特許 6652685 水リードスルーモジュールおよび船舶の船体に水リードスルーモジュールを配置する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6652685

(24)【登録日】2020年1月27日

(45)【発行日】2020年2月26日

(54)【発明の名称】水リードスルーモジュールおよび船舶の船体に水リードスルーモジュールを配置する方法

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/04 20060101AFI20200217BHJP

   B63H 21/32 20060101ALI20200217BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/04 Z

   B63H21/32 Z

【請求項の数】9

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2019-530545(P2019-530545)

(86)(22)【出願日】2018年4月9日

(65)【公表番号】特表2019-526747(P2019-526747A)

(43)【公表日】2019年9月19日

(86)【国際出願番号】EP2018058959

(87)【国際公開番号】WO2019007559

(87)【国際公開日】20190110

【審査請求日】2019年2月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】503129903

【氏名又は名称】ワルトシラ フィンランド オサケユキチュア

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】カラネン，ペーテル

(72)【発明者】

【氏名】ハッキネン，エサ

【審査官】 楠永 吉孝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１８−１４０７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公開第２４６９３２０（ＧＢ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５１１４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５２７５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１０４４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭５１−００３１３９（ＪＰ，Ｙ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／０４

Ｂ６３Ｂ １３／００

Ｂ６３Ｈ ２１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

船舶の船体を通って海に排気ガス洗浄水を放出するための水リードスルーモジュールであって、
− 第１の端部および第２の端部を有するフローチューブであって、前記フローチューブは第１グレードの鋼製であり、
・ 前記フローチューブの前記第１の端部の取り付けフランジ部と、
・ 外周部を有する前記フローチューブの前記第２の端部から半径方向外側に延びる前記フローチューブの前記第２の端部の出口フランジ部と、を有する、
フローチューブと、
− 第２グレードの鋼製の平面状移行プレートであって、前記移行プレートは、外周部を有するとともに前記移行プレートの内周部を画定する開口部を有し、前記移行プレートの前記内周部は前記出口フランジ部の外周部と一致し、前記移行プレートは、前記フローチューブの前記出口フランジ部と軸方向に同一平面上に配置され、かつ前記フローチューブの前記出口フランジ部に強固に接続されている、平面状移行プレートと、
を有する、
水リードスルーモジュール。

【請求項2】

前記第１グレードの鋼および前記第２グレードの鋼は、前記第１グレードの鋼の耐食性が前記第２グレードの鋼の耐食性よりも高いように選択される、
請求項１に記載の水リードスルーモジュール。

【請求項3】

前記フローチューブは、ＥＮ １．４５４７に定められているような高合金オーステナイト系ステンレス鋼製である、
請求項１に記載の水リードスルーモジュール。

【請求項4】

前記移行プレートは、ＤＮＶオフショア規格に準拠したグレードＡ鋼製である、
請求項１に記載の水リードスルーモジュール。

【請求項5】

シールされたハウジングが、前記フローチューブの壁から前記移行プレートまで延びる前記フローチューブの周りに配置されている、
請求項１に記載の水リードスルーモジュール。

【請求項6】

前記フローチューブは、前記取り付けフランジ部と前記出口フランジ部との間に中間フランジ部を有し、環状ハウジングが、前記中間フランジ部と前記移行プレートとの間に延びる前記フローチューブの周りに配置されている、
請求項３に記載の水リードスルーモジュール。

【請求項7】

シールされたハウジングが漏れ検出器を備える、
請求項２に記載の水リードスルーモジュール。

【請求項8】

前記出口フランジ部は、前記フローチューブの直径の少なくとも５０％である距離だけ前記フローチューブから半径方向外側に延びる、
請求項１に記載の水リードスルーモジュール。

