JP5330782B2 - Engine exhaust gas purification system for ships - Google Patents

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Description

本願発明は、船舶におけるエンジン（ディーゼルエンジン）の排気ガス浄化システムに関するものであり、より詳しくは、排気ガスの有害成分放出量が規制されている海域に出入りする船舶の排気ガス浄化システムに関するものである。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust gas purification system for an engine (diesel engine) in a ship, and more particularly to an exhaust gas purification system for a ship entering and exiting a sea area where the amount of exhaust gas emission is regulated. is there.

船舶には一般にはディーゼルエンジンが搭載されているが、陸上車両と同様に排気ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）の浄化が求められている。また、船舶用ディーゼルエンジンでは重油を燃料にしているため排気ガス中にＳＯｘ（硫黄参加物）が含まれることが多く、そこで、ＳＯｘの浄化も求められている。   Ships are generally equipped with diesel engines, but NOx (nitrogen oxides) contained in exhaust gas is required to be purified like land vehicles. Further, since marine diesel engines use heavy oil as fuel, SOx (sulfur participant) is often contained in the exhaust gas. Therefore, purification of SOx is also required.

そして、ＮＯｘ（窒素参加物）の浄化手段としては、還元剤として尿素を使用したＳＣＲ触媒浄化法が一般化している。このＳＣＲ触媒浄化法では、一般に、Ｔｉ等の酸化物の担体にＶやＣｒ等の活性成分を担持させた材料よりなるハニカム構造体が使用されており、ハニカム構造体の上流側に還元剤水溶液としての尿素水を噴霧すると、尿素水が排気ガスの熱で加水分解されてアンモニアが生成し、このアンモニアが還元剤としてＮＯｘに作用し、ＮＯｘが無害な窒素と水とに分解される。   As a means for purifying NOx (nitrogen participant), an SCR catalyst purification method using urea as a reducing agent has become common. In this SCR catalyst purification method, in general, a honeycomb structure made of a material in which an active component such as V or Cr is supported on an oxide carrier such as Ti is used, and an aqueous reducing agent solution is provided upstream of the honeycomb structure. When the urea water is sprayed, the urea water is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas to generate ammonia. This ammonia acts on NOx as a reducing agent, and NOx is decomposed into harmless nitrogen and water.

他方、船舶ではコストの面から一般燃料としてＣ重油が多用されているが、Ｃ重油は硫黄分の含有量が多いという性質があり、そこで、ＳＯｘの対策としては、硫黄分が少ないＡ重油を使用することで対処している。環境面では公海・領海を問わず一律に規制するのが好ましいが、ＳＯｘの浄化技術がまだ確立していないことや、Ａ重油の使用を義務づけるのは運行コストやＣ重油の有効利用の面で問題があるという実情があり、そこで、調和策として、現状では、ＳＯｘに関しては規制海域が定められている。   On the other hand, C heavy oil is often used as a general fuel for ships, but C heavy oil has a high sulfur content. Therefore, as a countermeasure against SOx, A heavy oil with low sulfur content is used. It is dealt with by using. Regardless of the high seas and territorial seas, it is preferable to regulate the environment uniformly regardless of the high seas or territorial seas, but the SOx purification technology has not yet been established, and the use of A heavy oil is obligatory in terms of operating costs and effective use of heavy oil There is an actual situation that there is a problem, and as a harmonization measure, at present, a regulated sea area is defined for SOx.

従って、規制対象海域に出入りする船舶は、燃料として硫黄分の含有量が高いＣ重油と硫黄分の含有量が少ないＡ重油とを搭載し、規制対象海域への出入りに応じて使用する燃料を切り換えることになる。そして、特許文献１には、運転当初は流動性が高いＡ重油を使用して、エンジンがある程度温まったＣ重油に切り換える装置が開示されており、ＳＯｘ規制対象海域に出入りする船舶には、特許文献１に開示されているように切り換え装置が搭載されており、オペレータ（例えば機関士）が手作業で使用燃料を切り換えていた。
特開２００２−２２７６７６号公報 Therefore, ships entering and leaving the regulated sea area are equipped with C heavy oil with a high sulfur content and A heavy oil with a low sulfur content as fuel, and the fuel to be used according to the access to the regulated sea area. Will be switched. Patent Document 1 discloses a device that uses heavy oil A, which has high fluidity at the beginning of operation, and switches the engine to warm C heavy oil to a certain extent. As disclosed in Document 1, a switching device is installed, and an operator (for example, an engineer) manually switches the fuel to be used.
JP 2002-227676 A

さて、現在の船舶はＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム：全地球測位システム）やサテランイトコンパスを利用した自船位置自動検出手段を備えており、これら自船位置自動検出手段を使用した電子海図によって自船の位置を正確に把握することができる。しかし、規制対象海域の境界は人為的に決められたものであり、これは予め情報として知得しておかねばならないのみならず、例えば沿岸○○海里以内という規制では海岸線を正確に把握していないと規制海域の境界を正確に理解できないという実情があり、人手による対応では正確性や迅速性に欠けるという問題がある。勿論、オペレータの負担も大きい（規制海域を通過するのは夜間や嵐のときもあるので、負担は大変である。）。   Now, current ships are equipped with GPS (Global Positioning System: Global Positioning System) and own ship position automatic detection means using a satellite compass, and electronic charts using these own ship position automatic detection means. Can accurately grasp the position of the ship. However, the boundaries of the regulated sea areas are artificially determined, which must be known in advance as information.For example, the regulation within the coastal XX nautical miles accurately grasps the coastline. Otherwise, there is a situation that the boundary of the regulated sea area cannot be accurately understood, and there is a problem that the response by human hand is not accurate and quick. Of course, the burden on the operator is large (the burden is heavy because it is sometimes nighttime or stormy to pass through regulated sea areas).

