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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024094912
(43)【公開日】2024-07-10
(54)【発明の名称】排ガス脱硝装置
(51)【国際特許分類】
B63H 21/32 20060101AFI20240703BHJP
F01N 3/08 20060101ALI20240703BHJP
F02B 3/06 20060101ALI20240703BHJP
B63H 21/38 20060101ALI20240703BHJP
B63B 25/16 20060101ALI20240703BHJP
B63H 21/14 20060101ALI20240703BHJP
【ＦＩ】
B63H21/32 Z
F01N3/08 B
F02B3/06 B
B63H21/38 B
B63B25/16 A
B63H21/38 C
B63H21/14
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022211831
(22)【出願日】2022-12-28
(71)【出願人】
【識別番号】303047034
【氏名又は名称】株式会社ジャパンエンジンコーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中川 貴裕
【テーマコード（参考）】
3G023
3G091
【Ｆターム（参考）】
3G023AA05
3G023AC06
3G091AA04
3G091AA15
3G091AA18
3G091AA21
3G091AB05
3G091BA14
3G091CA01
3G091CA17
3G091DB10
3G091EA17
3G091EA22
3G091FB02
(57)【要約】
【課題】装置規模を小型化することができる排ガス脱硝装置を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様である排ガス脱硝装置は、舶用ディーゼルエンジンの燃焼室に燃料として噴射されるアンモニアを収容したアンモニア供給源と連通し、前記アンモニア供給源からのアンモニアを流通させる供給管と、前記舶用ディーゼルエンジンから排出された排ガスと、前記供給管から供給されたアンモニアとを混合する混合器と、前記アンモニアが混合された前記排ガスを脱硝する反応器と、前記混合器に供給されるアンモニアの流量を調整する流量調整弁と、前記流量調整弁によって調整されたアンモニアの流量を検出する流量センサと、前記舶用ディーゼルエンジンのエンジン負荷と前記流量センサによる前記アンモニアの流量検出値とをもとに、前記流量調整弁の開度を制御する制御部と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の一態様である排ガス脱硝装置は、舶用ディーゼルエンジンの燃焼室に燃料として噴射されるアンモニアを収容したアンモニア供給源と連通し、前記アンモニア供給源からのアンモニアを流通させる供給管と、前記舶用ディーゼルエンジンから排出された排ガスと、前記供給管から供給されたアンモニアとを混合する混合器と、前記アンモニアが混合された前記排ガスを脱硝する反応器と、前記混合器に供給されるアンモニアの流量を調整する流量調整弁と、前記流量調整弁によって調整されたアンモニアの流量を検出する流量センサと、前記舶用ディーゼルエンジンのエンジン負荷と前記流量センサによる前記アンモニアの流量検出値とをもとに、前記流量調整弁の開度を制御する制御部と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
舶用ディーゼルエンジンの燃焼室に燃料として噴射されるアンモニアを収容したアンモニア供給源と連通し、前記アンモニア供給源からのアンモニアを流通させる供給管と、
前記舶用ディーゼルエンジンから排出された排ガスと、前記供給管から供給されたアンモニアとを混合する混合器と、
前記アンモニアが混合された前記排ガスを脱硝する反応器と、
前記混合器に供給されるアンモニアの流量を調整する流量調整弁と、
前記流量調整弁によって調整されたアンモニアの流量を検出する流量センサと、
前記舶用ディーゼルエンジンのエンジン負荷と前記流量センサによる前記アンモニアの流量検出値とをもとに、前記流量調整弁の開度を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする排ガス脱硝装置。
前記舶用ディーゼルエンジンから排出された排ガスと、前記供給管から供給されたアンモニアとを混合する混合器と、
前記アンモニアが混合された前記排ガスを脱硝する反応器と、
前記混合器に供給されるアンモニアの流量を調整する流量調整弁と、
前記流量調整弁によって調整されたアンモニアの流量を検出する流量センサと、
前記舶用ディーゼルエンジンのエンジン負荷と前記流量センサによる前記アンモニアの流量検出値とをもとに、前記流量調整弁の開度を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする排ガス脱硝装置。
【請求項2】
前記供給管は、前記舶用ディーゼルエンジンのシリンダに設けられた燃料噴射弁を介して前記燃焼室に燃料としてアンモニアを噴射するためのアンモニア燃料ポンプを有する燃料噴射系統から分岐する、
ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス脱硝装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス脱硝装置。
【請求項3】
前記舶用ディーゼルエンジンのエンジン回転数およびエンジン負荷をもとに、前記舶用ディーゼルエンジンの１燃焼サイクル当りに前記燃焼室に燃料として噴射されるアンモニアの噴射量と、前記排ガスの脱硝に必要なアンモニアの供給量とを算出し、前記噴射量と前記供給量との合計量分のアンモニアを吐出するように、前記アンモニア燃料ポンプを制御する制御部をさらに備え、
前記供給管は、前記アンモニア燃料ポンプと前記燃料噴射弁とを連通する連通管から分岐する、
ことを特徴とする請求項２に記載の排ガス脱硝装置。
前記供給管は、前記アンモニア燃料ポンプと前記燃料噴射弁とを連通する連通管から分岐する、
ことを特徴とする請求項２に記載の排ガス脱硝装置。
【請求項4】
前記流量調整弁は、前記アンモニア燃料ポンプと前記燃料噴射弁とを連通する連通管から前記供給管を分岐させるように設けられ、
前記制御部は、前記舶用ディーゼルエンジンのエンジン回転数およびエンジン負荷をもとに、前記舶用ディーゼルエンジンの１燃焼サイクル当りに前記燃焼室に燃料として噴射されるアンモニアの噴射量と、前記排ガスの脱硝に必要なアンモニアの供給量とを算出し、前記噴射量と前記供給量との合計量分のアンモニアを吐出するように、前記アンモニア燃料ポンプを制御する、
ことを特徴とする請求項２に記載の排ガス脱硝装置。
前記制御部は、前記舶用ディーゼルエンジンのエンジン回転数およびエンジン負荷をもとに、前記舶用ディーゼルエンジンの１燃焼サイクル当りに前記燃焼室に燃料として噴射されるアンモニアの噴射量と、前記排ガスの脱硝に必要なアンモニアの供給量とを算出し、前記噴射量と前記供給量との合計量分のアンモニアを吐出するように、前記アンモニア燃料ポンプを制御する、
ことを特徴とする請求項２に記載の排ガス脱硝装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記エンジン負荷と前記アンモニアの流量検出値とをもとに、前記流量調整弁の前記供給管側の開度を制御し、前記噴射量に応じて前記流量調整弁の前記燃料噴射弁側の開度を制御する、
ことを特徴とする請求項４に記載の排ガス脱硝装置。
ことを特徴とする請求項４に記載の排ガス脱硝装置。
【請求項6】
前記供給管内のアンモニアを加熱する加熱部と、
前記加熱部による加熱後のアンモニアの温度を検出する温度センサと、
を備え、
前記加熱部は、前記温度センサによるアンモニアの温度検出値が所定の基準温度以上となるように、前記供給管内のアンモニアを加熱する、
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の排ガス脱硝装置。
前記加熱部による加熱後のアンモニアの温度を検出する温度センサと、
を備え、
前記加熱部は、前記温度センサによるアンモニアの温度検出値が所定の基準温度以上となるように、前記供給管内のアンモニアを加熱する、
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の排ガス脱硝装置。
【請求項7】
前記反応器による脱硝後の前記排ガスに含まれるガス成分量を検出する排ガスセンサをさらに備え、
前記排ガスの脱硝に必要なアンモニアの供給量は、前記排ガスセンサによる前記ガス成分量の検出値をもとに補正される、
ことを特徴とする請求項３～５のいずれか一つに記載の排ガス脱硝装置。
前記排ガスの脱硝に必要なアンモニアの供給量は、前記排ガスセンサによる前記ガス成分量の検出値をもとに補正される、
ことを特徴とする請求項３～５のいずれか一つに記載の排ガス脱硝装置。
【請求項8】
前記アンモニア供給源に収容されたアンモニアの圧力は、前記流量調整弁によって調整された流量のアンモニアを前記混合器に供給するに必要な圧力以上である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス脱硝装置。
ことを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス脱硝装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、舶用ディーゼルエンジンに適用される排ガス脱硝装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、船舶の分野においては、舶用ディーゼルエンジンから排出される排ガス中の窒素酸化物を低減する（すなわち排ガスを脱硝する）排ガス脱硝装置が提案されている。一般に、舶用ディーゼルエンジンは、重油または軽油等の化石燃料をシリンダ内の燃焼室に噴射して燃焼させ、これによる燃焼エネルギーを利用して駆動する。排ガス脱硝装置は、尿素水やアンモニア水等の還元剤と舶用ディーゼルエンジンから排出された排ガスとを混合し、排ガス中の窒素酸化物の還元反応により、排ガスを脱硝する。
【0003】