【請求項9】

船舶の船体に水リードスルーを配置する方法であって：
− 第１の端部と第２の端部とを有する第１グレードの鋼のフローチューブを提供するステップであって、前記フローチューブは、前記フローチューブの第１の端部の取り付けフランジ部と、外周部を有する前記フローチューブの第２の端部から半径方向外側に延びる前記フローチューブの前記第２の端部の出口フランジ部とを備える、ステップと、
− 外周部を有する第２グレードの平面状移行プレートを提供し、前記移行プレートの内周部が前記出口フランジ部の外周部と一致するように、前記移行プレートの前記内周部を画定する開口部を前記移行プレートに配置するステップと、
− 前記移行プレートを前記フローチューブの前記出口フランジ部と軸方向に同一平面上に配置し、溶接によって前記フローチューブの前記出口フランジ部に堅固に接続するステップと、
− 前記移行プレートの前記外周部に一致する開口部を前記船舶の前記船体に設け、前記船舶の前記船体の前記開口部に前記移行プレートを強固に接続するステップと、
を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前段部による水リードスルーモジュールに関する。本発明はまた、船舶の船体に水リードスルーモジュールを配置する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃ピストンエンジンからの排気ガスを洗浄する（scrubbing）ためのスクラバー（Scrubber）ユニットが、ある程度まで船舶で使用されてきた。このようなスクラバーでは、排気ガスがスクラバーユニットに導入され、ここでアルカリ洗浄液のような洗浄媒体（scrubbing medium）が排気ガス中に噴霧され、それによってアルカリ成分が排気ガスの酸性成分と反応する。洗浄媒体は、いわゆるプロセスタンクから供給されることがある。洗浄媒体は、排気ガス流からＳＯ_２、熱および他の成分を吸収する。例えば、より厳しい環境規制に起因して、いわゆる二段または多段スクラバーユニットが開発されてきた。このようなスクラバーユニットでは、洗浄媒体が２段階または数段階で排気ガス流中に噴霧される。

【0003】

そのようなスクラバーの例として、特許文献１が参照される。特許文献１は、大型過給内燃エンジン、特にディーゼルエンジンの排気ガスを、エンジンからの排気ガスが、少なくとも主に水で洗浄および冷却されるように、排気ガススクラバーへと導かれるシステムにおいて処理するための方法および装置を開示している。排気ガスは、排気ガス中の水蒸気を凝縮させて清浄な水を回収するために排気ガススクラバー内で冷却され、このように回収された水はエンジンの吸気に供給される。排気ガススクラバーでは、排気ガスの冷却は、連続して用意される洗浄段階と冷却段階の少なくとも２つの段階で達成される。特許文献１は、そのシステムを備えたエンジンが船舶または水中に配置された他の構造物に配置される場合、海水が熱交換器の冷却液として、同様に洗浄水として有利に使用できることを示唆する。

【0004】

特許文献２は、第１のスクラバーユニットおよび第２のスクラバーユニットと、第１のスクラバーユニット内の排気ガス入口と、第２のスクラバーユニット内の排気ガス出口と、第１のスクラバーユニットを第２のスクラバーユニットに接続する第２の導管部と、第１の洗浄媒体回路と、第２の洗浄媒体回路とを含む、船舶内の排気ガスを水性溶液で処理するためのスクラバーシステムを開示する。第１の洗浄媒体回路は、船舶の喫水線の下の船舶の船体の外側への第１の接続部を有する洗浄溶液の供給源を備え、第２の洗浄媒体回路は、船の新鮮な水の供給源を有する洗浄溶液の供給源を備える。

【0005】

海洋設備では、洗浄媒体は淡水または海水、すなわち船舶が浮遊している水であり得る。淡水が使用される場合、それは典型的には再循環されるので、同じ水が再利用されることができ、そしてブリードオフ（bleed-off）と呼ばれる再循環された淡水のごく一部が主流から迂回され、洗浄のための処理プラントに送られ、船外に排出される。使用された水は、一定量の新しい補充用の淡水（topping-up fresh water）で補われる。海水の場合、使用された全ての水は典型的には処理プラントに導かれ、典型的にはいかなる再循環も行われることなく船外に放出される。

【0006】

船舶において適切な洗浄効果を得るために必要とされる海水流の量はかなりのものであり、水はある程度腐食性である可能性があり、したがって船体を通した船舶からの水の放出は問題がある。

