貯蔵タンク３０に戻された高濃度尿素水Ｕは溶媒として、再び複数の散水具２２により、分散して尿素粉末３の上面に撒かれる。一方で、調整タンク３３に供給された高濃度尿素水Ｕは、濃度が所定範囲を超えるものであれば、希釈経路５１からの水により希釈される。この希釈が不十分または過度により、高濃度尿素水Ｕの濃度が所定範囲外となれば、この高濃度尿素水Ｕは濃度調整経路６１により、再び調整タンク３３に戻される。一方で、調整タンク３３の高濃度尿素水Ｕの濃度が所定範囲内であれば、すなわち、調整タンク３３の高濃度尿素水Ｕが既調整尿素水になれば、この既調整尿素水は、第３尿素水供給経路３１ｃによりサービスタンク３４に供給される。このサービスタンク３４では、一定量の既調整尿素水が貯蔵されるとともに、この既調整尿素水の一部が、第４尿素水供給経路３１ｄにより還元装置７０に供給される。この還元装置７０では、排ガス経路１８の排ガスに既調整尿素水が噴霧などにより供給されて、この排ガスが還元されることで浄化される。そして、浄化された排ガスが、煙突８により排出される。
　このように、上記舶用機関の排ガス浄化設備１によると、粉貯蔵タンク３０における尿素粉末３の固着を防止するための装置が不要となるとともに、尿素粉末３と水とを混合するための溶液タンクや撹拌装置も不要となるので、小型化することができ、且つ、全体として簡素化することができる。
　また、計測タンク３２および循環経路４１により、濃度が所定範囲未満の高濃度尿素水Ｕを溶媒として粉貯蔵タンク３０に戻すので、濃度が所定範囲内の高濃度尿素水Ｕ（つまり既調整尿素水）を効率的に生成することができ、言い換えれば、全体として高効率化することができる。
　さらに、調整タンク３３、希釈経路５１および濃度調整経路６１により、濃度が所定範囲内の高濃度尿素水Ｕ（つまり既調整尿素水）を効率的に生成することができ、言い換えれば、全体として高効率化することができる。
　また、粉貯蔵タンク３０の温度を制御することにより、尿素粉末３の水に対する溶解が促進されるので、全体として高効率化することができ、さらに、有毒ガスの発生を防ぐので、安全性を向上させることができる。
　本発明の実施例２に係る舶用機関の排ガス浄化設備１は、上記実施例１に係る舶用機関の排ガス浄化設備１における粉貯蔵タンク３０の内部が異なるものである。
　以下、上記実施例１と異なる部分である粉貯蔵タンク３０の内部に着目して説明するとともに、上記実施例１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　本発明の実施例２に係る舶用機関の排ガス浄化設備１には、図３に示すように、粉貯蔵タンク３０の内部において、溶媒供給経路２１の下流端部２１ｄｓに、複数の散水具２２の代わりに複数の浸透管２３が接続される。
　上記浸透管２３は、尿素粉末３の上面から底部まで亘るように配置される。そして、上記浸透管２３には、尿素粉末３の上面から底部まで亘って水を浸透させるための開口２４が多数形成される。
　上記複数の浸透管２３により、水が尿素粉末３の上面からだけでなく、尿素粉末３の中部および底部からも浸透するので、尿素粉末３の水に対する溶解が促進される。
　このように、上記実施例２に係る舶用機関の排ガス浄化設備１によると、尿素粉末３の水に対する溶解が一層促進されるので、全体として一層高効率化することができる。
　本発明の実施例３に係る舶用機関の排ガス浄化設備１は、上記実施例１に係る舶用機関の排ガス浄化設備１における粉貯蔵タンク３０の傾斜底部９６が異なるものである。
　以下、上記実施例１と異なる部分である粉貯蔵タンク３０の傾斜底部９６に着目して説明するとともに、上記実施例１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　本発明の実施例３に係る舶用機関の排ガス浄化設備１は、図４に示すように、粉貯蔵タンク３０の傾斜底部９６から粉撹拌用空気（以下では単に空気という）が供給される構成、すなわちエアレーションを利用可能な構成にされたものである。
　具体的に説明すると、上記舶用機関の排ガス浄化設備１は、図４に示すように、傾斜底部９６に上記空気を通過させる空気孔１０４が多数形成されるとともに、粉貯蔵タンク３０の外部に設けられたブロワ１００と、このブロワ１００を傾斜底部９６に接続する空気配管１０１とを有する。
　上記構成により、ブロワ１００から上記空気が空気配管１０１および傾斜底部９６を介して粉貯蔵タンク３０に供給される。そして、尿素粉末３は、空気が供給されることにより、つまりエアレーションにより、水の通過する空間が確保されて、水に対する溶解がより一層促進される。
　このように、上記実施例３に係る舶用機関の排ガス浄化設備１によると、尿素粉末３の水に対する溶解がより一層促進されるので、全体としてより一層高効率化することができる。
　ところで、上記実施例１～３では、還元剤粉末の一例として尿素粉末３について説明したが、これに限定されるものではなく、溶媒に溶解した溶液により排ガスを還元し得る粉末であればよい。
　また、上記実施例１～３では、溶媒の一例として水について説明したが、これに限定されるものではなく、還元剤粉末が溶解する液体であればよい。
　さらに、本発明の他の実施例として、実施例２および３を組み合わせたものであってもよい。
　また、上記実施例３では、尿素粉末３に空気が供給される構成として、傾斜底部９６に空気孔１０４が多数形成される粉貯蔵タンク３０について説明したが、開口が多数形成される空気供給管を粉貯蔵タンク３０の内部に（例えば、図３で示した実施例２における浸透管２３のように）配置してもよい。
　また、上記実施例１および３では、高濃度尿素水Ｕの濃度における上記所定範囲と粉貯蔵タンク３０に貯蔵された尿素粉末３の高さとの関係について具体的に記載しなかったが、例えば、上記所定範囲が４０％（質量濃度）以上の場合、上記尿素粉末３の高さは１０ｃｍ以上が好ましい。これにより、高濃度尿素水Ｕは、その濃度が４０％以上（つまり上記所定範囲内）となるので、上記循環経路４１により粉貯蔵タンク３０に戻されない。したがって、濃度が所定範囲内の高濃度尿素水Ｕ（つまり既調整尿素水）を効率的に生成することができ、言い換えれば、全体として高効率化することができる。なお、上記所定範囲である４０％（質量濃度）と上記尿素粉末３の高さである１０ｃｍ以上との関係は、次の実験により得られた。すなわち、図５および図６に示すように、トレイＴに入れた尿素粉末３の塊に１リットルの水Ｗを上方からゆっくり注いだ。この水Ｗは、尿素粉末３の塊の上面から底部に浸透していき、その過程で尿素粉末３が溶解して高濃度尿素水ＵとなってトレイＴに溜まった。このトレイＴに溜まった高濃度尿素水Ｕを別の小型トレイｔに抽出し、その濃度をポータブル式の尿素水濃度計（（株）アタゴ製のＰＡＬ－Ｕｒｅａ）で計測した。計測された濃度は、上記尿素粉末３の塊の高さｈが１０ｃｍ，１５ｃｍおよび２０ｃｍの場合、それぞれ４０．５％，４１．０％および４５．３％であった。