このような排ガス脱硝装置には、還元剤を収容する還元剤タンクをはじめ、還元剤タンクから配管内へ還元剤を圧送する還元剤ポンプ、排ガス中に還元剤を噴霧して混合する混合器、および排ガス中の窒素酸化物を還元反応によって除去する反応器等の設備が必要になる。また、排ガス脱硝装置には、排ガス中に噴霧する還元剤の流量を、舶用ディーゼルエンジンの回転数または負荷等の情報に応じて調整するドージングユニットが設けられている。
【0004】
なお、排ガスを脱硝するための従来技術としては、例えば、舶用ディーゼルエンジンのシリンダ内に噴射した化石燃料の燃焼後期において、このシリンダ内にアンモニア発生物質を噴射し、化石燃料の燃焼によって生成された窒素酸化物を、当該アンモニア発生物質との反応によって窒素と水とに分解するものが開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平３－１９４１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
近年、船舶の分野においては、舶用ディーゼルエンジンから排出される温室効果ガス（ＧＨＧ：Greenhouse Gas）の排出量を削減する手法の１つとして、アンモニア混焼技術を採用した舶用ディーゼルエンジン（アンモニア燃焼エンジン）が検討されている。アンモニア混焼技術は、舶用燃料として採用されている従来の化石燃料と、燃焼しても二酸化炭素（ＧＨＧの１つ）が発生しない燃料としてのアンモニアとを、舶用ディーゼルエンジンの燃焼室に噴射して一緒に燃焼させるものである。これにより、舶用ディーゼルエンジンからの排ガスに含まれる二酸化炭素の含有量（すなわち二酸化炭素の排出量）を削減することができる。
【0007】
このようなアンモニア混焼技術を採用した舶用ディーゼルエンジンを船舶内に搭載する場合、燃料としてのアンモニアを高圧の状態で収容したアンモニア燃料タンクを船舶内に設置し、アンモニア燃料タンクから舶用ディーゼルエンジンの燃焼室へ当該アンモニアが供給されるように、供給管を配管する必要がある。また、舶用ディーゼルエンジンからの排ガスを脱硝するために、上述した排ガス脱硝装置を舶用ディーゼルエンジンに設ける場合、還元剤タンクをはじめ、排ガス脱硝装置を構成する各設備を船舶内に配置する必要がある。特に、舶用ディーゼルエンジン用のアンモニア燃料タンクに加え、排ガス脱硝装置用の還元剤タンクという、２台の大型タンクを船舶内に設置することになる。
【0008】
したがって、船舶内の機関室等の設置スペースに占める舶用ディーゼルエンジンおよび排ガス脱硝装置の装置規模が大型化するという問題が生じる。当該装置規模の大型化は、船舶内への舶用ディーゼルエンジンおよび排ガス脱硝装置の設置に要するコストおよび時間の増大につながる場合がある。このため、船舶の分野においては、舶用ディーゼルエンジンに設けられる排ガス脱硝装置の装置規模を小型化することが要望されている。
【0009】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、装置規模を小型化することができる排ガス脱硝装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る排ガス脱硝装置は、舶用ディーゼルエンジンの燃焼室に燃料として噴射されるアンモニアを収容したアンモニア供給源と連通し、前記アンモニア供給源からのアンモニアを流通させる供給管と、前記舶用ディーゼルエンジンから排出された排ガスと、前記供給管から供給されたアンモニアとを混合する混合器と、前記アンモニアが混合された前記排ガスを脱硝する反応器と、前記混合器に供給されるアンモニアの流量を調整する流量調整弁と、前記流量調整弁によって調整されたアンモニアの流量を検出する流量センサと、前記舶用ディーゼルエンジンのエンジン負荷と前記流量センサによる前記アンモニアの流量検出値とをもとに、前記流量調整弁の開度を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【0011】
また、本発明に係る排ガス脱硝装置は、上記の発明において、前記供給管は、前記舶用ディーゼルエンジンのシリンダに設けられた燃料噴射弁を介して前記燃焼室に燃料としてアンモニアを噴射するためのアンモニア燃料ポンプを有する燃料噴射系統から分岐する、ことを特徴とする。
【0012】
また、本発明に係る排ガス脱硝装置は、上記の発明において、前記舶用ディーゼルエンジンのエンジン回転数およびエンジン負荷をもとに、前記舶用ディーゼルエンジンの１燃焼サイクル当りに前記燃焼室に燃料として噴射されるアンモニアの噴射量と、前記排ガスの脱硝に必要なアンモニアの供給量とを算出し、前記噴射量と前記供給量との合計量分のアンモニアを吐出するように、前記アンモニア燃料ポンプを制御する制御部をさらに備え、前記供給管は、前記アンモニア燃料ポンプと前記燃料噴射弁とを連通する連通管から分岐する、ことを特徴とする。
【0013】
また、本発明に係る排ガス脱硝装置は、上記の発明において、前記流量調整弁は、前記アンモニア燃料ポンプと前記燃料噴射弁とを連通する連通管から前記供給管を分岐させるように設けられ、前記制御部は、前記舶用ディーゼルエンジンのエンジン回転数およびエンジン負荷をもとに、前記舶用ディーゼルエンジンの１燃焼サイクル当りに前記燃焼室に燃料として噴射されるアンモニアの噴射量と、前記排ガスの脱硝に必要なアンモニアの供給量とを算出し、前記噴射量と前記供給量との合計量分のアンモニアを吐出するように、前記アンモニア燃料ポンプを制御する、ことを特徴とする。
【0014】
また、本発明に係る排ガス脱硝装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記エンジン負荷と前記アンモニアの流量検出値とをもとに、前記流量調整弁の前記供給管側の開度を制御し、前記噴射量に応じて前記流量調整弁の前記燃料噴射弁側の開度を制御する、ことを特徴とする。
【0015】
また、本発明に係る排ガス脱硝装置は、上記の発明において、前記供給管内のアンモニアを加熱する加熱部と、前記加熱部による加熱後のアンモニアの温度を検出する温度センサと、を備え、前記加熱部は、前記温度センサによるアンモニアの温度検出値が所定の基準温度以上となるように、前記供給管内のアンモニアを加熱する、ことを特徴とする。
【0016】
また、本発明に係る排ガス脱硝装置は、上記の発明において、前記反応器による脱硝後の前記排ガスに含まれるガス成分量を検出する排ガスセンサをさらに備え、前記排ガスの脱硝に必要なアンモニアの供給量は、前記排ガスセンサによる前記ガス成分量の検出値をもとに補正される、ことを特徴とする。
【0017】
また、本発明に係る排ガス脱硝装置は、上記の発明において、前記アンモニア供給源に収容されたアンモニアの圧力は、前記流量調整弁によって調整された流量のアンモニアを前記混合器に供給するに必要な圧力以上である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、排ガス脱硝装置の装置規模を小型化することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下に、添付図面を参照して、本発明に係る排ガス脱硝装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一構成部分には同一符号が付されている。
【0021】
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る排ガス脱硝装置について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る排ガス脱硝装置の一構成例を示す模式図である。図１には、本実施形態１に係る排ガス脱硝装置１０に加え、この排ガス脱硝装置１０が適用される舶用ディーゼルエンジン１が図示されている。この排ガス脱硝装置１０としては、例えば、選択式触媒還元（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）の装置であるＳＣＲ装置が挙げられる。以下では、まず、舶用ディーゼルエンジン１について説明し、その後、排ガス脱硝装置１０について説明する。
本発明の実施形態１に係る排ガス脱硝装置について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る排ガス脱硝装置の一構成例を示す模式図である。図１には、本実施形態１に係る排ガス脱硝装置１０に加え、この排ガス脱硝装置１０が適用される舶用ディーゼルエンジン１が図示されている。この排ガス脱硝装置１０としては、例えば、選択式触媒還元（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）の装置であるＳＣＲ装置が挙げられる。以下では、まず、舶用ディーゼルエンジン１について説明し、その後、排ガス脱硝装置１０について説明する。
【0022】
（舶用ディーゼルエンジン）
舶用ディーゼルエンジン１は、プロペラ軸を介して船舶の推進用プロペラを駆動回転させる推進用の機関（主機）である。具体的には、舶用ディーゼルエンジン１は、ユニフロー掃排気式のクロスヘッド型ディーゼルエンジン等に例示される２ストロークディーゼルエンジンである。特に、舶用ディーゼルエンジン１は、燃料としてのアンモニアおよび化石燃料を燃焼させること（アンモニアおよび化石燃料の混焼）、あるいは燃料としてのアンモニアのみを燃焼させること（アンモニアの専焼）を行って駆動するアンモニア燃焼エンジンである。なお、化石燃料は、ディーゼル燃料、留出油、残渣油等、原油から精製され得る燃料一般を意味する。例えば図１に示すように、舶用ディーゼルエンジン１は、駆動系統２と、燃料噴射系統３と、制御部９とを備える。
舶用ディーゼルエンジン１は、プロペラ軸を介して船舶の推進用プロペラを駆動回転させる推進用の機関（主機）である。具体的には、舶用ディーゼルエンジン１は、ユニフロー掃排気式のクロスヘッド型ディーゼルエンジン等に例示される２ストロークディーゼルエンジンである。特に、舶用ディーゼルエンジン１は、燃料としてのアンモニアおよび化石燃料を燃焼させること（アンモニアおよび化石燃料の混焼）、あるいは燃料としてのアンモニアのみを燃焼させること（アンモニアの専焼）を行って駆動するアンモニア燃焼エンジンである。なお、化石燃料は、ディーゼル燃料、留出油、残渣油等、原油から精製され得る燃料一般を意味する。例えば図１に示すように、舶用ディーゼルエンジン１は、駆動系統２と、燃料噴射系統３と、制御部９とを備える。
【0023】