【0007】

本発明の目的は、船舶の船体を通って排気ガス洗浄水を海に放出するための水リードスルーモジュールを提供することであり、その中で耐腐食性および安全な操作が従来技術の解決法と比較してかなり改善される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】国際公開第２００７／０４５７２１号

【特許文献2】国際公開第２０１２１１３９７７号

【発明の概要】

【0009】

本発明の目的は、独立請求項に開示されているように実質的に達成することができ、他の請求項は、本発明の異なる実施形態のより詳細を説明する。

【0010】

本発明の一実施形態によれば、船舶の船体を通って海に水を放出するための水リードスルーモジュールは：
− 第１の端部および第２の端部を有するフローチューブであって、フローチューブは第１グレードの鋼製であり、
・ そこにバルブを取り付けるためのフローチューブの第１の端部のフランジ部と、
・ 外周部を有するフローチューブの第２の端部から半径方向外側に延びるフローチューブの第２の端部の出口フランジ部と、を有する、
フローチューブと、
− 第２グレードの平面状移行プレートであって、外周部を有し、平面内で移行プレートの内周部を画定する開口部を有し、移行プレートの内周部は出口フランジ部の外周部と一致し、移行プレートは、フローチューブの出口フランジ部と軸方向に同一平面上に配置され、かつフローチューブの出口フランジ部に溶接によって強固に接続されている、平面状移行プレートと、
を有する。

【0011】

本発明の一実施形態によれば、第１グレードの鋼および第２グレードの鋼は、第１グレードの鋼の耐食性が第２グレードの鋼の耐食性よりも高いように選択される。

【0012】

本発明の一実施形態によれば、第１グレードの鋼は、ＥＮ １．４５４７に定められているような高合金オーステナイト系ステンレス鋼である。

【0013】

本発明の一実施形態によれば、第２グレードの鋼は、ＤＮＶ（Det Norske Veritas）オフショア規格（off-shore standards）に準拠したグレードＡ鋼である。

【0014】

本発明の一実施形態によれば、第１グレードの鋼は、超二相（super duplex）である。

【0015】

本発明の一実施形態によれば、第１グレードの鋼は、ＥＮ １．４５４７に定められているような高合金オーステナイト系ステンレス鋼であり、第２グレードの鋼は、ＤＮＶ（Det Norske Veritas）オフショア規格に準拠したグレードＡ鋼である。

【0016】

本発明の一実施形態によれば、第１グレードの鋼は、ＥＮ １．４５４７に定められているような高合金オーステナイト系ステンレス鋼であり、第２グレードの鋼は二相鋼（duplex steel）である。

【0017】

本発明の一実施形態によれば、シールされたハウジングが、フローチューブの壁から移行プレートまで延びるフローチューブの周りに配置されている。

【0018】

本発明の一実施形態によれば、フローチューブは、取り付けフランジ部と出口フランジ部との間に中間フランジ部を有し、環状ハウジングが、中間フランジ部と移行プレートとの間に延びるフローチューブの周りに配置される。

【0019】

本発明の一実施形態によれば、シールされたハウジングは漏れ検出器を備える。

【0020】

本発明の一実施形態によれば、出口フランジ部は、フローチューブの直径Ｄｔの少なくとも５０％である距離Ｄだけフローチューブから半径方向外向きに延びる。

【0021】

本発明の一実施形態によれば、移行プレートは、互いに強固に接合された２つの別々の鋼製部品でできている。移行プレートの前記２つの別々の部分は、両方とも第２グレードの鋼である異なる材料で作られている。半径方向内側部分は出口フランジ部分の外周部に溶接され、第２の外側部分は移行プレートの内側部分の外周部に溶接されている。内側部分は二相鋼製であることができ、第２の部分はＤＮＶオフショア規格に準拠したグレードＡの鋼製であることができる。

