特許ウォッチ

公開番号2024178232
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-24
出願番号2024157965,2023133778
出願日2024-09-12,2022-05-19
発明の名称アンモニア吸収システムを有する大型2ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関
出願人エムエーエヌ・エナジー・ソリューションズ・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・エナジー・ソリューションズ・エスイー・ティスクランド
代理人個人
主分類F02B 43/00 20060101AFI20241217BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】アンモニアを主燃料とした運転モードを少なくとも1つ有する大型2ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関を提供する。
【解決手段】シリンダライナと、前記シリンダライナ内の往復ピストンと、自身をカバーするシリンダカバーとを有する少なくとも1つのシリンダと、前記シリンダ内の前記往復ピストンと前記シリンダカバーとの間に形成される燃焼室と、前記シリンダカバー又は前記シリンダライナに配される燃料弁に加圧されたアンモニアを供給するように構成されるアンモニア燃料システム(30)と、前記アンモニア燃料システムの出口を前記アンモニア吸収システムの入口に接続する前記アンモニア排出流路(42,44,47)と、を備え、前記アンモニア吸収システムは、使用中、前記アンモニア排出流路を通じて供給されるアンモニアを水に吸収させてアンモニア水を作る。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
主燃料がアンモニアである運転モードを少なくとも１つ有する大型２ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関であって、
・シリンダライナと、前記シリンダライナ内の往復ピストンと、自身をカバーするシリンダカバーとを有する少なくとも１つのシリンダと、
・前記往復ピストンと前記シリンダカバーとの間において前記シリンダ内に形成される燃焼室と、
・前記シリンダカバー又は前記シリンダライナに配される燃料弁に加圧されたアンモニアを供給するように構成されるアンモニア燃料システムと、
・アンモニア吸収システムと、
・アンモニア排出流路と、
を備え、
前記アンモニア排出流路は前記アンモニア燃料システムの出口を前記アンモニア吸収システムの入口に接続し、
前記アンモニア吸収システムは、使用中、前記アンモニア排出流路を通じて供給されるアンモニアを水に吸収させてアンモニア水を作り、
前記アンモニア吸収システムは気相アンモニアを受け取り前記気相アンモニアを水に溶かすための、ひとまとまりのアンモニア吸収タワーを備える、
機関。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
気相アンモニアを取り入れるための気相アンモニア入口を備え、
前記ひとまとまりのアンモニア吸収タワーは水の供給源に接続される、
請求項１に記載の機関。
【請求項３】
前記ひとまとまりのアンモニア吸収タワーはアンモニア水を排出するためのアンモニア水出口を有する、
請求項２に記載の機関。
【請求項４】
前記機関の排気流路内にＳＣＲリアクターを備え、前記アンモニア水出口は前記ＳＣＲリアクターに関連付けられる還元剤入口に接続される、請求項３に記載の機関。
【請求項５】
前記アンモニア燃料システムは該アンモニア燃料システムから前記アンモニア吸収システムへとアンモニアを排出するように構成されるパージシステムを備える、請求項１に記載の機関。
【請求項６】
前記パージシステムは加圧窒素源を備える、請求項５に記載の機関。
【請求項７】
前記加圧窒素源はパージバルブを介して前記アンモニア燃料システムに接続される、請求項６に記載の機関。
【請求項８】
前記パージシステムは、前記アンモニア燃料システムから前記アンモニア吸収システムにアンモニアをパージするために前記アンモニア排出流路を使用する、請求項５に記載の機関。
【請求項９】
前記アンモニア燃料システムは液相アンモニア燃料タンクと、低圧ポンプの動作により前記液相アンモニア燃料タンクを中圧燃料ポンプの入口に接続する低圧アンモニア供給ラインとを備える、請求項１に記載の機関。
【請求項１０】
