(57)【要約】【課題】燃焼装置の排熱のみを利用し、気化器から排出されて燃焼装置に供給されるガス燃料（天然ガス）を所定の温度範囲で供給するのに適した液化天然ガス気化システムを提供する。【解決手段】燃料ガスとしての天然ガスを液化天然ガスから気化して燃焼装置５に供給するための液化天然ガス気化システムＸ１であって、液化天然ガスを液体熱媒で加熱して気化させる気化器２と、燃焼装置５の排熱を上記液体熱媒により回収する熱回収部４と、熱回収部４と気化器２の間で上記液体熱媒を循環させるための熱媒循環ライン６２，６３と、熱媒循環ライン６２，６３に設けられ、熱回収部４を通過した上記液体熱媒と、気化器２から排出され、かつ熱回収部４を通過していない上記液体熱媒とを混合する混合部７１と、気化器２に供給される上記液体熱媒の流量を調節する流量調節部６２４，７３と、を備える。【選択図】図１
2020186732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスとしての天然ガスを液化天然ガスから気化して燃焼装置に供給するための液化天然ガス気化システムであって、
液化天然ガスを液体熱媒で加熱して気化させる気化器と、
上記燃焼装置の排熱を上記液体熱媒により回収する熱回収部と、
上記熱回収部と上記気化器の間で上記液体熱媒を循環させるための熱媒循環ラインと、
上記熱媒循環ラインに設けられ、上記熱回収部を通過した上記液体熱媒と、上記気化器から排出され、かつ上記熱回収部を通過していない上記液体熱媒とを混合する混合部と、
上記気化器に供給される上記液体熱媒の流量を調節する流量調節部と、を備える、液化天然ガス気化システム。
【請求項２】
上記気化器から排出される天然ガスの温度を検出するガス温度検出部を更に備え、
上記流量調節部は、上記ガス温度検出部で検出される天然ガスの温度に基づいて、上記気化器に供給される上記液体熱媒の流量を調節する、請求項２に記載の液化天然ガス気化システム。
【請求項３】
上記熱媒循環ラインは、上記気化器から排出された、相対的に低温である上記液体熱媒を上記熱回収部まで送る低温側ラインと、上記熱回収部を通過した、相対的に高温である上記液体熱媒を上記気化器まで送る高温側ラインと、を含み、
上記混合部は、一端が上記低温側ラインに接続され、かつ他端が上記高温側ラインに接続された第１バイパスラインを含む、請求項１または２に記載の液化天然ガス気化システム。
【請求項４】
上記高温側ラインにおいて上記第１バイパスラインとの接続箇所よりも下流側に設けられ、上記液体熱媒の温度を検出する熱媒温度検出部と、
上記熱媒温度検出部で検出される上記液体熱媒の温度が所定の範囲に収まるように上記第１バイパスラインを通過して上記高温側ラインに混合される上記液体熱媒の流量を調節する温度調節部と、を更に備える、請求項３に記載の液化天然ガス気化システム。
【請求項５】
上記流量調節部は、上記高温側ラインに設けられ、上記気化器に供給される上記液体熱媒の流量を調節する流量調節三方弁と、
一端が上記流量調節三方弁に接続され、かつ他端が上記低温側ラインに接続された第２バイパスラインと、を含む、請求項３または４に記載の液化天然ガス気化システム。
【請求項６】
上記燃焼装置は、船舶用のデュアルフューエルエンジンである、請求項１ないし５のいずれかに記載の液化天然ガス気化システム。
【請求項７】
液化天然ガスを気化して燃料ガスとしての天然ガスを燃焼装置に供給するための液化天然ガス気化システムにおいて、
液化天然ガスを液体熱媒で加熱して気化させる気化器と、上記燃焼装置の排熱を回収する熱回収部と、の間で上記液体熱媒が循環させられ、
上記熱回収部を通過した上記液体熱媒と、上記気化器から排出され、かつ上記熱回収部を通過していない上記液体熱媒とを混合し、混合後の上記液体熱媒の温度が所定範囲となるように制御する液体熱媒温度制御ステップと、