【0022】

船舶の船体に水リードスルーを配置する方法であって：
− 第１の端部と第２の端部とを有する第１グレードの鋼のフローチューブを提供するステップであって、フローチューブは、フローチューブの第１の端部の取り付けフランジ部と、外周部を有するフローチューブの第２の端部から半径方向外側に延びるフローチューブの第２の端部の出口フランジ部とを備える、ステップと、
− 外周部を有する第２グレードの鋼製の平面状移行プレートを提供し、移行プレートの内周部が出口フランジ部の外周部と一致するように、移行プレートの内周部を画定する開口部を移行プレートに配置するステップと、
− 移行プレートをフローチューブの出口フランジ部と軸方向に同一平面上に配置し、溶接によってフローチューブの出口フランジ部に堅固に接続するステップと、
− 移行プレートの外周部に一致する開口部を船舶の船体に設け、溶接によって船舶の船体の開口部に移行プレートを強固に接続するステップと、
を含む。

【0023】

本特許出願に提示された本発明の例示的な実施形態は、添付の特許請求の範囲の適用可能性に制限をもたらすと解釈されるべきではない。「有する、含む」という動詞は、この特許出願では、記載されていない特徴の存在も排除しないオープンな限定として使用されている。従属請求項に記載されている特徴は、他に明示的に述べられていない限り、互いに自由に組み合わせることができる。本発明の特徴として考えられる新規な特徴は、特に添付の特許請求の範囲に記載されている。

【図面の簡単な説明】

【0024】

以下において、本発明は、添付の例示的な概略図を参照して説明される。

【0025】

【図1】本発明の実施形態による水リードスルーモジュールを示す。

【図2】本発明の別の実施形態による水リードスルーモジュールを示す。

【図3】本発明の実施形態による水リードスルーモジュールを備えた船舶の排気ガススクラバーを示す。

【発明を実施するための形態】

【0026】

図１は、船舶の船体１２を通って排気ガス洗浄水を海に放出するためのリードスルーモジュール１０を概略的に示す。水リードスルーモジュール１０は、４つの異なる図によって図１に示されている。図１ａは船体１２の外側から見た正面図であり、図１ｂは側面図であり、図１ｄは船体の内側の後方図であり、図１ｃは上面図である。リードスルーモジュール１０は、船に設置された排気ガススクラバーから排出される洗浄水のための水中出口（submerged outlet）として機能することを特に意図している。以下の説明では、簡単のため、水リードスルーモジュール１０はモジュール１０と称される。

【0027】

モジュール１０は、第１の端部１４．１と第２の端部１４．２と長手方向中心軸１６とを有するフローチューブ１４を有する。船の排気ガススクラバーの腐食性の放出水に対処するために、フローチューブは、耐食鋼製である。

【0028】

フローチューブ１４は、スクラバーからフローチューブへの放出チャネルとバルブとを取り付けるためのフローチューブ１４の第１の端部１４．１にある取り付けフランジ部１８、およびフローチューブ１４の第２の端部１４．２にある出口フランジ部２０を有する。出口フランジ部２０は、フローチューブ１４の第２の端部１４．２から半径方向外側に延びるように構成されている。出口フランジは外周部を有し、これは有利には円形である。一般に、チューブ１４およびフランジ部１８、２０に使用される鋼は、第１グレードの鋼（first grade steel）と呼ばれる。

【0029】

このような第１グレードの鋼の好ましい例としては、高合金オーステナイト鋼および二相（またはオーステナイト−フェライト）鋼がある。高合金オーステナイト系ステンレス鋼の例としては、重量パーセントの化学組成Ｃ ０．０１／Ｎ ０．２０／Ｃｒ ２０／Ｎｉ １８／Ｍｏ ６．１／その他Ｃｕを有するＥＮ １．４５４７に定められた鋼であり得る。二相鋼の例としては、重量パーセントの化学組成Ｃ ０．０３／Ｎ ０．２２／Ｃｒ ２１．５／Ｎｉ １．５／Ｍｏ ０．３／その他５Ｍｎ Ｃｕを有するＥＮ １．４１６２に定められた鋼であり得る。