また、排気ガスに直接に作用する浄化装置としてＮＯｘ浄化用のＳＣＲ還元触媒や粒子状物質除去用の洗浄集塵装置を付加している場合、これらも燃料の切り換えに対応して作動させたり作動停止させたりするのが好ましいが、従来のような手作業方式では正確性・確実性・迅速性に欠けており、規制を遵守できなかったり高価な燃料を浪費したりする虞がある。   In addition, when a SCR reduction catalyst for NOx purification and a cleaning dust collector for removing particulate matter are added as a purification device that acts directly on exhaust gas, these are also activated or activated in response to fuel switching. However, the conventional manual method lacks accuracy, certainty, and quickness, and may not comply with regulations or waste expensive fuel.

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。   The present invention has been made to improve the current situation.

本願発明は幾つかの構成を含んでいる。請求項１の発明は最も上位概念に係るものであり、この発明に係る船舶は、排気ガスの浄化状態を切り換えできるエンジンと、現在地を自動的に特定できる自船位置自動検出手段とが搭載されており、前記自船位置自動検出手段に基づいて、排気ガス規制対象海域の境界と自船との位置関係が特定され、前記特定された位置関係情報に基づいて、前記エンジンにおける排気ガスの浄化状態が規制に応じた状態に切り換えられる。そして、前記排気ガスの浄化状態の切り換えは、燃料の種類の切り換え、１種類又は複数種類の浄化装置のＯＮ・ＯＦＦ切り換え、複数種類の浄化装置を選択的に使用する切り換え、のうちのいずれか一つ又は複数であり、前記自船位置自動検出手段は、衛星又は地上局若しくは両方から発信された電波に基づいて作動するものであり、排気ガスの浄化状態を切り換える制御装置に自船位置自動検出手段が組み込まれている。更に、一般燃料用タンクと低硫黄燃料用タンクとを併設している一方、前記エンジンの排気系は、還元剤添加方式のＮＯｘ浄化装置が接続された主排気管と、排気ガスを前記ＮＯｘ浄化装置に通過させることなく排出するバイパス排気管とを有しており、一般燃料を使用している状態ではバイパス排気管は閉じていてＮＯｘ浄化装置に還元剤が添加されており、低硫黄燃料を使用している状態では排気ガスはバイパス排気管を流れてＮＯｘ浄化装置に添加剤は添加されない、というように制御されている。 The present invention includes several configurations. The invention of claim 1 relates to the most superordinate concept, and the ship according to the present invention is equipped with an engine capable of switching the purification state of exhaust gas and own ship position automatic detecting means capable of automatically specifying the present location. The position relationship between the boundary of the exhaust gas regulation target sea area and the own ship is identified based on the own ship position automatic detection means, and the exhaust gas purification in the engine is performed based on the identified position relationship information. The state is switched to a state according to the regulation. The exhaust gas purification state is switched by any of fuel type switching, one type or plural types of purifying device ON / OFF switching, and plural types of purifying devices being selectively used. One or a plurality of the ship position automatic detection means operate based on radio waves transmitted from a satellite or a ground station or both, and the ship position automatic detection means A detection means is incorporated. In addition, a general fuel tank and a low-sulfur fuel tank are provided, and the engine exhaust system includes a main exhaust pipe to which a reducing agent addition type NOx purification device is connected, and the exhaust gas is subjected to the NOx purification. And a bypass exhaust pipe that discharges without passing through the apparatus. When using general fuel, the bypass exhaust pipe is closed and a reducing agent is added to the NOx purification device. In use, the exhaust gas flows through the bypass exhaust pipe and is controlled so that no additive is added to the NOx purification device.

請求項２の発明は、請求項１において、前記自船位置自動検出手段からの情報に基づいてエンジンにおける排気ガスの浄化状態を切り換える制御手段を有しており、前記制御手段には更に、どの海域でどのような排気ガス規制が成されているかという規制海域情報が記憶されており、前記自船位置自動検出手段で検出された位置情報の規制海域情報との比較によって規制海域の境界までの距離を演算し、境界までの距離又は航行時間の目標値を定めて切り換えの準備状態と成す、というように制御される。 The invention of claim 2, Oite to claim 1, wherein has a control means for switching the purifying state of the exhaust gas in the engine on the basis of information from the position of the ship automatic detection means, further to the control means Regulated sea area information indicating what kind of exhaust gas regulation is made in which sea area, and the boundary of the regulated sea area by comparing the position information detected by the own ship position automatic detection means with the regulated sea area information The distance to the boundary is calculated, the target value of the distance to the boundary or the navigation time is determined, and the preparation is made for switching.

本願発明では、船舶が排ガス規制対象海域に入ったり出たりするにおいて、規制対象海域の境界と自船との位置関係が自動的に判断されて、規制対象海域に入る場合は浄化状態を規制がクリアーされる状態に自動的に切り換わって、規制対象海域から出る場合は規制クリアー状態が解除される状態に自動的に切り替わるように制御できる。従って、船舶の排気ガスに関する規制を正確かつ迅速にクリアーできると共に、船員の手間を省いて省力化と負担軽減にも貢献できる。 In the present invention, when a ship enters or exits an exhaust gas restricted area, the positional relationship between the boundary of the restricted area and the ship is automatically determined. It can be controlled to automatically switch to a cleared state and automatically switch to a state in which the regulated clear state is released when exiting from the regulated sea area. Therefore, the restrictions on exhaust gas ship can clear accurately and quickly, can contribute to labor saving and burden Save time sailors.