上記気化器に供給される上記液体熱媒の流量を調節し、上記気化器から排出される天然ガスの温度が所定の範囲となるように制御する天然ガス温度制御ステップと、を含む、液化天然ガス気化システムの温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化天然ガスを温水などの液体熱媒で加熱して気化し、当該気化ガスを燃料ガスとして燃焼装置に供給するための液化天然ガス気化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスエンジンはディーゼルエンジンであり、発電機、自動車のエンジン、船舶のエンジンなどで幅広く用いられている。ガスエンジンは液体燃料のディーゼルエンジンと比べて、ノッキング域と失火域にはさまれた安定燃焼域が狭く、空気過剰率や給気温度、燃料ガス組成や燃料ガス温度により敏感にその燃焼条件が影響を受けるという課題を抱えている。このため、一般的にガスエンジンは、ガバナ（調速機）を用いて、エンジン負荷の微細な変動によりエンジンの回転数が大きく変化するのを防止している。
【０００３】
ガスエンジンなどの燃焼装置に天然ガス燃料を供給する設備では、ＬＮＧ（液化天然ガス）を−１６０℃以下の低温でＬＮＧ貯槽に蓄え、気化器などで加熱し蒸発気化させてガス状にする。気化器の加熱源としては、例えば温水（液体熱媒）が使用される。
【０００４】
特許文献１では、燃焼装置としての船舶用ガスエンジン（デュアルフューエルエンジン）において、燃料ガスを効率的にかつ安全に供給するために、機関冷却水（エンジン冷却水）を直接気化器の加温用の温水として用いている。ガスエンジンには、燃料噴射ポンプのようなものがないので、ガス燃料温度が変化すると標準状態（０℃、大気圧）でのガス燃料供給量が変わり、供給カロリーが変わって、ガバナの調節機能が損なわれてしまう。したがって、例えば燃料ガス温度が急激に変化した場合はガバナでは制御しきれないという問題があった。これに対し、従来技術の天然ガス供給システムをそのまま用いると、ガスエンジンとして負荷変動が大きく変化する船舶用ディーゼルエンジンのような場合では、エンジンの出力に応じた燃料ガス量を所定の温度範囲内（例えば±５℃）でエンジンに供給することができなかった。そして、気化器で気化発生させた状態のままガス温度の高低に拘わらず負荷変動の大きなガスエンジンに供給することには問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１４７５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような事情の下で考え出されたものであって、強制的に加熱や冷却をする手段を用いずに燃焼装置の排熱のみを利用し、気化器から排出されて燃焼装置に供給されるガス燃料（天然ガス）を所定の温度範囲で供給するのに適した液化天然ガス気化システムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面によって提供される液化天然ガス気化システムは、燃料ガスとしての天然ガスを液化天然ガスから気化して燃焼装置に供給するための液化天然ガス気化システムであって、液化天然ガスを液体熱媒で加熱して気化させる気化器と、上記燃焼装置の排熱を上記液体熱媒により回収する熱回収部と、上記熱回収部と上記気化器の間で上記液体熱媒を循環させるための熱媒循環ラインと、上記熱媒循環ラインに設けられ、上記熱回収部を通過した上記液体熱媒と、上記気化器から排出され、かつ上記熱回収部を通過していない上記液体熱媒とを混合する混合部と、上記気化器に供給される上記液体熱媒の流量を調節する流量調節部と、を備える。
【０００８】
好ましくは、上記気化器から排出される天然ガスの温度を検出するガス温度検出部を更に備え、上記流量調節部は、上記ガス温度検出部で検出される天然ガスの温度に基づいて、上記気化器に供給される上記液体熱媒の流量を調節する。
【０００９】
好ましくは、上記熱媒循環ラインは、上記気化器から排出された、相対的に低温である上記液体熱媒を上記熱回収部まで送る低温側ラインと、上記熱回収部を通過した、相対的に高温である上記液体熱媒を上記気化器まで送る高温側ラインと、を含み、上記混合部は、一端が上記低温側ラインに接続され、かつ他端が上記高温側ラインに接続された第１バイパスラインを含む。