駆動系統２は、燃料噴射系統３から噴射された燃料（アンモニアおよび化石燃料、あるいはアンモニアのみ）を燃焼させ、これによる燃焼エネルギーを利用して駆動力を発生させるものである。例えば図１に示すように、駆動系統２は、シリンダ２ａと、ピストン２ｂと、燃焼室２ｃと備える。シリンダ２ａは、ピストン２ｂを収容する円筒状の構造体である。舶用ディーゼルエンジン１の燃焼室２ｃは、シリンダ２ａとピストン２ｂとによってシリンダ２ａの内部に区画される。ピストン２ｂは、燃焼室２ｃに面する状態でシリンダ２ａの内部を往復運動し得るように構成される。特に図示しないが、ピストン２ｂの下部は、ピストン棒およびクロスヘッド等を介してクランクシャフトと連結されている。
【0024】
また、図１に示すように、駆動系統２は、燃焼室２ｃの上部に排気弁２ｄを備える。排気弁２ｄは、燃焼室２ｃの排気口（排気ポート）を開閉可能に閉止する弁であり、動弁装置（図示せず）によって開閉駆動する。燃焼室２ｃの排気口は、図１に示すように、舶用ディーゼルエンジン１の排気部１０１に通じている。排気部１０１は、燃焼室２ｃから排気口を通じて排出される排ガスを舶用ディーゼルエンジン１の外部へ導くものである。例えば、排気部１０１は、燃焼室２ｃの上部に設けられる排気弁箱内の排気路、排気マニホールドおよび排気管等によって構成される。以下、排ガスといえば、特に説明がない限り、舶用ディーゼルエンジン１から排出される排ガスを意味する。
【0025】
なお、図１には、１つの駆動系統２が図示されているが、舶用ディーゼルエンジン１は、１つの駆動系統２を備えるものであってもよいし、複数の駆動系統２を備えるものであってもよい。
【0026】
燃料噴射系統３は、舶用ディーゼルエンジン１の燃焼室２ｃに対し、燃焼させる燃料として、アンモニアおよび化石燃料、あるいはアンモニアのみを噴射するための系統である。例えば図１に示すように、燃料噴射系統３は、燃料噴射弁４と、アンモニア燃料ポンプ５ａと、化石燃料ポンプ５ｂと、噴射管６ａ、６ｂと、第１供給管７と、アンモニア供給源８とを備える。
【0027】
燃料噴射弁４は、図１に示すように、燃焼室２ｃ内に噴射口を向けた態様でシリンダ２ａに設けられる。特に図示しないが、燃料噴射弁４は、当該噴射口に通じる燃料経路を内部に有する。燃料噴射弁４の燃料経路とアンモニア燃料ポンプ５ａとは、図１に示すように、噴射管６ａを介して連通する。アンモニア燃料ポンプ５ａは、舶用ディーゼルエンジン１の燃料噴射弁４を介して燃焼室２ｃに燃料としてアンモニアを噴射するためのポンプである。詳細には、アンモニア燃料ポンプ５ａは、アンモニア供給源８から供給されたアンモニアを、噴射管６ａを通じて燃料噴射弁４に圧送する。この圧送されたアンモニアは、燃料噴射弁４の燃料経路内に充填され、あるいは当該燃料流路内の化石燃料中に注入される。
【0028】
また、燃料噴射弁４の燃料経路と化石燃料ポンプ５ｂとは、図１に示すように、噴射管６ｂを介して連通する。化石燃料ポンプ５ｂは、舶用ディーゼルエンジン１の燃料噴射弁４を介して燃焼室２ｃに化石燃料を噴射するためのポンプである。詳細には、化石燃料ポンプ５ｂは、化石燃料を収容する化石燃料タンク（図示せず）から配管を通じて化石燃料が供給され、供給された化石燃料を、噴射管６ｂを通じて燃料噴射弁４に圧送する。上記圧送された化石燃料は、燃料噴射弁４の燃料経路内に充填される。
【0029】
第１供給管７は、舶用ディーゼルエンジン１に燃料としてのアンモニアを供給するための配管である。例えば図１に示すように、第１供給管７は、アンモニア燃料ポンプ５ａとアンモニア供給源８とを連通するように配管される。第１供給管７は、アンモニア供給源８からのアンモニアをアンモニア燃料ポンプ５ａに向けて流通させる。
【0030】
アンモニア供給源８は、燃料としてのアンモニア（具体的には液体アンモニア）の供給源となる設備である。例えば、アンモニア供給源８は、液体アンモニアを収容するアンモニア燃料タンク、日々使用する分の液体アンモニアを収容するアンモニアデイリータンク、ポンプ、サブタンクおよび配管等（いずれも図示せず）の各種設備によって構成される。アンモニア供給源８は、船舶内であって舶用ディーゼルエンジン１の外部に配置される。このようなアンモニア供給源８は、アンモニアを高圧の状態で収容し、この高圧を利用して、第１供給管７からアンモニア燃料ポンプ５ａにアンモニアを供給する。また、舶用ディーゼルエンジン１の燃料として要求されるアンモニアの圧力がアンモニア供給源８内のアンモニアの圧力よりも高い場合、アンモニア供給源８は、ポンプ等によってアンモニアを加圧し、この加圧したアンモニアを、第１供給管７からアンモニア燃料ポンプ５ａに供給する。
【0031】
上記のような燃料噴射系統３において、燃料噴射弁４は、その燃料経路内に化石燃料とアンモニアとを充填している場合、化石燃料ポンプ５ｂから再び圧送された化石燃料の圧力により、当該燃料経路内の化石燃料とアンモニアとを燃焼室２ｃに噴射する。この際、燃料噴射弁４は、例えば、化石燃料とアンモニアとが交互に連続する層状に、これら化石燃料とアンモニアとを噴射する。また、燃料噴射弁４は、その燃料経路内にアンモニアのみを充填している場合、アンモニア燃料ポンプ５ａから再び圧送されたアンモニアの圧力により、当該燃料経路内のアンモニアを燃焼室２ｃに噴射する。
【0032】
駆動系統２では、燃焼室２ｃに噴射された燃料が、シリンダ２ａの掃気ポート（図示せず）から燃焼室２ｃに供給された燃焼用ガス（圧縮ガス）によって燃焼する。この燃料の燃焼としては、アンモニアおよび化石燃料の混焼、あるいはアンモニアの専焼が挙げられる。ピストン２ｂは、上記燃料の燃焼によって発生した燃焼エネルギーにより、シリンダ２ａの内部を往復運動する。これにより、駆動系統２は、駆動力を発生させる。排気弁２ｄは、燃焼室２ｃの排気口を開放して、燃焼室２ｃから排気部１０１へ排ガスを排出させる。その後、排ガスは、排気部１０１を通じて舶用ディーゼルエンジン１の外部（例えば図１に示す後述の混合器１４）に排出される。
【0033】
制御部９は、舶用ディーゼルエンジン１の燃料噴射系統３を制御するものである。詳細には、本実施形態１において、制御部９は、舶用ディーゼルエンジン１のエンジン回転数をもとに、舶用ディーゼルエンジン１の１燃焼サイクル当りに燃焼室２ｃに燃料として噴射されるべきアンモニアおよび化石燃料の各噴射量を算出する。制御部９は、この算出した噴射量のアンモニアを吐出するようにアンモニア燃料ポンプ５ａを制御し、かつ、この算出した噴射量の化石燃料を吐出するように化石燃料ポンプ５ｂを制御する。
【0034】
より詳細には、図１に示すように、制御部９には、舶用ディーゼルエンジン１のエンジン回転数を示す入力信号Ｓ１が入力される。入力信号Ｓ１は、例えば、舶用ディーゼルエンジン１に設けられたセンサ（図示せず）または操作部（図示せず）等の装置から制御部９に入力される。この入力信号Ｓ１によって示されるエンジン回転数には、舶用ディーゼルエンジン１の現在のエンジン回転数（以下、エンジン回転数現在値という）と、舶用ディーゼルエンジン１に対して指令されたエンジン回転数（以下、エンジン回転数指令値という）とが含まれる。制御部９は、入力信号Ｓ１に基づいて、舶用ディーゼルエンジン１のエンジン回転数現在値およびエンジン回転数指令値を取得する。制御部９は、このように取得したエンジン回転数指令値とエンジン回転数現在値とを比較し、これらの比較結果をもとに、舶用ディーゼルエンジン１の指令されたエンジン回転数を実現するために燃焼室２ｃへ今回噴射すべき燃料の噴射量（以下、必要噴射量という）を算出する。
【0035】
例えば、制御部９は、エンジン回転数指令値からエンジン回転数現在値を減算した値（すなわち今回の指令の前後におけるエンジン回転数の変化量）を、１燃焼サイクル当りにおける全燃料の合計噴射量の変化量に変換する。続いて、制御部９は、この変化量と、燃焼室２ｃへ前回噴射された全燃料の噴射量とを加算し、得られた加算値（すなわち今回の１燃焼サイクル当りに噴射する全燃料の合計噴射量）に混焼率等のパラメータを加味して、今回のアンモニアの必要噴射量を算出する。なお、混焼率は、１燃焼サイクル当りに燃焼室２ｃに噴射される全燃料の合計噴射量を１００％とした場合、この合計噴射量に対するアンモニアの噴射量の比率によって表される。例えば、混焼率が０％超１００％未満である場合、燃焼室２ｃではアンモニアと化石燃料との混焼が行われる。混焼率が１００％である場合、燃焼室２ｃではアンモニアの専焼が行われる。
【0036】
また、制御部９は、上記得られた加算値（今回の１燃焼サイクル当りに噴射する全燃料の合計噴射量）から上記今回のアンモニアの必要噴射量を減算し、これにより、今回の化石燃料の必要噴射量を算出する。なお、制御部９は、今回の１燃焼サイクル当りに噴射する全燃料の合計噴射量と、混焼率に応じた係数（＝１００％－混焼率）とをもとに、今回の化石燃料の必要噴射量を算出してもよい。
【0037】
その後、制御部９は、上記算出したアンモニアの必要噴射量を、当該必要噴射量のアンモニアを燃料噴射弁４へ圧送するために必要なアンモニア燃料ポンプ５ａのプランジャ（ピストン）のストローク量に変換する。制御部９は、上記ストローク量を今回のプランジャのストローク量として指令するための制御信号Ｓ２を生成し、この制御信号Ｓ２をアンモニア燃料ポンプ５ａに送信する。これにより、制御部９は、上記ストローク量のプランジャのストロークを行ってアンモニアを吐出するようにアンモニア燃料ポンプ５ａを制御する。
【0038】
また、制御部９は、上記算出した化石燃料の必要噴射量を、当該必要噴射量の化石燃料を燃料噴射弁４へ圧送するために必要な化石燃料ポンプ５ｂのプランジャのストローク量に変換する。制御部９は、上記ストローク量を今回のプランジャのストローク量として指令するための制御信号Ｓ３を生成し、この制御信号Ｓ３を化石燃料ポンプ５ｂに送信する。これにより、制御部９は、上記ストローク量のプランジャのストロークを行って化石燃料を吐出するように化石燃料ポンプ５ｂを制御する。
【0039】
（排ガス脱硝装置）
排ガス脱硝装置１０は、舶用ディーゼルエンジン１から排出される排ガス中の窒素酸化物（例えばＮＯｘやＮ2Ｏ等）を低減する（すなわち当該排ガスを脱硝する）装置である。例えば図１に示すように、排ガス脱硝装置１０は、第２供給管１１と、還元剤ポンプ１２と、ドージングユニット１３と、混合器１４と、反応器１５と、送出管１６と、排出管１７とを備える。
排ガス脱硝装置１０は、舶用ディーゼルエンジン１から排出される排ガス中の窒素酸化物（例えばＮＯｘやＮ2Ｏ等）を低減する（すなわち当該排ガスを脱硝する）装置である。例えば図１に示すように、排ガス脱硝装置１０は、第２供給管１１と、還元剤ポンプ１２と、ドージングユニット１３と、混合器１４と、反応器１５と、送出管１６と、排出管１７とを備える。