排気ガス浄化状態の切り換えは規制内容によって異なるが、ＳＯｘに関する規制は現状では請求項２に記載した態様のうち燃料の切り換えによって対処できる。低硫黄燃料を使用することでＮＯｘ対策が不要になる場合は、燃料の切り換えとＮＯｘ浄化装置の機能ＯＮ・ＯＦＦとを同時に行ってもよいのであり、本願発明ではこのような複数種類の切り換えも簡単かつ正確・迅速に行える。   Although the switching of the exhaust gas purification state varies depending on the contents of the regulation, the regulation concerning SOx can be dealt with by switching the fuel in the aspect described in claim 2 at present. When NOx countermeasures become unnecessary by using low-sulfur fuel, fuel switching and NOx purification device function ON / OFF may be performed simultaneously. In the present invention, such multiple types of switching are also possible. Easy, accurate and quick.

自船位置自動検出手段は、具体的には、ＧＰＳ方式位置特定システムやサテライトコンパスを使用できるが、請求項１のように浄化システムの制御装置に自船位置自動検出手段を組み込むと、信号の伝達系統が単純化するため作動の確実性がより高くなる利点がある。 Specifically, the own ship position automatic detection means can use a GPS position specifying system or a satellite compass. However, if the own ship position automatic detection means is incorporated in the control device of the purification system as in claim 1 , Since the transmission system is simplified, there is an advantage that the certainty of operation is higher.

さて、ＮＯｘの浄化には尿素のような還元剤を添加する還元触媒が使用されているが、ＮＯｘの発生量は燃料の種類にも関係しており、低硫黄分の燃料を使用するとＮＯｘについても還元触媒を使用することなく規制値をクリアーできる場合がある。請求項１の発明はこのような実情に応えたものであり、高品質の燃料を使用している状態では排気ガスをバイパスして排出することにより、還元剤の使用量を抑制して運行コストを抑制できると共に、排気ガスが触媒を通ることに起因した抵抗によって出力のロスが生じることを防止できる。 A reduction catalyst that adds a reducing agent such as urea is used for NOx purification. However, the amount of NOx generated is also related to the type of fuel. In some cases, the regulation value can be cleared without using a reduction catalyst. The invention of claim 1 responds to such a situation, and in the state where high quality fuel is used, the exhaust gas is bypassed and discharged, thereby reducing the amount of reducing agent used and operating cost. In addition, it is possible to prevent output loss due to resistance caused by exhaust gas passing through the catalyst.

燃料の切り換えにはある程度の準備時間が必要であり、また、還元剤を使用した浄化装置の運転開始又は停止についても、還元剤の添加確認などある程度の準備時間が必要であることが一般的である。この点、請求項２の構成を採用すると、規制海域への進入や退出に先立って浄化手段の切り換えを予め準備しておけるため、規制を確実にクリアーして責任は果たしつつ経済性も確保することをより的確に実現できる。 A certain amount of preparation time is required for switching the fuel, and a certain amount of preparation time such as confirmation of addition of the reducing agent is generally required for starting or stopping the operation of the purification apparatus using the reducing agent. is there. In this regard, if the configuration of claim 2 is adopted, the purification means can be switched in advance prior to entering or leaving the regulated sea area, so that the regulations can be clearly cleared to fulfill the responsibility and ensure economic efficiency. Can be realized more accurately.

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本願発明に関連した設備・装置を示す概念的なブロック図、図２は装置の具体的構造を示す図、図３は航行中の船舶の概念図である。まず、設備・装置の配置等を説明する。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual block diagram showing equipment / devices related to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a specific structure of the device, and FIG. 3 is a conceptual diagram of a ship in operation. First, the arrangement of facilities / devices will be described.

(1).エンジン回りの基本構成
図１に示すように、船舶はディーゼル方式のエンジン１を備えており、エンジン１には発電機２が接続されている。エンジン１には、一般燃料タンク３と低硫黄燃料タンク４とのうち何れか一方から燃料が供給される。図１では、説明の単純化のため両燃料タンク３，４とエンジン１とを結ぶ燃料管路５には切り換え弁６を介在させた状態を描いているが、実際には、両カンク３，４にそれぞれ燃料噴射系配管を接続して、いずれかの燃料噴射系配管を選択的に使用するのが一般的であると言える。従来と同様に、一般燃料の例としてＣ重油が挙げられ、低硫黄燃料としてはＡ重油が挙げられる。 (1) Basic configuration around the engine As shown in FIG. 1, the ship includes a diesel engine 1, and a generator 2 is connected to the engine 1. Fuel is supplied to the engine 1 from either the general fuel tank 3 or the low sulfur fuel tank 4. In FIG. 1, for the sake of simplification, a state in which a switching valve 6 is interposed in the fuel line 5 that connects both the fuel tanks 3 and 4 and the engine 1 is illustrated. It can be said that it is common to connect fuel injection system pipes to 4 and selectively use any one of the fuel injection system pipes. As in the past, an example of general fuel is C heavy oil, and low sulfur fuel is A heavy oil.

なお、本実施形態の発電機は主として船舶の推進用モータを駆動するためのものであるが、エンジン１でスクリューを直接に駆動することも可能である。当然ながら、エンジン１を船内で使用する電力を得るための専用のエンジンとして、これに発電機２が接続されていてもよい。発電機２には出力センサ７を取付けている。この出力センサ７は直接には発電機の出力（或いは負荷）を検出するが、エンジン１の出力と発電機２の出力とは殆ど同じなので、出力センサ７はエンジン１の出力検知手段として機能している。   The generator of the present embodiment is mainly for driving a marine propulsion motor, but the engine 1 can also drive the screw directly. Of course, the generator 2 may be connected to the engine 1 as a dedicated engine for obtaining electric power to be used in the ship. An output sensor 7 is attached to the generator 2. The output sensor 7 directly detects the output (or load) of the generator, but the output of the engine 1 and the output of the generator 2 are almost the same, so the output sensor 7 functions as an output detection means of the engine 1. ing.