前記アンモニア燃料システムは、前記中圧燃料ポンプの出口を前記燃料弁の入口に接続する中圧燃料ラインを備える、請求項９に記載の機関。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される事項は、期間で燃焼させる燃料としてアンモニアで動作する少なくとも１つのモードにある大型２ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景】
【０００２】
大型２ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関は、典型的には、大型船舶の推進システムや、発電プラントの原動機として用いられる。その大きさや重量、出力は、大型２ストロークターボ過給式圧縮着火内燃機関を他の燃焼機関からかけ離れたものとしており、このタイプの圧縮内燃機関を独特の分類に位置づけている。
【０００３】
内燃機関はこれまで、ディーゼル油のような燃料油や、天然ガス又は石油ガスのような燃料ガスといった、炭化水素燃料によって主に運転されてきた。炭化水素燃料の燃焼は、二酸化炭素（ＣＯ
２
）等の温室効果ガスの発生を伴うが、これらは大気汚染や気候変動の原因になり得る。副生成物の排出を生じる石油燃料の不純物と違って、ＣＯ
２
の発生は、炭化水素の燃焼に不可避である。燃料のエネルギー密度やＣＯ
２
フットプリントは、炭化水素鎖の長さと炭化水素分子の複雑さに依存する。このためガスの炭化水素燃料は、液体の炭化水素燃料よりもフットプリントが小さい。しかしガスの炭化水素燃料は、取り扱いや貯蔵の点でより難しくコストもかかる。ＣＯ
２
フットプリントを小さくするため、非炭化水素燃料が検討されてきている。
【０００４】
アンモニアは、石油やバイオマス、再生可能エネルギー源（風力、太陽光、水力、地熱）によって得られる合成物である。再生可能エネルギー源を用いて生成したアンモニアは、燃焼させたときのカーボンフットプリントは事実上ゼロであり、又はＣＯ
２
やＳＯ
ｘ
、粒子状物質、未燃焼炭化水素の排出が事実上ゼロである。
【０００５】
アンモニアは、火花点火内燃機関において、小さなスケールでテストされ使用されてきた。しかし、圧縮着火内燃機関を運転するためには未だ使用されていない。
【０００６】
アンモニアは有害であり刺激臭を有する。このため、アンモニアが機関から漏れ出ることは防がねばならない。アンモニアによる運転が停止され、例えば従来の燃料による運転に変更されると、燃料システム中のアンモニアはパージ（除去）されねばならないが、除去されたアンモニアを単純に周囲環境に放出することはできない。余分なアンモニアを処理しなければならない他のシナリオが、例えばリークや、機関の故障等によって生じうる。このようなシナリオのアンモニアについてのソリューションを機関に提供する必要がある。
【０００７】
ＣＮ１１２６９６２８９は、船舶用液体アンモニア燃料供給システム及び燃料リサイクルシステムを開示している。このシステムはアンモニア燃料機関、液体アンモニア供給システム、液体アンモニアリサイクルシステム、液体アンモニア窒素パージ換気システムを備える。このシステムによれば、船舶用液体アンモニア燃料の高圧（７０ｂａｒ，４５＋／－１０℃）の液体供給が実現される。パイプライン中の消費されなかった液体アンモニア燃料はリサイクルされ、大量の燃料を節約することができる一方、換気塔に排出されるアンモニア燃料の量は減り、船舶及び人員の安全性が向上する。
【発明の概要】
【０００８】
目的は、上述の問題を解決するか又は少なくとも緩和する、大型２ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関を提供することである。
【０００９】
上述の目的やその他の目的が、独立請求項に記載の特徴により達成される。より具体的な実装形態は、従属請求項や発明の詳細な説明、図面から明らかになるだろう。
【００１０】
第１の捉え方によれば、主燃料がアンモニアである運転モードを少なくとも１つ有する大型２ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関が提供される。この機関は、
・シリンダライナと、前記シリンダライナ内の往復ピストンと、自身をカバーするシリンダカバーとを有する少なくとも１つのシリンダと、
・前記シリンダ内の前記往復ピストンと前記シリンダカバーとの間に形成される燃焼室と、
・前記シリンダカバー又は前記シリンダライナに配される燃料弁に加圧されたアンモニアを供給するように構成されるアンモニア燃料システムと、
・アンモニア吸収システムと、
・前記アンモニア燃料システムの出口を前記アンモニア吸収システムの入口に接続する前記アンモニア排出流路と、
を備え、前記アンモニア吸収システムは、使用中、前記アンモニア排出流路を通じて供給されるアンモニアを水に吸収してアンモニア水を形成するために前記水を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許