【0030】

耐腐食性の指標として、耐孔食性等価数（Pitting Resistant Equivalent number）ＰＲＥＮを使用することができる。ＰＲＥＮ値は、次の式を使用して計算される：ＰＲＥＮ＝１×％Ｃｒ＋３．３×％Ｍｏ＋１６×％Ｎ、ただし、例外として、モリブデン含有量が１．５％以上のステンレス鋼は、ＰＲＥＮ値が合金中のタングステン［Ｗ］を考慮に入れ、式：ＰＲＥＮ＝１・％Ｃｒ＋３．３（％Ｍｏ＋０．５・％Ｗ）＋１６・％Ｎで定義される。ＰＲＥ値が高いほど、鋼の耐食性は高くなる。有利には、第１グレードの鋼の耐孔食性等価数は４０以上であり、第２グレードの鋼の耐孔食相当数は４０未満である。

【0031】

さらに、モジュール１０は、外周部２２’を有するとともに移行プレートの内周部２２”を画定する開口部２３を備える平面状移行プレート２２を有する。移行プレートの内周部２２”は、出口フランジ部２０の外周部２０’と一致し、それらの周部は互いに突き合わされる。移行プレート２２は、出口フランジ部２０と軸方向に面一（同一平面上）に配置され、かつ溶接によってフローチューブ１４の出口フランジ部２０に強固に接続されている。移行プレート２２は、船舶の船体１２に使用される鋼と同等の通常鋼製である。

【0032】

モジュール１０は、フローチューブ１４、取り付けフランジ部１８および出口フランジ部２０、ならびに出口フランジ部２０に溶接された移行プレート２２を有するように製造工場で事前に製造されることができる。モジュールが船舶の船体１２に組み付けられるとき、モジュール１０の周囲寸法に対応する孔が船体１２に作られ、モジュールは、移行プレート２２の外周部２２’であるその周辺部で船体に溶接される。フローチューブ１４は、オプションで船体１２に取り付けられた補強材２６を利用して、いくつかの適切に配置された支持ブラケット２４によって支持されている。

【0033】

図２は、図１の実施形態の特徴に加えていくつかの追加の特徴を含む、本発明の別の実施形態による水リードスルーモジュール１０を概略的に示す。水リードスルーモジュール１０は、４つの異なる図として図に示されている。図２ａは船体１２の外側の正面図であり、図２ｂは側面図であり、図２ｄは船体の内側の後ろ側の図であり、図２ｃは上面図である。図１の実施形態のように、リードスルーモジュールは、船舶に設置された排気ガススクラバーから放出される洗浄水のための水中出口として機能することを特に意図している。以下の説明では、水リードスルーモジュール１０は簡単にするためにモジュールと称される。

【0034】

モジュール１０は、第１の端部１４．１と第２の端部１４．２と、スクラバーからフローチューブへの放出チャネルとバルブとを取り付けるためのフローチューブ１４の第１の端部１４．１にある取り付けフランジ部１８と、フローチューブ１４の第２の端部１４．２にある出口フランジ部２０とを有するフローチューブ１４を有する。出口フランジ部２０は、フローチューブ１４の第２の端部１４．２から半径方向外側に延びるように構成されている。出口フランジは、外周部を有し、これは有利には円形である。

【0035】

さらに、モジュール１０は、外周部２２’を有するとともに移行プレートの内周部２２”を画定する開口部２３を備える平面状移行プレート２２を有する。移行プレートの内周部２２”は、出口フランジ部２０の外周部２０’と一致し、それらの周縁は互いに突き合わされる。移行プレート２２は、出口フランジ部２０と軸方向に面一に配置され、かつ溶接によってフローチューブ１４の出口フランジ部２０に強固に接続されている。

【0036】

モジュールはさらに、フローチューブ１４の周りに環状に配置されたシールハウジング２８を有する。ハウジングは、フローチューブ１４の外壁からその端部の間で移行プレート２２まで延びる。このようにして、出口フランジ部２０と移行プレート２２との間の溶接接合部は、ハウジング２８によって囲まれている。ハウジングは、符号２８’で示される円錐形の破線で示されるように異なる形状であってもよいが、図２ではフローチューブは、取り付けフランジ部１８と出口フランジ部２０との間に中間フランジ部を有し、環状ハウジング２８は、中間フランジ部２１と移行プレート２２との間に延びるフローチューブ１４の周りに配置されている。