【0040】
第２供給管１１は、舶用ディーゼルエンジン１の燃焼室２ｃに燃料として噴射されるアンモニアを収容したアンモニア供給源８と連通し、このアンモニア供給源８からのアンモニアを流通させる配管の一例である。詳細には、図１に示すように、第２供給管１１は、アンモニア供給源８と連通する第１供給管７から分岐するように配管され、これにより、燃料噴射系統３から分岐している。
【0041】
より詳細には、図１に示すように、第２供給管１１の入口端は第１供給管７の中途部と接合され、第２供給管１１の出口端は混合器１４（具体的には後述の還元剤噴射部１４ａ）と接合されている。この第２供給管１１には、その入口端から出口端に向かって順に、還元剤ポンプ１２と、ドージングユニット１３とが設けられている。すなわち、第２供給管１１は、第１供給管７を介してアンモニア供給源８と還元剤ポンプ１２とを連通する第１連通管１１ａと、還元剤ポンプ１２とドージングユニット１３とを連通する第２連通管１１ｂと、ドージングユニット１３と混合器１４とを連通する第３連通管１１ｃとによって構成される。このような第２供給管１１は、アンモニア供給源８から送出されたアンモニアを、排ガスを脱硝するための還元剤として、還元剤ポンプ１２およびドージングユニット１３を経由して混合器１４へ流通させる。
【0042】
還元剤ポンプ１２は、図１に示すように、第２供給管１１の中途部（第１連通管１１ａと第２連通管１１ｂとの間）に設けられる。還元剤ポンプ１２は、第２供給管１１内のアンモニアを、アンモニア供給源８側から混合器１４側に向かって圧送する。この還元剤ポンプ１２の作用により、第２供給管１１内のアンモニアの圧力は、当該アンモニアがドージングユニット１３を通って混合器１４内へ流通するために必要な圧力に調整される。
【0043】
ドージングユニット１３は、第２供給管１１内を通って混合器１４に還元剤として供給されるアンモニアの流量を調整するものである。詳細には、図１に示すように、ドージングユニット１３は、流量調整弁１３ａと流量センサ１３ｂとを備え、第２供給管１１の中途部（第２連通管１１ｂと第３連通管１１ｃとの間）に設けられる。特に図示しないが、ドージングユニット１３には、船舶内に設置された空気供給装置から配管等を通じて圧縮空気が供給される。ドージングユニット１３は、この供給された圧縮空気とともに上記アンモニアを、第２供給管１１を介して混合器１４内の還元剤噴射部１４ａへ供給する。
【0044】
流量調整弁１３ａは、開度の制御によって流体の流量を調整する弁であり、図１に示すように、第２連通管１１ｂと第３連通管１１ｃとを連通する配管に設けられる。流量調整弁１３ａは、後述の制御部１９によって開度が制御され、これにより、この配管内のアンモニアの流量、すなわち、混合器１４に供給されるアンモニアの流量（供給量）を調整する。流量センサ１３ｂは、図１に示すように、この配管の中途部であって流量調整弁１３ａよりも流体の流通方向の下流側に設けられる。流量センサ１３ｂは、流量調整弁１３ａによって調整されたアンモニアの流量を検出し、その都度、得られたアンモニアの流量検出値を示す検出信号Ｓ１２を制御部１９に送信する。
【0045】
混合器１４は、還元剤としてのアンモニアと排ガスとを混合するものである。詳細には、図１に示すように、混合器１４は、還元剤噴射部１４ａを内部に備え、舶用ディーゼルエンジン１の排気部１０１と送出管１６との間に設けられる。還元剤噴射部１４ａは、例えば、２流体ノズル等の噴射ノズルによって構成され、図１に示すように、混合器１４の内部に噴射口を向けるように配置される。還元剤噴射部１４ａは、ドージングユニット１３から第２供給管１１を介して圧縮空気とともに供給されたアンモニアを、混合器１４の内部に噴射（噴霧）する。混合器１４は、排気部１０１を通じて舶用ディーゼルエンジン１からの排ガスを受け入れ、受け入れた排ガスと還元剤噴射部１４ａからのアンモニアとを混合する。混合器１４は、このようにアンモニアと混合した排ガスを、送出管１６を通じて反応器１５へ送出する。
【0046】
反応器１５は、還元剤としてのアンモニアが混合された排ガスを脱硝するものである。詳細には、反応器１５は、触媒層を有する触媒反応器等によって構成され、図１に示すように、混合器１４の後段に配置される。反応器１５は、アンモニアが混合された排ガスを混合器１４から受け入れ、受け入れた排ガス中の窒素酸化物と還元剤との還元反応を触媒作用によって選択的に進行（促進）させる。これにより、反応器１５は、当該排ガス中の窒素酸化物を除去（脱硝）して、当該窒素酸化物の排出量を低減する。また、反応器１５の出側には、図１に示すように、排出管１７が接続されている。排出管１７は、船舶の煙突（図示せず）に通じる配管であり、反応器１５から送出された排ガス（脱硝された排ガス）を、煙突を介して船舶の外部に排出する。
【0047】
なお、反応器１５によって脱硝される排ガス中の窒素酸化物としては、例えば、化石燃料の燃焼によって発生するＮＯｘ、アンモニアの燃焼によって発生するＮ2Ｏ等が挙げられる。
【0048】
制御部１９は、アンモニア供給源８から排ガス脱硝装置１０に供給されるアンモニアの供給量を制御するためにドージングユニット１３を制御するものである。詳細には、本実施形態１において、制御部１９は、舶用ディーゼルエンジン１のエンジン負荷と流量センサ１３ｂによるアンモニアの流量検出値とをもとに、ドージングユニット１３の流量調整弁１３ａの開度を制御する。
【0049】
より詳細には、図１に示すように、制御部１９には、舶用ディーゼルエンジン１のエンジン負荷を示す入力信号Ｓ１１が入力される。例えば、入力信号Ｓ１１は、舶用ディーゼルエンジン１に設けられたセンサ（図示せず）等の装置から制御部１９に入力される。入力信号Ｓ１１によって示されるエンジン負荷は、舶用ディーゼルエンジン１に対して指令されたエンジン回転数で舶用ディーゼルエンジン１が駆動した際のエンジン負荷である。制御部１９は、入力信号Ｓ１１に基づいて、舶用ディーゼルエンジン１のエンジン負荷を取得し、この取得したエンジン負荷を、排ガスの脱硝に必要なアンモニアの供給量（以下、必要供給量という）に変換する。
【0050】
また、図１に示すように、制御部１９には、ドージングユニット１３の流量センサ１３ｂから、アンモニアの流量検出値を示す検出信号Ｓ１２が入力される。制御部１９は、検出信号Ｓ１２に基づいて、アンモニアの流量検出値、すなわち、流量調整弁１３ａによって調整されたアンモニアの現在の流量を取得する。本実施形態１において、当該アンモニアの現在の流量は、ドージングユニット１３から混合器１４に供給されるアンモニアの現在の供給量である。
【0051】
制御部１９は、上述したアンモニアの必要供給量と流量検出値とを比較し、これらの比較結果をもとに、必要供給量のアンモニアを混合器１４に供給すべく流量調整弁１３ａに指令する開度（以下、開度指令値という）を算出する。例えば、制御部１９は、上述したアンモニアの必要供給量から流量検出値を減算し、この得られた値（すなわちアンモニアの必要供給量と現在の流量との差）を、流量調整弁１３ａの開度の変化量に変換する。続いて、制御部１９は、この開度の変化量と、流量調整弁１３ａに対して前回指令した開度（流量調整弁１３ａの現時点での開度）とを加算する。これにより、制御部１９は、流量調整弁１３ａの今回の開度指令値を算出する。
【0052】
その後、制御部１９は、上記算出した開度指令値を示す制御信号Ｓ１３を生成し、この制御信号Ｓ１３を流量調整弁１３ａに送信する。これにより、制御部１９は、流量調整弁１３ａの開度を上記開度指令値の開度に制御する。ドージングユニット１３から混合器１４に供給されるアンモニアの流量は、上記開度の制御により、必要供給量に調整される。
【0053】
以上、説明したように、本発明の実施形態１に係る排ガス脱硝装置１０では、舶用ディーゼルエンジン１の燃焼室２ｃに燃料として噴射されるアンモニアを収容したアンモニア供給源８と連通する第２供給管１１が、アンモニア供給源８からのアンモニアを流通させ、舶用ディーゼルエンジン１から排出された排ガスと第２供給管１１から供給されたアンモニアとを混合器１４が混合し、アンモニアと混合された排ガスを反応器１５が脱硝し、混合器１４に供給されるアンモニアの流量を流量調整弁１３ａが調整し、流量調整弁１３ａによって調整されたアンモニアの流量を流量センサ１３ｂが検出し、制御部１９が、舶用ディーゼルエンジン１のエンジン負荷と流量センサ１３ｂによるアンモニアの流量検出値とをもとに、流量調整弁１３ａの開度を制御している。
【0054】
このため、従来の排ガス脱硝装置に必要とされていた還元剤タンクを船舶内に設置する必要が無く、舶用ディーゼルエンジン１用のアンモニア供給源８のタンク（例えばアンモニア燃料タンク等）を上記還元剤タンクとして共有することができる。これにより、排ガス脱硝装置１０の装置規模を従来の排ガス脱硝装置よりも小型化することができる。この結果、船舶内という限られたスペースにおいて排ガス脱硝装置１０の設置に要する設置スペースを小規模化（省スペース化）できることから、船舶内への舶用ディーゼルエンジンおよび排ガス脱硝装置の設置に要するコストおよび時間を低減することができる。
【0055】
特に、この排ガス脱硝装置１０では、第２供給管１１が、舶用ディーゼルエンジン１の燃料噴射系統３から分岐し、より詳細には、燃料噴射系統３のアンモニア燃料ポンプ５ａとアンモニア供給源８とを連通する第１供給管７から分岐している。このため、排ガス脱硝装置１０の第２供給管１１とアンモニア供給源８とを直に接合しなくとも、アンモニア供給源８に既存の配管（第１供給管７）を介して、第２供給管１１とアンモニア供給源８とを連通させることができる。この結果、第２供給管１１とアンモニア供給源８とを直に接合する際に必要とされる配管構造をアンモニア供給源８に新たに設ける必要が無いことから、簡易に、アンモニア供給源８と第２供給管１１とを連通させることができる。
【0056】
（実施形態２）
つぎに、本発明の実施形態２に係る排ガス脱硝装置について説明する。図２は、本発明の実施形態２に係る排ガス脱硝装置の一構成例を示す模式図である。図２には、本実施形態２に係る排ガス脱硝装置１０Ａに加え、この排ガス脱硝装置１０Ａが適用される舶用ディーゼルエンジン１が図示されている。図２に示すように、この排ガス脱硝装置１０Ａは、上述した実施形態１に係る排ガス脱硝装置１０の第２供給管１１に代えて第２供給管１１Ａを備え、さらに、舶用ディーゼルエンジン１と共有する制御部９Ａを備える。その他の構成は実施形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