エンジン１は排気マニホールドに接続された主排気管８を有しており、主排気管８にＮＯｘ用の排気処理装置８が接続される。ＮＯｘ用排気処理装置９は、排気ガスの流れ方向から見て上流側から順に、既述したＳＣＲ還元触媒１０、ＳＣＲ還元触媒１０を通過したＮＯｘを処理するためのスリップ触媒１１、及び消音器１２を有している。消音器１２には放出管１３が接続されている。なお、放出管１３も主排気管８の一部と観念することは可能であり、この場合は、主排気管８の途中に排気処理装置９が介在していることになるが、本実施形態では、便宜的に排気処理装置９の上流側の部分を主排気管８として定義している。   The engine 1 has a main exhaust pipe 8 connected to an exhaust manifold, and an NOx exhaust treatment device 8 is connected to the main exhaust pipe 8. The NOx exhaust treatment device 9 includes an SCR reduction catalyst 10, a slip catalyst 11 for treating NOx that has passed through the SCR reduction catalyst 10, and a silencer 12 in order from the upstream side when viewed from the flow direction of the exhaust gas. have. A discharge pipe 13 is connected to the silencer 12. Note that the discharge pipe 13 can also be considered as a part of the main exhaust pipe 8. In this case, the exhaust treatment device 9 is interposed in the middle of the main exhaust pipe 8. For convenience, the upstream side portion of the exhaust treatment device 9 is defined as the main exhaust pipe 8.

主排気管８の中途部には、還元剤水溶液の一例としての尿素水を噴霧するための噴霧口１５を設けている。また、排気処理装置９には、ＳＣＲ還元触媒１０に向けて空気を噴出させるブロワー１４が接続されている。また、主排気管８のうち噴霧口１５よりも上流側にはバイパス排気管１６が接続されており、バイパス排気管１６の終端は、排気処理装置８のうち消音器１２の部分に接続されている。   A spray port 15 for spraying urea water as an example of the reducing agent aqueous solution is provided in the middle of the main exhaust pipe 8. In addition, a blower 14 that ejects air toward the SCR reduction catalyst 10 is connected to the exhaust treatment device 9. A bypass exhaust pipe 16 is connected upstream of the spray port 15 in the main exhaust pipe 8, and the end of the bypass exhaust pipe 16 is connected to the silencer 12 portion of the exhaust treatment device 8. Yes.

図では省略しているが、排気処理装置９の下流側に、粒子状物質を補修する洗浄集塵装置を接続することも可能である。或いは、アフターバーナーを接続するといったことも可能である。   Although omitted in the drawing, it is also possible to connect a cleaning dust collecting device for repairing particulate matter to the downstream side of the exhaust treatment device 9. Alternatively, an afterburner can be connected.

排気切り換え弁１７とバイパス排気管１６との接続部には排気ガスの流れ方向を変えるための切り替え弁１７を設けている。切り替え弁１７の具体的構造例を図２に挙げている。すなわちこの例では、切り換え弁１７は平板方式になっていてその一端部に位置した支軸を中心に回動するようにっており、モータ等のアクチェータ１８で回転すると、バイパス排気管１６の入り口を閉じる姿勢と主排気管８を閉じる姿勢とに切り替わる。   A switching valve 17 for changing the flow direction of the exhaust gas is provided at a connection portion between the exhaust switching valve 17 and the bypass exhaust pipe 16. A specific structural example of the switching valve 17 is shown in FIG. That is, in this example, the switching valve 17 is of a flat plate type and rotates around a support shaft located at one end thereof, and when rotated by an actuator 18 such as a motor, the inlet of the bypass exhaust pipe 16 is provided. Are switched to a posture for closing the main exhaust pipe 8 and a posture for closing the main exhaust pipe 8.

(2).尿素水の供給系統
船舶には、海水を第１ポンプ２０で汲み上げて真水化する造水機２１と、造水機２１で造られた真水を溜めておく水タンク２２とを有している。水タンク２２には厨房や洗面所等に給水するための一般水管路２３が多数接続されている。船舶には、更に、ＮＯｘ浄化用原料還元剤の一例としての顆粒状尿素を投入する原料ホッパー２４と、原料ホッパー２４から供給された原料尿素を水に混ぜて尿素水となす混合タンク２５と、混合タンク２５で製造された尿素水の濃度を調節する調整タンク２６とが搭載されている。 (2). Urea water supply system The ship has a water generator 21 that pumps seawater into the fresh water by the first pump 20 and a water tank 22 that stores fresh water produced by the water generator 21. doing. The water tank 22 is connected with a number of general water pipes 23 for supplying water to a kitchen or a washroom. The ship further includes a raw material hopper 24 for charging granular urea as an example of a raw material reducing agent for NOx purification, a mixing tank 25 for mixing the raw material urea supplied from the raw material hopper 24 with water to form urea water, An adjustment tank 26 for adjusting the concentration of urea water produced in the mixing tank 25 is mounted.

混合タンク２５と水タンク２２とは原水管路２７で接続されていて、原料管路２７には給水をＯＮ・ＯＦＦする第２ポンプ２８を介在させており、混合タンク２５と調整タンク２６とは第１水溶液管路２９で接続されており、第１水溶液管路２９には第３ポンプ３０を介在させている。調整タンク２６と噴霧口１５とは第２水溶液管路３１で接続されており、第２水溶液管路３１には電磁式等の噴霧開閉弁３２を介在させている。   The mixing tank 25 and the water tank 22 are connected by a raw water pipe 27, and the raw material pipe 27 is provided with a second pump 28 for turning on / off water supply. The first aqueous solution pipe 29 is connected, and a third pump 30 is interposed in the first aqueous solution pipe 29. The adjustment tank 26 and the spray port 15 are connected by a second aqueous solution pipe 31, and an electromagnetic type spray opening / closing valve 32 is interposed in the second aqueous solution pipe 31.