Claims (5)

  1. 　溶媒精製装置、舶用機関および還元装置を備えた船舶において、当該舶用機関からの排ガスを当該還元装置により還元することで浄化する舶用機関の排ガス浄化設備であって、
    　上記還元のための還元剤粉末を貯蔵する粉貯蔵容器と、上記溶媒精製装置により精製された溶媒を上記粉貯蔵容器に供給する溶媒供給経路とを有し、
    　上記粉貯蔵容器が、上記溶媒供給経路により供給された溶媒に還元剤粉末を溶解させることで、高濃度溶液を生成するものであり、
    　上記粉貯蔵容器に、上流側から、高濃度溶液の濃度を計測する計測容器と、高濃度溶液の濃度を調整することで当該高濃度溶液を既調整溶液にする調整容器とを有し、
    　上記粉貯蔵容器により生成された高濃度溶液を上記計測容器に供給する第１溶液供給経路と、上記計測容器の高濃度溶液を上記調整容器に供給する第２溶液供給経路と、上記調整容器の既調整溶液を上記還元装置に供給する既調整溶液供給経路とを有し、
    　上記還元装置が、上記既調整溶液供給経路により供給された上記既調整溶液を上記排ガスに供給することで、当該排ガスを還元するものであることを特徴とする舶用機関の排ガス浄化設備。
  2. 　計測容器における高濃度溶液を粉貯蔵容器に戻し得る循環経路と、溶媒精製装置により精製された溶媒を調整容器に供給し得る希釈経路とを有し、
    　上記計測容器が、計測した高濃度溶液の濃度が所定範囲未満であれば、当該高濃度溶液を上記循環経路により粉貯蔵容器に戻すものであり、
    　上記調整容器が、高濃度溶液の濃度が所定範囲を超えるのであれば、当該高濃度溶液を上記希釈経路からの溶媒により希釈するものであることを特徴とする請求項１に記載の舶用機関の排ガス浄化設備。
  3. 　粉貯蔵容器に、その内部の温度を制御する温度制御機が設けられ、
    　上記温度制御機が、粉貯蔵容器の内部を、還元剤粉末の溶媒に対する溶解を促進させる温度、および、還元剤粉末から有毒ガスが発生しない温度に維持するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の舶用機関の排ガス浄化設備。
  4. 　溶媒供給経路の粉貯蔵容器側に、還元剤粉末に溶媒を浸透させる浸透管が接続され、
    　上記浸透管が、上記粉貯蔵容器における還元剤粉末の上面から底部まで亘るように配置され、
    　上記浸透管に、上記還元剤粉末の上面から底部に亘って溶媒を浸透させるための開口が多数形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の舶用機関の排ガス浄化設備。
  5. 　粉貯蔵容器に空気孔が多数形成され、または、粉貯蔵容器に空気供給管が配置され、
    　上記空気孔または空気供給管が、粉貯蔵容器における還元剤粉末に空気を供給するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の舶用機関の排ガス浄化設備。
     
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