【0037】

図２ｃおよび２ｄに示されるように、シールハウジングは漏れ検出器３０を備えている。漏れ検出器は、実際には、フロートレベル測定装置、警報フロートまたは圧力センサーとして実現されることができる。出口フランジ部２０と移行プレート２２との間の溶接接合部が破損して漏れる場合、漏れは、ハウジング２８に入る水によるハウジング内の圧力の上昇によって検出されることができる。フロートは、ハウジング内の水面の上昇を示す。

【0038】

図２の図２Ｃを参照すると、出口フランジ部２０は、フローチューブの直径Ｄｔの少なくとも５０％である距離Ｄだけフローチューブから半径方向外側に延びている。

【0039】

モジュール１０は、フローチューブ１４、取り付けフランジ部１８および出口フランジ部２０、ならびに移行プレート２２およびハウジング２８を有するように製造工場で事前に製造されることができる。

【0040】

本発明による水リードスルーモジュール１０は、第１端部と第２端部と長手方向中心軸とを有する高合金オーステナイト系ステンレス鋼のフローチューブ１４を提供するステップであって、フローチューブは、それにバルブを取り付けるためのフローチューブの第１の端部にある取り付けフランジ部１８と、外周部２０’を有するフローチューブの第２の端部から半径方向外側に延びるフローチューブの第２の端部にある出口フランジ部２０とを備える、ステップと、外周部２２’を有する平坦な移行プレート２２を設け、移行プレートの内周部２２”が出口フランジ部２０の外周部２０’に一致するように、移行プレート２２の内周部２２”を画定する開口部２３を移行プレート２２に配置するステップと、移行プレート２２をフローチューブ１の出口フランジ部２０と軸方向に同一平面上に配置、溶接によって移行プレート２２をフローチューブ１の出口フランジ部２０に強固に接続するステップと、移行プレート２２の外周部２２’に一致する開口部を船舶の船体１２に設け、移行プレートを船舶の船体の開口部に溶接によって強固に接続するステップと、によって製造される。

【0041】

モジュールがドックヤードで船舶の船体１２に組み付けられるとき、モジュール１０の周囲寸法に対応する孔が船体１２に作られ、モジュールはその周囲で船体に溶接され、この周囲は移行プレート２２の外周部２２’である。フローチューブ１４は、オプションで船体１２に取り付けられる補強材２６を利用して、いくつかの適切に配置された支持ブラケット２４によって支持されている。

【0042】

図３は、船体１２を有する船舶１００を概略的に示す。船舶は、エンジンから船舶１００の外側に延びる排気ガスチャネル１０４を備えた少なくとも１つの内燃エンジン（機関）１０２を含む。船舶はさらに排気ガスを浄化するように構成された排気ガススクラバー１０６を有する。排気ガススクラバーは、海水を排気ガス流中に噴霧するように構成された海水導入システム１０８を有する。排気ガススクラバーは、船体１２内でスクラバー１０６から図１または図２のうちの１つに記載されているようなリードスルー１０まで延びる洗浄水放出システム１１０を有する。リードスルー１０は、船舶は海上にあるとき、水面１１２の下にある。

【0043】

図面では、船体１２、移行プレート２２、チューブ１４、およびそのフランジ部は、例示目的のためだけに異なる線の太さで示されていることが留意されるべきである。

【0044】

本発明は、現時点で最も好ましい実施形態であると考えられるものに関連して例として本明細書に記載されているが、本発明は開示された実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲に定義されるように、本発明の範囲内に含まれるその特徴、および他のいくつかの応用の様々な組み合わせまたは修正を網羅することが意図されることが理解されるべきである。そのような組み合わせが技術的に実現可能である場合、上記の任意の実施形態に関連して述べられた詳細は、他の実施形態と関連して使用されてもよい。

【図1】

【図2】

【図3】