原料ホッパー２４には乾燥装置３４が設けられており、かつ、原料ホッパー２４と混合タンク２５との間の放出管３６には、当該放出管３６を開閉するシャッター手段３７を設けている。原料ホッパー２４には、原料尿素の量を検知する容量センサ３５が設けられている。シャッター手段３６は電磁ソレノイド等のアクチェータで遠隔的に駆動される。混合タンク２５にはロータリー式攪拌装置３８と水位センサ３９と加温手段４０とを設けている。攪拌装置３８はモータで駆動される。   The raw material hopper 24 is provided with a drying device 34, and the discharge pipe 36 between the raw material hopper 24 and the mixing tank 25 is provided with shutter means 37 for opening and closing the discharge pipe 36. The raw material hopper 24 is provided with a capacity sensor 35 that detects the amount of raw material urea. The shutter means 36 is remotely driven by an actuator such as an electromagnetic solenoid. The mixing tank 25 is provided with a rotary stirring device 38, a water level sensor 39, and a heating means 40. The stirring device 38 is driven by a motor.

調整タンク２６にも、攪拌装置４１と加温手段４２と水位センサ４３とを設けている。また、調整タンク２６と水タンク２２とは希釈水管路４４で接続されており、希釈水管路４４には第３ポンプ４５を介在させている。更に、調整タンク２６には、尿素水の尿素濃度を検知する濃度センサ４６を設けている。水タンク２２にも水位センサ４７を設けており、水位が下限まで下がると第１ポンプ２０が自動的に作動し、水位が上限まで上がると第１ポンプ２０は自動停止する。   The adjustment tank 26 is also provided with a stirring device 41, a heating means 42, and a water level sensor 43. The adjustment tank 26 and the water tank 22 are connected by a dilution water pipe 44, and a third pump 45 is interposed in the dilution water pipe 44. Further, the adjustment tank 26 is provided with a concentration sensor 46 for detecting the urea concentration of the urea water. A water level sensor 47 is also provided in the water tank 22, and the first pump 20 automatically operates when the water level falls to the lower limit, and the first pump 20 automatically stops when the water level rises to the upper limit.

(3).制御系の構成
本実施形態では、排気ガス浄化システムの中枢装置として、中央演算装置（ＣＰＵ）やメモリー等を内蔵した制御装置４１を有している。制御装置４１は専用品として製造・配置することも可能であるし、市販のパソコンやワークステーションを使用することもできる。 (3). Configuration of Control System In this embodiment, a control device 41 having a central processing unit (CPU), a memory and the like is provided as a central device of the exhaust gas purification system. The control device 41 can be manufactured and arranged as a dedicated product, or a commercially available personal computer or workstation can be used.

制御装置４１には所定のプログラムが組み込まれており、入力信号に基づいて信号が入出力される。例えば、制御装置４１には、原料ホッパー２４の容量センサ３５、混合タンク２５の水位センサ３５、調整タンク２６の水位センサ３９、発電機１の出力センサ７から信号が入力される。２つの燃料タンク３，４にも容量センサ（レベル計）４２，４３が設けられており、これらの容量センサ４２、４３からも制御装置４１に信号が送られる。図示してないが、燃料切り換え弁６や排気切り換え弁１７にも開き状態を検知するセンサが設けられておおり、これらのセンサからの信号が制御装置４１に送られている。   A predetermined program is incorporated in the control device 41, and signals are input and output based on input signals. For example, signals are input to the control device 41 from the capacity sensor 35 of the raw material hopper 24, the water level sensor 35 of the mixing tank 25, the water level sensor 39 of the adjustment tank 26, and the output sensor 7 of the generator 1. The two fuel tanks 3 and 4 are also provided with capacity sensors (level meters) 42 and 43, and signals are sent from these capacity sensors 42 and 43 to the control device 41. Although not shown, the fuel switching valve 6 and the exhaust switching valve 17 are also provided with sensors for detecting the open state, and signals from these sensors are sent to the control device 41.

更に、船舶には衛星や地上局からの電波を受信するアンテナＡと、アンテナＡで受信した電波に基づいて自船位置を特定する自船位置自動検出手段Ｂが搭載されており、自船位置自動検出手段Ｂからも制御信号が制御装置４１に送られる。位置特定装置４８は制御装置４１の一部として観念される。   Further, the ship is equipped with an antenna A that receives radio waves from satellites and ground stations, and own ship position automatic detection means B that identifies the ship position based on the radio waves received by the antenna A. A control signal is also sent from the automatic detection means B to the control device 41. The position specifying device 48 is considered as a part of the control device 41.

制御装置４１により、次のものの駆動が制御される。すなわち、第２ポンプ２８、混合タンク２５及び調整タンク２６の攪拌手段２８，４１と加温手段４０，４２、シャッタ手段３７、希釈水管路４４の第４ポンプ４５、第２水溶液管路３１の噴霧開閉弁３２、燃料切り換え弁６、排気切り換え弁１７、ブロワー１４の駆動が制御される。   The controller 41 controls the drive of the following. That is, the stirring means 28 and 41 and the heating means 40 and 42 of the second pump 28, the mixing tank 25 and the adjustment tank 26, the shutter means 37, the fourth pump 45 of the dilution water pipe 44, and the spray of the second aqueous solution pipe 31. The driving of the on-off valve 32, the fuel switching valve 6, the exhaust switching valve 17, and the blower 14 is controlled.