【００１０】
好ましくは、上記高温側ラインにおいて上記第１バイパスラインとの接続箇所よりも下流側に設けられ、上記液体熱媒の温度を検出する熱媒温度検出部と、上記熱媒温度検出部で検出される上記液体熱媒の温度が所定の範囲に収まるように上記第１バイパスラインを通過して上記高温側ラインに混合される上記液体熱媒の流量を調節する温度調節部と、を更に備える。
【００１１】
好ましくは、上記流量調節部は、上記高温側ラインに設けられ、上記気化器に供給される上記液体熱媒の流量を調節する流量調節三方弁と、一端が上記流量調節三方弁に接続され、かつ他端が上記低温側ラインに接続された第２バイパスラインと、を含む。
【００１２】
好ましくは、上記燃焼装置は、船舶用のデュアルフューエルエンジンである。
【００１３】
本発明の第２の側面によって提供される液化天然ガス気化システムの温度制御方法は、液化天然ガスを気化して燃料ガスとしての天然ガスを燃焼装置に供給するための液化天然ガス気化システムにおいて、液化天然ガスを液体熱媒で加熱して気化させる気化器と、上記燃焼装置の排熱を回収する熱回収部と、の間で上記液体熱媒が循環させられ、上記熱回収部を通過した上記液体熱媒と、上記気化器から排出され、かつ上記熱回収部を通過していない上記液体熱媒とを混合し、混合後の上記液体熱媒の温度が所定範囲となるように制御する液体熱媒温度制御ステップと、上記気化器に供給される上記液体熱媒の流量を調節し、上記気化器から排出される天然ガスの温度が所定の範囲となるように制御する天然ガス温度制御ステップと、を含む。
【００１４】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る液化天然ガス気化システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】ガスエンジン稼働時間に対するガス燃料消費量変化の特性を表すグラフである。
【図３】ガス燃料消費量に対する気化器から排出される天然ガス温度変化の特性を表すグラフである。
【図４】液体熱媒流量調節部の他の構成例を示す概略図である。
【図５】液体熱媒流量調節部の他の構成例を示す概略図である。
【図６】液体熱媒流量調節部の他の構成例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る液化天然ガス気化システムの一実施形態を示している。本実施形態の液化天然ガス気化システムＸ１は、ＬＮＧ貯槽１と、気化器２と、バッファタンク３と、熱回収部４と、これらに接続される各ラインとを備えて構成されている。本実施形態において、液化天然ガス気化システムＸ１は、船舶用ガスエンジン５に燃料ガスとしての天然ガスを供給するためのものであり、例えば船舶内の船底部分に搭載されている。
【００１８】
ＬＮＧ貯槽１は、燃料となる液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯蔵するためのものである。ＬＮＧ貯槽１は、外壁が２重とされており、当該２つの壁の間には断熱材が充填されるとともに真空に減圧されて、外気からの侵入熱を遮断する構造になっている。ＬＮＧ貯槽１には、ＬＮＧが−１６０℃以下の温度で貯蔵されている。詳細は後述するが、ＬＮＧ貯槽１は、気化器２においてＬＮＧが気化して昇圧した天然ガスを、ガスライン６７を通じて０．７ＭＰａＧ程度の圧力で受け入れている。
【００１９】
ＬＮＧ貯槽１の下部には、ＬＮＧ供給ライン６１が接続されている。ＬＮＧ供給ライン６１は、ＬＮＧ貯槽１から送り出されるＬＮＧを気化器２に移送するための流路である。ＬＮＧ供給ライン６１には、遮断弁６１１が設けられている。
【００２０】
ＬＮＧ貯槽１の上部には、ガス抜き出しライン６１２が接続されている。ガス抜き出しライン６１２は、ＬＮＧ貯槽１へＬＮＧを補充する際、ＬＮＧ貯槽１内の空間部のガスを抜き出してＬＮＧ供給ライン６１に流すものである。ガス抜き出しライン６１２には、遮断弁６１３が設けられている。