つぎに、本発明の実施形態２に係る排ガス脱硝装置について説明する。図２は、本発明の実施形態２に係る排ガス脱硝装置の一構成例を示す模式図である。図２には、本実施形態２に係る排ガス脱硝装置１０Ａに加え、この排ガス脱硝装置１０Ａが適用される舶用ディーゼルエンジン１が図示されている。図２に示すように、この排ガス脱硝装置１０Ａは、上述した実施形態１に係る排ガス脱硝装置１０の第２供給管１１に代えて第２供給管１１Ａを備え、さらに、舶用ディーゼルエンジン１と共有する制御部９Ａを備える。その他の構成は実施形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【0057】
第２供給管１１Ａは、上述したアンモニア供給源８と連通し、このアンモニア供給源８からのアンモニアを流通させる配管の一例である。詳細には、図２に示すように、第２供給管１１Ａは、燃料噴射系統３の噴射管６ａから分岐するように配管され、これにより、燃料噴射系統３から分岐している。噴射管６ａは、上述した実施形態１の場合と同様に、アンモニア燃料ポンプ５ａと燃料噴射弁４とを連通する連通管である。
【0058】
より詳細には、図２に示すように、第２供給管１１Ａの入口端は噴射管６ａの中途部と接合され、第２供給管１１Ａの出口端は混合器１４（具体的には還元剤噴射部１４ａ）と接合されている。この第２供給管１１Ａの中途部には、図２に示すように、ドージングユニット１３が設けられている。すなわち、第２供給管１１Ａは、第１供給管７とアンモニア燃料ポンプ５ａと噴射管６ａとを介してアンモニア供給源８とドージングユニット１３とを連通する第１連通管１１Ａａと、ドージングユニット１３と混合器１４とを連通する第２連通管１１Ａｂとによって構成される。このような第２供給管１１Ａは、アンモニア供給源８から送出されたアンモニアを、排ガスを脱硝するための還元剤として、ドージングユニット１３を経由して混合器１４へ流通させる。
【0059】
制御部９Ａは、舶用ディーゼルエンジン１と排ガス脱硝装置１０Ａとが共有する制御部の一例であり、舶用ディーゼルエンジン１の燃料噴射系統３を制御する機能と、還元剤として排ガス脱硝装置１０Ａに供給されるアンモニアの供給量を制御する機能とを兼ね備える。詳細には、本実施形態２において、制御部９Ａは、舶用ディーゼルエンジン１のエンジン回転数およびエンジン負荷をもとに、舶用ディーゼルエンジン１の１燃焼サイクル当りに燃焼室２ｃに燃料として噴射されるべきアンモニアの噴射量と、排ガスの脱硝に必要なアンモニアの供給量とを算出する。制御部９Ａは、上記算出した噴射量と供給量との合計量分のアンモニアを吐出するように、アンモニア燃料ポンプ５ａを制御する。
【0060】
より詳細には、図２に示すように、制御部９Ａには、舶用ディーゼルエンジン１のエンジン回転数およびエンジン負荷を示す入力信号Ｓ１Ａが入力される。入力信号Ｓ１Ａは、例えば、舶用ディーゼルエンジン１に設けられたセンサ（図示せず）または操作部（図示せず）等の装置から制御部９Ａに入力される。なお、入力信号Ｓ１Ａによって示されるエンジン回転数は、上述した実施形態１と同様である。すなわち、制御部９Ａは、入力信号Ｓ１Ａに基づいて、舶用ディーゼルエンジン１のエンジン回転数現在値およびエンジン回転数指令値を取得する。制御部９Ａは、上述した実施形態１の制御部９と同様に、これら取得したエンジン回転数指令値とエンジン回転数現在値との比較結果をもとに、舶用ディーゼルエンジン１の燃焼室２ｃに対する今回のアンモニアの必要噴射量を算出する。
【0061】
また、入力信号Ｓ１Ａによって示されるエンジン負荷は、上述した実施形態１と同様である。すなわち、制御部９Ａは、入力信号Ｓ１Ａに基づいて、ドージングユニット１３側の制御部１９と同じエンジン負荷を取得する。制御部９Ａは、この取得したエンジン負荷を、ドージングユニット１３側の制御部１９と同様に、排ガスの脱硝に必要なアンモニアの必要供給量に変換する。制御部９Ａは、この変換によって得られたアンモニアの必要供給量にＳＣＲ運転係数等のパラメータを加味して、混合器１４に対する今回のアンモニアの必要供給量を算出する。なお、ＳＣＲ運転係数は、排ガスを脱硝する排ガス脱硝装置１０Ａの運転（ＳＣＲ運転）の有無を示す係数である。具体的には、排ガス脱硝装置１０Ａが排ガスの脱硝を行う場合、ＳＣＲ運転係数は１００％であり、排ガス脱硝装置１０Ａが排ガスの脱硝を停止する場合、ＳＣＲ運転係数は０％である。
【0062】
その後、制御部９Ａは、上記算出したアンモニアの必要噴射量と必要供給量とを加算することにより、アンモニア燃料ポンプ５ａから今回吐出させるアンモニアの合計量を算出する。続いて、制御部９Ａは、この算出した合計量を、当該合計量のアンモニアを吐出するために必要なアンモニア燃料ポンプ５ａのプランジャ（ピストン）のストローク量に変換する。制御部９Ａは、上記ストローク量を今回のプランジャのストローク量として指令するための制御信号Ｓ２Ａを生成し、この制御信号Ｓ２Ａをアンモニア燃料ポンプ５ａに送信する。これにより、制御部９Ａは、上記ストローク量のプランジャのストロークを行って上記合計量のアンモニアを吐出するように、アンモニア燃料ポンプ５ａを制御する。
【0063】
ここで、第２供給管１１Ａおよび噴射管６ａは、図２に示すように、アンモニア燃料ポンプ５ａからドージングユニット１３を経て混合器１４に至る流路と、アンモニア燃料ポンプ５ａから燃料噴射弁４に至る流路との２流路に分岐するよう配管されている。また、ドージングユニット１３から第２供給管１１Ａを通じて混合器１４に供給されるアンモニアの流量は、流量調整弁１３ａによって調整される。したがって、アンモニア燃料ポンプ５ａから今回吐出されたアンモニアのうち、排ガスの脱硝に必要な流量（必要供給量）のアンモニアが、第２供給管１１Ａ内を流通して混合器１４に供給される。この結果として、噴射管６ａ内には、アンモニア燃料ポンプ５ａによる１回の吐出量（すなわち上記合計量）から第２供給管１１Ａへのアンモニアの流量（上記必要供給量）を減算した流量、すなわち、上記必要噴射量のアンモニアが流通する。燃料噴射弁４から燃焼室２ｃには、上記必要噴射量のアンモニアが噴射される。
【0064】
なお、制御部９Ａは、上述した実施形態１の制御部９と同様に、今回の化石燃料の必要噴射量を算出し、この算出した必要噴射量の化石燃料を吐出するように、化石燃料ポンプ５ｂのプランジャのストローク量を制御する。
【0065】
以上、説明したように、本発明の実施形態２に係る排ガス脱硝装置１０Ａでは、第２供給管１１Ａが、舶用ディーゼルエンジン１の燃料噴射系統３においてアンモニア燃料ポンプ５ａと燃料噴射弁４とを連通する噴射管６ａから分岐し、制御部９Ａが、舶用ディーゼルエンジン１のエンジン回転数およびエンジン負荷をもとに、舶用ディーゼルエンジン１の１燃焼サイクル当りに必要なアンモニアの必要噴射量と排ガスの脱硝に必要なアンモニアの必要供給量とを算出し、これら必要噴射量と必要供給量との合計量分のアンモニアを吐出するようアンモニア燃料ポンプ５ａを制御し、その他を実施形態１と同様に構成している。
【0066】
このため、上述した実施形態１と同様の作用効果を享受するとともに、従来の排ガス脱硝装置に必要とされていた還元剤ポンプを船舶内に設置する必要が無く、舶用ディーゼルエンジン１の燃焼室２ｃに対するアンモニアの必要噴射量を確保しつつ、舶用ディーゼルエンジン１用のアンモニア燃料ポンプ５ａを上記還元剤ポンプとして共有することができる。これにより、排ガス脱硝装置の装置規模をさらに小型化することができ、この結果、船舶内における排ガス脱硝装置の設置スペースをより小規模化できることから、船舶内への舶用ディーゼルエンジンおよび排ガス脱硝装置の設置に要するコストおよび時間をより低減することができる。
【0067】
（実施形態３）
つぎに、本発明の実施形態３に係る排ガス脱硝装置について説明する。図３は、本発明の実施形態３に係る排ガス脱硝装置の一構成例を示す模式図である。図３には、本実施形態３に係る排ガス脱硝装置１０Ｂに加え、この排ガス脱硝装置１０Ｂが適用される舶用ディーゼルエンジン１が図示されている。図３に示すように、この排ガス脱硝装置１０Ｂは、上述した実施形態２に係る排ガス脱硝装置１０Ａの第２供給管１１Ａに代えて第２供給管１１Ｂを備え、ドージングユニット１３に代えて流量調整弁２１および流量センサ２２を備え、制御部９Ａ、１９に代えて舶用ディーゼルエンジン１と共有する制御部１９Ｂを備える。その他の構成は実施形態２と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
つぎに、本発明の実施形態３に係る排ガス脱硝装置について説明する。図３は、本発明の実施形態３に係る排ガス脱硝装置の一構成例を示す模式図である。図３には、本実施形態３に係る排ガス脱硝装置１０Ｂに加え、この排ガス脱硝装置１０Ｂが適用される舶用ディーゼルエンジン１が図示されている。図３に示すように、この排ガス脱硝装置１０Ｂは、上述した実施形態２に係る排ガス脱硝装置１０Ａの第２供給管１１Ａに代えて第２供給管１１Ｂを備え、ドージングユニット１３に代えて流量調整弁２１および流量センサ２２を備え、制御部９Ａ、１９に代えて舶用ディーゼルエンジン１と共有する制御部１９Ｂを備える。その他の構成は実施形態２と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【0068】
第２供給管１１Ｂは、上述したアンモニア供給源８と連通し、このアンモニア供給源８からのアンモニアを流通させる配管の一例である。詳細には、図３に示すように、第２供給管１１Ｂは、流量調整弁２１を介して燃料噴射系統３の噴射管６ａから分岐するように配管され、これにより、燃料噴射系統３から分岐している。
【0069】
より詳細には、図３に示すように、第２供給管１１Ｂの入口端は流量調整弁２１と接合され、第２供給管１１Ｂの出口端は混合器１４（具体的には還元剤噴射部１４ａ）と接合されている。この第２供給管１１Ｂの中途部には、図３に示すように、流量センサ２２が設けられている。このような第２供給管１１Ｂは、アンモニア供給源８から送出されたアンモニアを、排ガスを脱硝するための還元剤として、流量調整弁２１側から流量センサ２２を経由して混合器１４へ流通させる。このアンモニアは、還元剤噴射部１４ａから混合器１４内に噴射される。特に図示しないが、圧縮空気を供給する配管を第２供給管１１Ｂまたは還元剤噴射部１４ａに接合し、第２供給管１１Ｂ内のアンモニアを圧縮空気とともに還元剤噴射部１４ａから混合器１４内に噴射（噴霧）してもよい。