排気ガス中のＮＯｘの濃度が高いと、排気ガスの単位量に必要な尿素の量も多くなる。そこで、混合タンク２５では、想定される最も高いＮＯｘ濃度に対応した尿素濃度の水溶液を製造しておき、出力センサ７からの信号に基づいて、尿素水が浄化に必要な尿素濃度になるように第４ポンプ４５を駆動して希釈水を取り込む。所定の濃度になったら第４ポンプ４５の駆動を停止する。尿素水の濃度を濃くせねばならない場合は、第３ポンプ３０を駆動して高濃度の尿素水を取り込むことになる。   If the concentration of NOx in the exhaust gas is high, the amount of urea necessary for the unit amount of the exhaust gas also increases. Therefore, in the mixing tank 25, an aqueous solution having a urea concentration corresponding to the highest possible NOx concentration is manufactured, and based on the signal from the output sensor 7, the urea water has a urea concentration necessary for purification. The fourth pump 45 is driven to take in the dilution water. When the predetermined concentration is reached, the driving of the fourth pump 45 is stopped. When it is necessary to increase the concentration of urea water, the third pump 30 is driven to take in high-concentration urea water.

ＮＯｘの濃度と尿素水の濃度とは、ＮＯｘの僅かの濃度変化に対応して尿素濃度を敏感に調節する微調整方式とすることも可能であるが、エンジン１の出力範囲を例えば低出力・中出力・高出力のような複数のゾーンに分ける一方、尿素濃度も出力ゾーンに対応して低濃度・中濃度・高濃度のような複数の濃度エリアに分けておいて、出力ゾーンの変更に応じて濃度エリアを変えるというゾーン調節方式が現実的であるとも言える。なお、排気系には温度センサも設けており、排気ガスの温度が過剰に上昇した場合はブロワー１４から冷気が送られる。   The concentration of NOx and the concentration of urea water can be a fine adjustment system that adjusts the urea concentration sensitively in response to slight changes in the concentration of NOx. While dividing into multiple zones such as medium output and high output, urea concentration is also divided into multiple concentration areas such as low concentration, medium concentration and high concentration corresponding to the output zone to change the output zone It can be said that the zone adjustment method of changing the density area in accordance with this is realistic. The exhaust system is also provided with a temperature sensor, and cool air is sent from the blower 14 when the temperature of the exhaust gas rises excessively.

制御装置４１に設けたメモリーには、どの海域でどのような排気ガス規制が行われているかという情報（規制マップ）がデジタルデータとして記憶されている。この情報は地球全体の情報を網羅したものでもよいし、航海範囲が限定されている場合は当該範囲（例えば、太平洋のみや東経○○〜△△度の範囲）に限定されていてもよい。規制内容は変更されることがあるので、規制マップデータは更新可能であるのが好ましい。なお、規制マップ用メモリーはＣＤのような外部媒体方式でもよいし、ハードディスクのような内蔵方式でもよい。   In a memory provided in the control device 41, information (regulation map) indicating what kind of exhaust gas regulation is performed in which sea area is stored as digital data. This information may cover information on the entire earth, or may be limited to the range (for example, only the Pacific Ocean or the east longitude XX to ΔΔ degree range) when the navigation range is limited. Since the contents of regulation may be changed, it is preferable that the regulation map data can be updated. The restriction map memory may be an external medium type such as a CD or a built-in type such as a hard disk.

(4).制御の具体例
次に、図４の制御フローに基づいて、規制海域との関係における制御例を説明する。図４のフローは、規制対象海域から規制対象海域に入る場合を示している。まずシステムを立ち上げると、自船位置自動検出手段によって自船の位置が緯度と経度との二次元データとして特定される。次に、自船位置と規制マップとが照合（比較）されて、規制対象海域の外か内かが判断される。規制対象海域内である場合は使用燃料の確認等が判断されるが、本実施形態は規制対象海域外を前提にしているので説明は省略する。 (4). Specific Example of Control Next, based on the control flow of FIG. 4, an example of control in relation to the regulated sea area will be described. The flow of FIG. 4 shows a case where the regulated sea area is entered from the regulated sea area. First, when the system is started up, the position of the ship is specified as two-dimensional data of latitude and longitude by the ship position automatic detection means. Next, the own ship position and the restriction map are collated (compared) to determine whether they are outside or inside the restricted sea area. If it is within the regulated sea area, it is determined whether to check the fuel to be used. However, since this embodiment is premised on the outside of the regulated sea area, the description is omitted.

自船が規制対象海域外にある場合は、燃料が一般燃料が使用されているか否かと、排気ガスがバイパス排気管１６でなくて主排気管８を通過しているか否かと、尿素水の噴霧が行われているか否かが確認される。一般燃料が使用されているか否かは燃料切り換え弁６に設けたセンサからの信号によって判断され、排気ガスが主排気管８を通過しているか否かは排気切り換え弁１７の開閉動によって作動するセンサからの信号で判断され、尿素水の噴霧が行われているか否かは噴霧改変弁３２に設けたセンサからの信号によって判断される。 If the ship is outside regulated waters, and whether the fuel is generally fuel is used, and whether the exhaust gas is passing through the main exhaust pipe 8 without a bypass exhaust pipe 16, the aqueous urea It is confirmed whether or not spraying is being performed. Whether or not general fuel is used is determined by a signal from a sensor provided in the fuel switching valve 6, and whether or not the exhaust gas passes through the main exhaust pipe 8 is actuated by opening and closing the exhaust switching valve 17. It is judged by a signal from the sensor, and whether or not urea water is sprayed is judged by a signal from a sensor provided in the spray modification valve 32.