【００２１】
気化器２は、液体熱媒を加熱源として、ＬＮＧを蒸発気化するためのものである。気化器２は、熱媒容器２１と、熱媒容器２１の内部に配置された伝熱管２２，２３とを備えている。
【００２２】
熱媒容器２１は、液体熱媒を収容するための密閉状容器である。熱媒容器２１には、伝熱管２２内のＬＮＧを加熱気化するための液体熱媒が補充可能に収容されている。当該液体熱媒としては、例えば温水が挙げられる。
【００２３】
本実施形態において、熱媒容器２１は、フランジ構造の底板２１１の上に略釣鐘状の容器体２１２が載った構造をしており、容器体２１２と底板２１１とはガスケットを挟んでボルトで一体化固定されている。このような構成によって、高圧ガス保安法や日本海事協会鋼船規則などで規定されている定期的な検査が必要となる場合、温水（液体熱媒）を抜き出してボルトを外せば釣鐘状の容器体２１２はＬＮＧの配管（ＬＮＧ供給ライン６１）や温水の配管（後述の熱媒循環ライン６２，６３等）を外すことなく上部に簡単に引き上げることができ、伝熱管２２，２３を直接検査できるようになる。
【００２４】
熱媒容器２１には、熱媒循環ライン６２，６３が接続されている。熱媒循環ライン６２，６３は、気化器２と熱回収部４との間で温水（液体熱媒）を循環させるためのものである。熱媒循環ライン６２は、熱媒容器２１の下部（底板２１１）に接続されており、熱回収部４を通過した温水（液体熱媒）を熱媒容器２１（気化器２）まで送る流路である。熱媒循環ライン６３は、熱媒容器２１の下部（底板２１１）に接続されており、かつ底板２１１をシールされた状態で貫通するオーバーフロー管２４につながっている。熱媒循環ライン６２を介して順次供給されることにより熱媒容器２１の内部を通過した温水（液体熱媒）は、オーバーフロー管２４を介して熱媒循環ライン６３に排出される。詳細は後述するが、熱媒容器２１から排出される温水（液体熱媒）は、熱回収部４において再加熱され、再び気化器２（熱媒容器２１）に供給されて循環利用される。なお、熱媒循環ライン６２には循環用ポンプ６２１が設けられている。
【００２５】
熱回収部４を通過し、熱媒循環ライン６２を流れる温水（液体熱媒）は、相対的に高温である。熱媒容器２１（気化器２）を通過し、熱媒循環ライン６３を流れる温水（液体熱媒）は、相対的に低温である。そして、熱媒循環ライン６２は、本発明で言う高温側ラインに相当する。また、熱媒循環ライン６３は、本発明で言う低温側ラインに相当する。
【００２６】
本実施形態において、熱媒循環ライン６２，６３には、バイパスライン７１（第１バイパスライン）が接続されている。バイパスライン７１は、一端が熱媒循環ライン６３（低温側ライン）に接続されており、他端が熱媒循環ライン６２（高温側ライン）に接続されている。バイパスライン７１は、熱回収部４を通過した温水（液体熱媒）に、気化器２から排出され、かつ熱回収部４を通過していない温水（液体熱媒）を混合するための流路である。ここで、バイパスライン７１を流れる温水（液体熱媒）の温度は、熱媒循環ライン６２を流れる温水（液体熱媒）の温度よりも低い。
【００２７】
本実施形態において、熱媒循環ライン６２に対するバイパスライン７１の接続箇所には、温度調節部７２が設けられている。温度調節部７２は、バイパスライン７１を通過して熱媒循環ライン６２に混合される温水（液体熱媒）の流量を調整するものであり、例えば三方弁を用いて構成される。
【００２８】
本実施形態において、温度調節部７２は、熱媒温度検出部６２２で検出される温水温度が所定の範囲に収まるようにバイパスライン７１を通過して熱媒循環ライン６２（高温側ライン）に混合される温水（液体熱媒）の流量を調節する。本実施形態において、熱媒循環ライン６２においてバイパスライン７１の接続箇所の下流側近傍には、チャンバ６２３が設けられている。当該チャンバ６２３内には所定量の温水（液体熱媒）が収容されており、熱媒温度検出部６２２は、チャンバ６２３内の温水（液体熱媒）の温度を検出する。