【0070】
流量調整弁２１は、例えば、三方分岐弁等の電磁弁によって構成され、分岐する流体の流量を開度の制御によって調整するものである。詳細には、図３に示すように、流量調整弁２１は、アンモニア燃料ポンプ５ａと燃料噴射弁４とを連通する噴射管６ａから第２供給管１１Ｂを分岐させるように、この噴射管６ａの中途部に設けられる。以下、噴射管６ａのうち、アンモニア燃料ポンプ５ａと流量調整弁２１とを連通する管部分を上流側の噴射管６ａといい、流量調整弁２１と燃料噴射弁４とを連通する管部分を下流側の噴射管６ａという。流量調整弁２１は、アンモニア燃料ポンプ５ａから上流側の噴射管６ａを通じて吐出されたアンモニアを、開度によって第２供給管１１Ｂと下流側の噴射管６ａとに分流させるとともに、第２供給管１１Ｂへのアンモニアの流量と下流側の噴射管６ａへのアンモニアの流量とを各々調整する。当該第２供給管１１Ｂへのアンモニアの流量は、混合器１４に還元剤として供給されるアンモニアの供給量に相当する。当該下流側の噴射管６ａへのアンモニアの流量は、燃料噴射弁４から燃焼室２ｃへ燃料として噴射されるアンモニアの噴射量に相当する。また、流量調整弁２１の開度は、制御部１９Ｂによって制御される。
【0071】
流量センサ２２は、図３に示すように、第２供給管１１Ｂの中途部であって流量調整弁２１よりも流体の流通方向の下流側に設けられる。例えば、流量センサ２２は、第２供給管１１Ｂの中途部において、流量調整弁２１の下流側近傍に設けられることが好ましい。流量センサ２２は、流量調整弁２１によって調整された第２供給管１１Ｂ内のアンモニアの流量を検出し、その都度、得られたアンモニアの流量検出値を示す検出信号Ｓ１２を制御部１９Ｂに送信する。
【0072】
制御部１９Ｂは、舶用ディーゼルエンジン１と排ガス脱硝装置１０Ｂとが共有する制御部の一例であり、舶用ディーゼルエンジン１の燃料噴射系統３を制御する機能と、還元剤として排ガス脱硝装置１０Ｂに供給されるアンモニアの供給量を制御する機能とを兼ね備える。詳細には、本実施形態３において、制御部１９Ｂは、舶用ディーゼルエンジン１のエンジン回転数およびエンジン負荷をもとに、舶用ディーゼルエンジン１の１燃焼サイクル当りに燃焼室２ｃに燃料として噴射されるべきアンモニアの噴射量と、排ガスの脱硝に必要なアンモニアの供給量とを算出し、算出した噴射量と供給量との合計量分のアンモニアを吐出するように、アンモニア燃料ポンプ５ａを制御する。
【0073】
より詳細には、図３に示すように、制御部１９Ｂには、上述した実施形態２と同様に、入力信号Ｓ１Ａが入力される。すなわち、制御部１９Ｂは、上述した実施形態２の制御部９Ａと同様に、舶用ディーゼルエンジン１のエンジン回転数（具体的にはエンジン回転数現在値およびエンジン回転数指令値）とエンジン負荷とを取得する。制御部１９Ｂは、これら取得したエンジン回転数指令値およびエンジン回転数現在値とエンジン負荷とをもとに、舶用ディーゼルエンジン１の燃焼室２ｃに対する今回のアンモニアの必要噴射量と、混合器１４に対する今回のアンモニアの必要供給量とを算出する。その後、制御部１９Ｂは、これら必要噴射量と必要供給量との合計量のアンモニアを吐出するように、アンモニア燃料ポンプ５ａを制御する。
【0074】
なお、制御部１９Ｂによる上記アンモニアの必要噴射量および必要供給量の算出処理、並びに、アンモニア燃料ポンプ５ａの制御は、上述した実施形態２の制御部９Ａと同様である。また、制御部１９Ｂによる化石燃料の必要噴射量の算出処理および化石燃料ポンプ５ｂの制御は、上述した実施形態１の制御部９と同様である。
【0075】
また、本実施形態３において、制御部１９Ｂは、舶用ディーゼルエンジン１のエンジン負荷と流量センサ２２によるアンモニアの流量検出値とをもとに、流量調整弁２１の第２供給管１１Ｂ側の開度を制御し、上記アンモニアの必要噴射量に応じて流量調整弁２１の燃料噴射弁４側の開度を制御する。
【0076】
詳細には、図３に示すように、制御部１９Ｂには、上述した実施形態２と同様のエンジン負荷を示す入力信号Ｓ１Ａが入力される。すなわち、制御部１９Ｂは、上述した実施形態２の制御部１９と同様に、舶用ディーゼルエンジン１のエンジン負荷を取得し、この取得したエンジン負荷を、排ガスの脱硝に必要なアンモニアの必要供給量に変換する。また、制御部１９Ｂには、流量センサ２２から、アンモニアの流量検出値を示す検出信号Ｓ１２が入力される。制御部１９Ｂは、検出信号Ｓ１２に基づいて、アンモニアの流量検出値、すなわち、流量調整弁２１によって調整されたアンモニアの現在の流量を取得する。本実施形態３において、当該アンモニアの現在の流量は、流量調整弁２１から第２供給管１１Ｂを通じて混合器１４に供給されるアンモニアの現在の供給量である。
【0077】
制御部１９Ｂは、上述した実施形態２の制御部１９と同様に、アンモニアの必要供給量と流量検出値とをもとに、流量調整弁２１の今回の第１開度指令値を算出する。当該第１開度指令値は、流量調整弁２１における今回の第２供給管１１Ｂ側の開度指令値である。また、制御部１９Ｂは、上述した必要噴射量のアンモニアを下流側の噴射管６ａ内へ流通させるべく流量調整弁２１に指令する開度を、流量調整弁２１における今回の燃料噴射弁４側の第２開度指令値として算出する。
【0078】
その後、制御部１９Ｂは、上記算出した第１開度指令値および第２開度指令値を示す制御信号Ｓ４を生成し、この制御信号Ｓ４を流量調整弁２１に送信する。これにより、制御部１９Ｂは、流量調整弁２１における今回の第２供給管１１Ｂ側の開度を上記第１開度指令値の開度に制御するとともに、流量調整弁２１における今回の燃料噴射弁４側の開度を上記第２開度指令値の開度に制御する。流量調整弁２１から第２供給管１１Ｂを通じて混合器１４に供給されるアンモニアの流量は、上記開度の制御により、必要供給量に調整される。また、流量調整弁２１から下流側の噴射管６ａを通じて燃料噴射弁４に圧送されるアンモニアの流量は、上記開度の制御により、必要噴射量に調整される。
【0079】
以上、説明したように、本発明の実施形態３に係る排ガス脱硝装置１０Ｂでは、流量調整弁２１が、アンモニア燃料ポンプ５ａと燃料噴射弁４とを連通する噴射管６ａから第２供給管１１Ｂを分岐させるように設けられ、流量センサ２２が、流量調整弁２１から第２供給管１１Ｂ内を流通するアンモニアの流量を検出し、制御部１９Ｂが、必要噴射量と必要供給量との合計量分のアンモニアを吐出するようにアンモニア燃料ポンプ５ａを制御し、流量調整弁２１の第２供給管１１Ｂ側の開度を制御し、必要噴射量に応じて流量調整弁２１の燃料噴射弁４側の開度を制御するようにし、その他を上述した実施形態２と同様に構成している。
【0080】
このため、上述した実施形態２と同様の作用効果を享受するとともに、従来の排ガス脱硝装置に必要とされていた還元剤タンクおよび還元剤ポンプに加え、さらに、アンモニアの吐出量および流量を制御する制御部を舶用ディーゼルエンジン１と共有することができる。これにより、排ガス脱硝装置の装置規模をより一層小型化することができ、この結果、船舶内における排ガス脱硝装置の設置スペースをより一層小規模化できることから、船舶内への舶用ディーゼルエンジンおよび排ガス脱硝装置の設置に要するコストおよび時間をより一層低減することができる。さらに、第２供給管１１Ｂと噴射管６ａとが分岐する流量調整弁２１の開度を制御することにより、排ガス脱硝装置１０Ｂの混合器１４に対するアンモニアの必要供給量と、舶用ディーゼルエンジン１の燃焼室２ｃに対するアンモニアの必要噴射量との双方を精度よく確保することができる。この結果、燃焼室２ｃでのアンモニアの燃焼（混焼または専焼）を効率よく行いつつ、排ガスの脱硝を効率よく行うことができる。
【0081】
また、上述したドージングユニット１３の代わりに、流量調整弁２１および流量センサ２２を備えるようにしたため、排ガスの脱硝に必要なアンモニアの流量を確保しつつ、ドージングユニット１３の装置規模を流量調整弁２１および流量センサ２２の装置規模に小型化することができる。これにより、排ガス脱硝装置の装置規模の更なる小型化を促進することができる。
【0082】
（実施形態４）
つぎに、本発明の実施形態４に係る排ガス脱硝装置について説明する。図４は、本発明の実施形態４に係る排ガス脱硝装置の一構成例を示す模式図である。図４には、本実施形態４に係る排ガス脱硝装置１０Ｃに加え、この排ガス脱硝装置１０Ｃが適用される舶用ディーゼルエンジン１が図示されている。図４に示すように、この排ガス脱硝装置１０Ｃは、第２供給管１１Ｂの中途部に加熱部２３および温度センサ２４をさらに備え、上述した実施形態３に係る排ガス脱硝装置１０Ｂの制御部１９Ｂに代えて舶用ディーゼルエンジン１と共有する制御部１９Ｃを備える。その他の構成は実施形態３と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
つぎに、本発明の実施形態４に係る排ガス脱硝装置について説明する。図４は、本発明の実施形態４に係る排ガス脱硝装置の一構成例を示す模式図である。図４には、本実施形態４に係る排ガス脱硝装置１０Ｃに加え、この排ガス脱硝装置１０Ｃが適用される舶用ディーゼルエンジン１が図示されている。図４に示すように、この排ガス脱硝装置１０Ｃは、第２供給管１１Ｂの中途部に加熱部２３および温度センサ２４をさらに備え、上述した実施形態３に係る排ガス脱硝装置１０Ｂの制御部１９Ｂに代えて舶用ディーゼルエンジン１と共有する制御部１９Ｃを備える。その他の構成は実施形態３と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【0083】
加熱部２３は、還元剤として排ガスの脱硝に使用されるアンモニアの温度を所定温度以上に調整するものである。詳細には、図４に示すように、加熱部２３は、第２供給管１１Ｂの中途部であって流量センサ２２の後段（アンモニアの流通方向の下流側）に設けられる。加熱部２３は、混合器１４に向かって第２供給管１１Ｂ内を順次流通するアンモニアを加熱する。この際、加熱部２３は、制御部１９Ｃの制御に基づき、温度センサ２４によるアンモニアの温度検出値が所定の基準温度以上となるように、第２供給管１１Ｂ内のアンモニアを加熱する。
【0084】
温度センサ２４は、図４に示すように、第２供給管１１Ｂの中途部であって加熱部２３の後段に設けられる。温度センサ２４は、加熱部２３によって加熱された後のアンモニアの温度を検出し、その都度、得られたアンモニアの温度検出値を示す検出信号Ｓ１４を制御部１９Ｃに送信する。