一般燃料が使用されていない場合、排気ガスが主排気管８を通過していない場合、尿素水が噴霧されていない場合は、それぞれ異常状態として警告がなされ、対処が済むまでシステムは停止する。一般燃料が使用されて浄化装置９も正常に作動してＮＯｘの除去が行われている場合は、自船位置と規制対象海域境界位置とが比較されて、規制対象海域までの到達距離が演算され、その距離が浄化システム切り換えに要する距離（正確には時間）として予め定められているターゲット距離の内か外かが判断される。ターゲット距離は、切り換えに必要な時間と航行速度とに基づいて定められる。ターゲット距離を航行速度に比例する変数に設定しておくとことも可能である（高速の場合は早く境界に到達するので、準備のためのターゲット距離は長くとっておく必要がある。）。   When the general fuel is not used, the exhaust gas does not pass through the main exhaust pipe 8, or the urea water is not sprayed, a warning is given as an abnormal state, respectively, and the system stops until the countermeasure is completed. When general fuel is used and the purification device 9 operates normally and NOx is removed, the ship's position is compared with the regulated sea area boundary position, and the reach distance to the regulated sea area is calculated. Then, it is determined whether the distance is within or outside a target distance that is predetermined as a distance (to be precise, time) required for switching the purification system. The target distance is determined based on the time required for switching and the navigation speed. It is also possible to set the target distance to a variable that is proportional to the navigation speed (the high speed will reach the boundary early, so the target distance for preparation needs to be long).

規制対象海域までの距離がターゲット距離よりも大きい場合は特段の措置はなされずにシステムは中断状態になり、所定時間が経過すると再びターゲット距離の内か外かが判断される。規制対象海域までの距離がターゲット距離よりも小さくなった場合は、燃料の切り換えや尿素水の噴霧停止切り換えの準備がなされる。準備としては、例えばアラームを発して、手作業が必要な行為については船員にその措置を取らせる。   When the distance to the regulated sea area is greater than the target distance, no special measures are taken and the system is suspended. When a predetermined time elapses, it is determined whether the target distance is inside or outside. When the distance to the regulated sea area becomes smaller than the target distance, preparations are made for fuel switching and urea water spray stop switching. As preparation, for example, an alarm is issued, and a sailor is taken to take an action that requires manual work.

切り換え準備処理から所定時間が経過したら、切り換え準備が完了したか否かが判断される。切り換え準備の完了は、例えば担当船員がボタン操作で信号を発することが行われる。所定時間の経過前に切り換え準備完了ボタンが押された場合は、切り換え準備完了か否かを判断するステップはパスして次に移行する。   When a predetermined time has elapsed from the switching preparation process, it is determined whether or not the switching preparation is completed. Completion of the switching preparation is performed, for example, when a crew member in charge issues a signal by operating a button. If the switch ready button is pressed before the predetermined time has elapsed, the step of determining whether the switch is ready is passed and the process proceeds to the next.

ターゲット距離への進入後は、規制対象海域までの距離は短い時間間隔又はリアルタイムで演算されており、切り換え到達位置（例えば規制対象海域と規制対象外海域との境界から１〜数海里前の位置）に到達すると、燃料の切り換え等の浄化装置の切り換えが自動的に行われる。   After entering the target distance, the distance to the regulated sea area is calculated in a short time interval or in real time, and the switching arrival position (for example, a position one to several nautical miles before the boundary between the regulated sea area and the non-regulated sea area) ), The purification device switching such as the fuel switching is automatically performed.

本実施形態では、燃料がＡ重油に切り替わると排気ガスはバイパス排気管１６に流れて尿素水の噴霧は停止するようなっている。もとより、燃料のみを切り換えて、排気ガスは主排気管８を通過させてＮＯｘの浄化を継続することも可能である。   In this embodiment, when the fuel is switched to heavy fuel oil A, the exhaust gas flows into the bypass exhaust pipe 16 and the spraying of urea water is stopped. Of course, it is also possible to continue the purification of NOx by switching only the fuel and allowing the exhaust gas to pass through the main exhaust pipe 8.

燃料の切り換え等のシステム変更が完了すると、燃料切り換え弁６に設けたセンサからの信号等により、切り換え終了が報告されて、システムは終了する。切り換え完了信号が受信されない場合は、どの位置にトラブルがあるかを明示した状態で警告が発せられ、手作業によってトラブルの原因が除去される。   When the system change such as fuel switching is completed, the end of switching is reported by a signal from a sensor provided in the fuel switching valve 6 and the system ends. When the switching completion signal is not received, a warning is issued in a state where the trouble is clearly indicated, and the cause of the trouble is removed manually.

以上の説明は規制対象外海域から規制対象海域に進入する場合の制御を示したが、規制対象海域から規制対象外海域に出る場合は、判断すべき事項が逆になるだけで基本的な流れは上記と同じである。また、上記の説明は規制対象海域に入る場合と規制対象海域から出る場合とでシステムを異にして説明したが、実際には、自船位置を特定したら、規制対象海域の内か外かが判断されて、その判断結果に基づいて大きくシステムを２つに枝分かれさせることるなると言える。   The above explanation showed the control when entering from the non-regulated sea area to the regulated sea area, but when going out from the regulated sea area to the non-regulated sea area, the basic flow is simply reversed. Is the same as above. In addition, the above explanation has been given for different systems depending on whether entering or leaving the regulated sea area, but in actuality, if the ship's position is specified, whether it is inside or outside the regulated sea area. It can be said that the system is largely branched into two based on the determination result.

(5).その他
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、どのような場面でどのような排気ガス対策に切り換えるかは、搭載している装置・設備や規制内容に基づいて変更できるのであり、例えば、粒子状物補集用の洗浄集塵装置を備えている場合は、規制対象海域への進入に合わせて洗浄集塵装置を稼働させることが可能である。触媒式浄化装置や洗浄集塵装置のように排気ガスに働きかける浄化装置を備えている場合、規制対象海域の内外で浄化能力を異ならせることも可能である。 (5). Others The present invention can be embodied in various ways other than the above embodiment. For example, what kind of exhaust gas measures to switch to in what scene can be changed based on the installed equipment / equipment and the contents of regulations. For example, a cleaning dust collector for collecting particulate matter can be used. When equipped, it is possible to operate the cleaning dust collector in accordance with the approach to the regulated sea area. If you have a purification device that act on good cormorants exhaust gas catalytic purifier or scrubbing device, it is also possible to vary the cleaning capacity in and out of the regulated area.