【0085】
制御部１９Ｃは、舶用ディーゼルエンジン１と排ガス脱硝装置１０Ｃとが共有する制御部の一例である。制御部１９Ｃは、上述した実施形態３の制御部１９Ｂと同様に、舶用ディーゼルエンジン１の燃料噴射系統３を制御する機能と、還元剤として排ガス脱硝装置１０Ｃに供給されるアンモニアの供給量を制御する機能とを兼ね備える。また、制御部１９Ｃは、温度センサ２４によるアンモニアの温度検出値をもとに、加熱部２３の加熱運転を制御する機能を備えている。
【0086】
詳細には、図４に示すように、制御部１９Ｃには、温度センサ２４から、アンモニアの温度検出値を示す検出信号Ｓ１４が入力される。制御部１９Ｃは、検出信号Ｓ１４に基づいて、アンモニアの温度検出値、すなわち、加熱部２３による加熱後のアンモニアの温度を取得する。また、制御部１９Ｃは、アンモニアの温度に関する基準温度を有している。この基準温度は、例えば、混合器１４内でアンモニアと混合された排ガスの温度を、当該排ガスの脱硝を行うために必要な温度に維持し得る当該アンモニアの下限温度以上に設定される。制御部１９Ｃは、取得したアンモニアの温度検出値と基準温度とを比較し、これらの比較結果をもとに、加熱部２３に対する運転指令を生成する。
【0087】
例えば、制御部１９Ｃは、上記温度検出値が基準温度未満である場合、アンモニアを加熱するよう指令する運転指令を生成し、上記温度検出値が基準温度以上である場合、アンモニアの加熱を弱めるまたは停止するよう指令する運転指令を生成する。制御部１９Ｃは、このような運転指令を示す制御信号Ｓ５を生成し、この制御信号Ｓ５を加熱部２３に送信する。これにより、制御部１９Ｃは、温度センサ２４によるアンモニアの温度検出値が上記基準温度以上となるように、加熱部２３の運転を制御する。
【0088】
以上、説明したように、本発明の実施形態４に係る排ガス脱硝装置１０Ｃでは、第２供給管１１Ｂ内のアンモニアを加熱部２３が加熱し、加熱部２３による加熱後のアンモニアの温度を温度センサ２４が検出し、第２供給管１１Ｂ内のアンモニアは、温度センサ２４によるアンモニアの温度検出値が所定の基準温度以上となるように加熱されるようにし、その他を実施形態３と同様に構成している。このため、上述した実施形態３と同様の作用効果を享受するとともに、第２供給管１１Ｂを通じて混合器１４内に供給されたアンモニアと排ガスとが混合された際、当該排ガスの温度が脱硝に支障をきたす程度に低下する事態を防止することができ、この結果、排ガスの脱硝に必要な温度を確保して、排ガスの脱硝を十分に行うことができる。
【0089】
（実施形態５）
つぎに、本発明の実施形態５に係る排ガス脱硝装置について説明する。図５は、本発明の実施形態５に係る排ガス脱硝装置の一構成例を示す模式図である。図５には、本実施形態５に係る排ガス脱硝装置１０Ｄに加え、この排ガス脱硝装置１０Ｄが適用される舶用ディーゼルエンジン１が図示されている。図５に示すように、この排ガス脱硝装置１０Ｄは、反応器１５の排出管１７に排ガスセンサ２５をさらに備え、上述した実施形態３に係る排ガス脱硝装置１０Ｂの制御部１９Ｂに代えて舶用ディーゼルエンジン１と共有する制御部１９Ｄを備える。その他の構成は実施形態３と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
つぎに、本発明の実施形態５に係る排ガス脱硝装置について説明する。図５は、本発明の実施形態５に係る排ガス脱硝装置の一構成例を示す模式図である。図５には、本実施形態５に係る排ガス脱硝装置１０Ｄに加え、この排ガス脱硝装置１０Ｄが適用される舶用ディーゼルエンジン１が図示されている。図５に示すように、この排ガス脱硝装置１０Ｄは、反応器１５の排出管１７に排ガスセンサ２５をさらに備え、上述した実施形態３に係る排ガス脱硝装置１０Ｂの制御部１９Ｂに代えて舶用ディーゼルエンジン１と共有する制御部１９Ｄを備える。その他の構成は実施形態３と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【0090】
排ガスセンサ２５は、反応器１５による脱硝後の排ガスに含まれるガス成分量を検出するものである。詳細には、図５に示すように、排ガスセンサ２５は、反応器１５の排出管１７の中途部に設けられる。排ガスセンサ２５は、排出管１７の内部を流通する現在の排ガス中のガス成分量を検出し、その都度、検出したガス成分量（以下、ガス成分検出値という）を示す検出信号Ｓ１５を制御部１９Ｄに送信する。なお、当該ガス成分量は、排出管１７内の排ガス（すなわち反応器１５による脱硝後の排ガス）中に含まれるガス成分の含有量である。当該ガス成分量の検出対象となるガス成分は、当該排ガス中の窒素酸化物（例えばＮＯｘやＮ2Ｏ等）であってもよいし、アンモニア成分であってもよいし、これら窒素酸化物およびアンモニア成分の両方であってもよい。
【0091】
制御部１９Ｄは、舶用ディーゼルエンジン１と排ガス脱硝装置１０Ｄとが共有する制御部の一例である。制御部１９Ｄは、上述した実施形態３の制御部１９Ｂと同様に、舶用ディーゼルエンジン１の燃料噴射系統３を制御する機能と、還元剤として排ガス脱硝装置１０Ｄに供給されるアンモニアの供給量を制御する機能とを兼ね備える。また、制御部１９Ｄは、排ガスセンサ２５による排ガスのガス成分検出値をもとに、排ガスの脱硝に必要なアンモニアの供給量を補正する機能を備えている。
【0092】
詳細には、図５に示すように、制御部１９Ｄには、排ガスセンサ２５から、排ガスのガス成分検出値を示す検出信号Ｓ１５が入力される。制御部１９Ｄは、検出信号Ｓ１５に基づいて、排ガスのガス成分検出値、すなわち、反応器１５による脱硝後の排ガス中に含まれるガス成分量を取得する。また、制御部１９Ｄは、脱硝後の排ガス中のガス成分量に関する基準値（以下、ガス成分基準値という）を有している。このガス成分基準値は、例えば、脱硝後の排ガス中に含まれるガス成分量の上限値を規定するように設定される。制御部１９Ｄは、取得した排ガスのガス成分検出値とガス成分基準値とを比較し、これらの比較結果をもとに、排ガスの脱硝に必要なアンモニアの供給量を補正する。
【0093】
例えば、制御部１９Ｄは、ガス成分検出値からガス成分基準値を減算した値を、還元剤としてのアンモニアの補正量に変換する。当該補正量は、上記減算した値を所定値以下（好ましくは零値）にするために調整されるべきアンモニアの量である。すなわち、当該補正量は、脱硝後の排ガス中に含まれる窒素酸化物、アンモニア成分、または窒素酸化物およびアンモニア成分の両方の含有量を所定値以下（好ましくは零値）にするためのアンモニアの調整量である。制御部１９Ｄは、このようなアンモニアの補正量を、上述したように算出したアンモニアの必要供給量に加算し、これにより、当該必要供給量を補正する。
【0094】
その後、制御部１９Ｄは、上記補正後のアンモニアの必要供給量と、上述した実施形態３と同様に算出したアンモニアの必要噴射量と、を加算することにより、アンモニア燃料ポンプ５ａから今回吐出させるアンモニアの補正後の合計量を算出する。続いて、制御部１９Ｄは、この補正後の合計量を、当該補正後の合計量のアンモニアを吐出するために必要なアンモニア燃料ポンプ５ａのプランジャのストローク量（補正後のストローク量）に変換する。制御部１９Ｄは、上記補正後のストローク量を今回のプランジャのストローク量として指令するための制御信号Ｓ２Ｂを生成し、この制御信号Ｓ２Ｂをアンモニア燃料ポンプ５ａに送信する。これにより、制御部１９Ｄは、上記補正後のストローク量のプランジャのストロークを行って上記補正後の合計量のアンモニアを吐出するように、アンモニア燃料ポンプ５ａを制御する。
【0095】
また、制御部１９Ｄは、上述したアンモニアの補正量をもとに、流量調整弁２１の第２供給管１１Ｂ側の開度を補正する。詳細には、制御部１９Ｄは、上述した実施形態３と同様に取得したエンジン負荷を、排ガスの脱硝に必要なアンモニアの必要供給量に変換し、この必要供給量と上記補正量とを加算する。これにより、制御部１９Ｄは、上記アンモニアの必要供給量を補正する。続いて、制御部１９Ｄは、上記アンモニアの補正後の必要供給量と流量センサ２２による流量検出値とをもとに、実施形態３と同様の手法によって、流量調整弁２１の今回の第１開度指令値を算出する。当該第１開度指令値は、流量調整弁２１における今回の第２供給管１１Ｂ側の開度指令値を、上記補正後のアンモニアの必要供給量に応じて補正したものである。
【0096】
その後、制御部１９Ｄは、上記補正後の第１開度指令値と、実施形態３と同様に算出した第２開度指令値と、を示す制御信号Ｓ４Ａを生成し、この制御信号Ｓ４Ａを流量調整弁２１に送信する。これにより、制御部１９Ｄは、流量調整弁２１における今回の第２供給管１１Ｂ側の開度を上記補正後の第１開度指令値の開度に制御するとともに、流量調整弁２１における今回の燃料噴射弁４側の開度を上記第２開度指令値の開度に制御する。以上のようにして、排ガスの脱硝に必要なアンモニアの供給量は、排ガスセンサ２５によるガス成分検出値をもとに補正される。
【0097】
以上、説明したように、本発明の実施形態５に係る排ガス脱硝装置１０Ｄでは、反応器１５による脱硝後の排ガスに含まれるガス成分量を排ガスセンサ２５が検出し、排ガスの脱硝に必要なアンモニアの供給量を、排ガスセンサ２５によるガス成分検出値をもとに補正するようにし、その他を実施形態３と同様に構成している。このため、上述した実施形態３と同様の作用効果を享受するとともに、混合器１４内において排ガスと混合されるアンモニアの供給量を、当該排ガスの脱硝に適した供給量に補正することができ、これにより、脱硝後の排ガス中に含まれる窒素酸化物、アンモニア成分、または窒素酸化物およびアンモニア成分の両方の含有量を低減することができる。この結果、船舶から排出される排ガス中の窒素酸化物、アンモニア成分、または窒素酸化物およびアンモニア成分の両方の排出量を低減することができ、特に、排ガスの脱硝において過剰となったアンモニア成分が船舶外に排出される事態を防止することができる。
【0098】
（実施形態６）
つぎに、本発明の実施形態６に係る排ガス脱硝装置について説明する。図６は、本発明の実施形態６に係る排ガス脱硝装置の一構成例を示す模式図である。図６には、本実施形態６に係る排ガス脱硝装置１０Ｅに加え、この排ガス脱硝装置１０Ｅが適用される舶用ディーゼルエンジン１が図示されている。図６に示すように、この排ガス脱硝装置１０Ｅは、上述した実施形態１に係る排ガス脱硝装置１０の第２供給管１１に代えて第２供給管１１Ｅを備える。また、本実施形態６においては、上述した実施形態１のアンモニア供給源８に代えてアンモニア供給源８Ｅが設置されている。その他の構成は実施形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
つぎに、本発明の実施形態６に係る排ガス脱硝装置について説明する。図６は、本発明の実施形態６に係る排ガス脱硝装置の一構成例を示す模式図である。図６には、本実施形態６に係る排ガス脱硝装置１０Ｅに加え、この排ガス脱硝装置１０Ｅが適用される舶用ディーゼルエンジン１が図示されている。図６に示すように、この排ガス脱硝装置１０Ｅは、上述した実施形態１に係る排ガス脱硝装置１０の第２供給管１１に代えて第２供給管１１Ｅを備える。また、本実施形態６においては、上述した実施形態１のアンモニア供給源８に代えてアンモニア供給源８Ｅが設置されている。その他の構成は実施形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【0099】
第２供給管１１Ｅは、舶用ディーゼルエンジン１の燃焼室２ｃに燃料として噴射されるアンモニアを収容したアンモニア供給源８Ｅと連通し、このアンモニア供給源８Ｅからのアンモニアを流通させる配管の一例である。詳細には、図６に示すように、第２供給管１１Ｅは、アンモニア供給源８Ｅと連通する第１供給管７から分岐するように配管され、これにより、燃料噴射系統３から分岐している。
【0100】
より詳細には、図６に示すように、第２供給管１１Ｅの入口端は第１供給管７の中途部と接合され、第２供給管１１Ｅの出口端は混合器１４（具体的には還元剤噴射部１４ａ）と接合されている。この第２供給管１１Ｅの中途部には、図６に示すように、ドージングユニット１３が設けられている。すなわち、第２供給管１１Ｅは、第１供給管７を介してアンモニア供給源８とドージングユニット１３とを連通する第１連通管１１Ｅａと、ドージングユニット１３と混合器１４とを連通する第２連通管１１Ｅｂとによって構成される。このような第２供給管１１Ｅは、アンモニア供給源８Ｅから送出されたアンモニアを、排ガスを脱硝するための還元剤として、ドージングユニット１３を経由して混合器１４へ流通させる。
【0101】
アンモニア供給源８Ｅは、燃料としてのアンモニア（具体的には液体アンモニア）の供給源となる設備である。本実施形態６において、アンモニア供給源８Ｅの内部（具体的にはアンモニア燃料タンク等のタンク内）には、上述した実施形態１のアンモニア供給源８よりも高圧の状態でアンモニアが収容されている。具体的には、このアンモニア供給源８Ｅに収容されたアンモニアの圧力は、ドージングユニット１３の流量調整弁１３ａによって調整された流量のアンモニアを混合器１４に供給するに必要な圧力以上である。したがって、アンモニア供給源８Ｅ内のアンモニアは、その高圧を利用して、アンモニア供給源８Ｅから第１供給管７および第２供給管１１Ｅ（第１連通管１１Ｅａ）を通じてドージングユニット１３へ流入し、流量調整弁１３ａによって流量調整されつつ、第２供給管１１Ｅ（第２連通管１１Ｅｂ）を通じて混合器１４に供給される。なお、アンモニア供給源８Ｅの機能および構成は、収容するアンモニアが実施形態１よりも高圧であること以外、実施形態１のアンモニア供給源８と同様である。
【0102】
以上、説明したように、本発明の実施形態６に係る排ガス脱硝装置１０Ｅでは、アンモニア供給源８Ｅに収容されたアンモニアの圧力を用い、流量調整弁１３ａによって調整された流量のアンモニアを混合器１４に供給し、その他を実施形態１と同様に構成している。このため、上述した実施形態１の場合と同様の作用効果を享受するとともに、従来の排ガス脱硝装置に必要とされていた還元剤ポンプを用いなくとも、アンモニア供給源８Ｅ内のアンモニアの高い圧力を利用することにより、舶用ディーゼルエンジン１のアンモニア燃料ポンプ５ａに必要なアンモニアの流量を確保しつつ、排ガスの脱硝に必要な供給量のアンモニアを排ガス脱硝装置１０Ｅの混合器１４に供給することができる。したがって、還元剤ポンプの設置が不要となることから、排ガス脱硝装置の装置規模をさらに小型化することができ、この結果、船舶内における排ガス脱硝装置の設置スペースをより小規模化して、船舶内への舶用ディーゼルエンジンおよび排ガス脱硝装置の設置に要するコストおよび時間をより低減することができる。
【0103】
なお、上述した実施形態１～６では、排ガス脱硝装置の供給管（第２供給管１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｅ）を、アンモニア供給源とアンモニア燃料ポンプとを連通する配管（第１供給管７）に接合して、舶用ディーゼルエンジンの燃料噴射系統から分岐させていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、排ガス脱硝装置の供給管は、上記燃料噴射系統から分岐させず、アンモニア供給源に対して直に接合されてもよい。
【0104】
また、上述した実施形態１～６では、本発明に係る排ガス脱硝装置が適用される舶用ディーゼルエンジン１として、アンモニアおよび化石燃料の混焼、あるいはアンモニアの専焼を行って駆動するアンモニア燃焼エンジンを例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、舶用ディーゼルエンジン１は、化石燃料の代わりにバイオ燃料または合成燃料等の代替燃料を用いるものであって、アンモニアおよび代替燃料の混焼、あるいはアンモニアの専焼を行って駆動するアンモニア燃焼エンジンとしてもよい。
【0105】
また、上述した実施形態３では、アンモニア燃料ポンプのストローク制御と流量調整弁の開度制御とを一つの制御部によって行っていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、アンモニア燃料ポンプのストローク制御を行う制御部と、流量調整弁の開度制御を行う制御部とが、別体として分けて設けられてもよい。
【0106】
また、上述した実施形態４では、還元剤として排ガスと混合するアンモニアの温度を調整するための加熱部および温度センサを供給管の中途部（流量調整弁および流量センサの後段）に備えた排ガス脱硝装置を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、他の実施形態１～３、５、６においても同様に、これらの加熱部および温度センサを供給管の中途部に設けてもよく、この温度センサの検出結果をもとに、この加熱部の運転を制御してもよい。
【0107】
また、上述した実施形態５では、脱硝後の排ガス中のガス成分量を検出する排ガスセンサを反応器の排出管に備えた排ガス脱硝装置を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、他の実施形態１～４、６においても同様に、排ガスセンサを反応器の排出管に設けてもよく、この排ガスセンサの検出結果をもとに、混合器に供給するアンモニアの供給量を補正してもよい。
【0108】
また、上述した実施形態１～６により本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施形態１～６に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【0109】
１ 舶用ディーゼルエンジン
２ 駆動系統
２ａ シリンダ
２ｂ ピストン
２ｃ 燃焼室
２ｄ 排気弁
３ 燃料噴射系統
４ 燃料噴射弁
５ａ アンモニア燃料ポンプ
５ｂ 化石燃料ポンプ
６ａ、６ｂ 噴射管
７ 第１供給管
８、８Ｅ アンモニア供給源
９、９Ａ 制御部
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ 排ガス脱硝装置
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｅ 第２供給管
１１ａ、１１Ａａ、１１Ｅａ 第１連通管
１１ｂ、１１Ａｂ、１１Ｅｂ 第２連通管
１１ｃ 第３連通管
１２ 還元剤ポンプ
１３ ドージングユニット
１３ａ 流量調整弁
１３ｂ 流量センサ
１４ 混合器
１４ａ 還元剤噴射部
１５ 反応器
１６ 送出管
１７ 排出管
１９、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄ 制御部
２１ 流量調整弁
２２ 流量センサ
２３ 加熱部
２４ 温度センサ
２５ 排ガスセンサ
１０１ 排気部
Ｓ１、Ｓ１Ａ、Ｓ１１ 入力信号
Ｓ２、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂ、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ４Ａ、Ｓ５、Ｓ１３ 制御信号
Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１５ 検出信号
２ 駆動系統
２ａ シリンダ
２ｂ ピストン
２ｃ 燃焼室
２ｄ 排気弁
３ 燃料噴射系統
４ 燃料噴射弁
５ａ アンモニア燃料ポンプ
５ｂ 化石燃料ポンプ
６ａ、６ｂ 噴射管
７ 第１供給管
８、８Ｅ アンモニア供給源
９、９Ａ 制御部
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ 排ガス脱硝装置
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｅ 第２供給管
１１ａ、１１Ａａ、１１Ｅａ 第１連通管
１１ｂ、１１Ａｂ、１１Ｅｂ 第２連通管
１１ｃ 第３連通管
１２ 還元剤ポンプ
１３ ドージングユニット
１３ａ 流量調整弁
１３ｂ 流量センサ
１４ 混合器
１４ａ 還元剤噴射部
１５ 反応器
１６ 送出管
１７ 排出管
１９、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄ 制御部
２１ 流量調整弁
２２ 流量センサ
２３ 加熱部
２４ 温度センサ
２５ 排ガスセンサ
１０１ 排気部
Ｓ１、Ｓ１Ａ、Ｓ１１ 入力信号
Ｓ２、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂ、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ４Ａ、Ｓ５、Ｓ１３ 制御信号
Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１５ 検出信号
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】