更に、３種類以上の燃料を搭載しておいて規制内容の強弱に応じてこれらを使い分けることや、複数種類の燃料を混合してエンジンに供給できる場合において規制対象海域への出入りに応じて混合割合を変更することも可能である。   Furthermore, when three or more types of fuel are installed, they can be used properly according to the level of regulation content, or when multiple types of fuel can be mixed and supplied to the engine, they are mixed according to the entry and exit of the regulated sea area. It is also possible to change the ratio.

本願発明の実施形態を示す模式的なブロック図である。It is a typical block diagram which shows embodiment of this invention. 排気切り換え弁の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of an exhaust gas switching valve. 航行中の船舶の概念図である。It is a conceptual diagram of the ship in navigation. 制御例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of control.

Ａ アンテナ
Ｂ 自船位置自動検出手段
１ エンジン
２ 発電機
３ 一般燃料タンク
４ 低硫黄燃料タンク
６ 燃料切り換え弁
８ 主排気管
９ 排気処理装置
１０ ＮＯｘ浄化用のＳＣＲ還元触媒
１１ スリップ触媒
１２ 消音器
１５ 尿素水の噴霧口
１６ バイパス排気管
１７ 排気切り換え弁
２５ 尿素水製造用の混合タンク
２６ 尿素水の濃度調整タンク
４１ 制御装置 A antenna B own ship position automatic detection means 1 engine 2 generator 3 general fuel tank 4 low sulfur fuel tank 6 fuel switching valve 8 main exhaust pipe 9 exhaust treatment device 10 SCR reduction catalyst 11 for NOx purification 11 slip catalyst 12 silencer 15 Urea water spray port 16 Bypass exhaust pipe 17 Exhaust gas switching valve 25 Mixing tank for urea water production 26 Urea water concentration adjusting tank 41 Control device

Claims (2)

排気ガスの浄化状態を切り換えできるエンジンと、現在地を自動的に特定できる自船位置自動検出手段とが搭載されており、
前記自船位置自動検出手段に基づいて、排気ガス規制対象海域の境界と自船との位置関係が特定され、前記特定された位置関係情報に基づいて、前記エンジンにおける排気ガスの浄化状態が規制に応じた状態に切り換えられ、
前記排気ガスの浄化状態の切り換えは、燃料の種類の切り換え、１種類又は複数種類の浄化装置のＯＮ・ＯＦＦ切り換え、複数種類の浄化装置を選択的に使用する切り換え、のうちのいずれか一つ又は複数であり、
前記自船位置自動検出手段は、衛星又は地上局若しくは両方から発信された電波に基づいて作動するものであり、排気ガスの浄化状態を切り換える制御装置に自船位置自動検出手段が組み込まれており、
一般燃料用タンクと低硫黄燃料用タンクとを併設している一方、前記エンジンの排気系は、還元剤添加方式のＮＯｘ浄化装置が接続された主排気管と、排気ガスを前記ＮＯｘ浄化装置に通過させることなく排出するバイパス排気管とを有しており、一般燃料を使用している状態ではバイパス排気管は閉じていてＮＯｘ浄化装置に還元剤が添加されており、低硫黄燃料を使用している状態では排気ガスはバイパス排気管を流れてＮＯｘ浄化装置に添加剤は添加されない、というように制御されている、
船舶におけるエンジンの排気ガス浄化システム。 It is equipped with an engine that can switch the exhaust gas purification state and own ship position automatic detection means that can automatically identify the current location,
Based on the own ship position automatic detection means, the positional relationship between the boundary of the exhaust gas regulation target sea area and the own ship is identified, and the exhaust gas purification state in the engine is regulated based on the identified positional relationship information. It is switched to the state in accordance with the,
The exhaust gas purification state is switched by any one of fuel type switching, one or more types of purification device ON / OFF switching, and multiple types of purification device switching selectively. Or multiple
The own ship position automatic detection means operates based on radio waves transmitted from a satellite or a ground station or both, and the own ship position automatic detection means is incorporated in a control device for switching the purification state of exhaust gas. ,
While a general fuel tank and a low-sulfur fuel tank are provided, the engine exhaust system includes a main exhaust pipe to which a reducing agent addition type NOx purification device is connected, and exhaust gas to the NOx purification device. It has a bypass exhaust pipe that discharges without passing through, and when using general fuel, the bypass exhaust pipe is closed and a reducing agent is added to the NOx purification device, and low sulfur fuel is used. The exhaust gas is controlled to flow through the bypass exhaust pipe and no additive is added to the NOx purification device.
Engine exhaust gas purification system for ships. 前記自船位置自動検出手段からの情報に基づいてエンジンにおける排気ガスの浄化状態を切り換える制御手段を有しており、前記制御手段には更に、どの海域でどのような排気ガス規制が成されているかという規制海域情報が記憶されており、前記自船位置自動検出手段で検出された位置情報の規制海域情報との比較によって規制海域の境界までの距離を演算し、境界までの距離又は航行時間の目標値を定めて切り換えの準備状態と成す、というように制御される、
請求項１に記載した船舶におけるエンジンの排気ガス浄化システム。 It has control means for switching the purification state of exhaust gas in the engine based on information from the own ship position automatic detection means, and the control means further includes what exhaust gas regulations in which sea area. Regulated sea area information is stored, and the distance to the boundary of the regulated sea area is calculated by comparing the position information detected by the own ship position automatic detection means with the regulated sea area information, and the distance to the boundary or the navigation time It is controlled so that the target value of
The exhaust gas purification system of the engine in the ship described in Claim 1.
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