【００２９】
本実施形態において、熱媒循環ライン６２には、流量調節弁６２４（流量調節部）が設けられている。流量調節弁６２４は、気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量を調節するものであり、三方弁を用いて構成される。流量調節弁６２４は、循環用ポンプ６２１と気化器２との間に設けられており、好ましくは気化器２の近傍に設けられる。
【００３０】
本実施形態において、流量調節弁６２４には、バイパスライン７３が接続されている。バイパスライン７３は、一端が流量調節弁６２４に接続されており、他端が熱媒循環ライン６３（低温側ライン）に接続されている。バイパスライン７３は、チャンバ６２３から導出されて熱媒循環ライン６２を流れる温水（液体熱媒）の一部を、気化器２を通過させずに熱媒循環ライン６３（低温側ライン）に混合するための流路である。流量調節弁６２４は、後述するガス温度検出部６４１で検出される天然ガスの温度に基づいて、気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量を調節する。流量調節弁６２４により気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量が減じられると、その減じられた流量相当分の温水（液体熱媒）がバイパスライン７３を通過して熱媒循環ライン６３に混合される。
【００３１】
伝熱管２２は、熱媒容器２１内に導入されるＬＮＧが流れる流路であり、例えばコイル状に巻かれている。伝熱管２２の上流側端は、熱媒容器２１の下部（底板２１１）を貫通してＬＮＧ供給ライン６１につながっている。熱媒容器２１の下部（底板２１１）にはまた、ガスライン６４が接続されている。伝熱管２２の下流側端は、底板２１１を貫通してガスライン６４につながっている。
【００３２】
伝熱管２２内のＬＮＧは、周囲にある温水（液体熱媒）により加熱されて蒸発気化し、気化した天然ガスが、熱媒容器２１の外部に通じるガスライン６４に排出される。ガスライン６４の下流側端には、バッファタンク３が設けられている。伝熱管２２において気化した天然ガスは、ガスライン６４を介してバッファタンク３に送り込まれる。
【００３３】
ここで、液体熱媒として温水を用いる場合、熱媒容器２１（気化器２）の内部においては、例えば２０〜６０℃の温度範囲の温水が満たされた状態で流れている。伝熱管２２内において気化した天然ガスは、例えば１５〜５０℃、好ましくは２０〜４５℃の温度範囲まで加温されて、０．７０ＭＰａＧ程度の圧力でガスライン６４に排出される。
【００３４】
本実施形態において、ガスライン６４における熱媒容器２１（気化器２）寄りの部位には、ガス温度検出部６４１が設けられている。ガス温度検出部６４１は、気化器２から排出された天然ガスの温度を検出するものである。
【００３５】
伝熱管２３は、熱媒容器２１内に導入されるＬＮＧが流れる流路であり、例えばコイル状に巻かれている。伝熱管２３は、気化した天然ガスによりＬＮＧ貯槽１内部の空間部分の圧力を高めるためのものである。伝熱管２３の上流側端は、熱媒容器２１の下部（底板２１１）を貫通してＬＮＧ供給ライン６６につながっている。ＬＮＧ供給ライン６６は、ＬＮＧ供給ライン６１の途中において分岐状に接続されている。ＬＮＧ供給ライン６６には、遮断弁６６１が設けられている。熱媒容器２１の下部（底板２１１）にはまた、ガスライン６７が接続されている。伝熱管２３の下流側端は、底板２１１を貫通してガスライン６７につながっている。ガスライン６７には、圧力制御弁６７１が設けられている。
【００３６】
伝熱管２３において気化した天然ガスは、ガスライン６７を通じてＬＮＧ貯槽１に送られる。ガスライン６７内ではガス圧力が例えば０．７５ＭＰａＧまで加圧される。この加圧圧力は、ＬＮＧ貯槽１からのＬＮＧ供給圧力となり、内燃機関である船舶用ガスエンジン５（ディーゼルエンジン）に必要なガス燃料供給圧力源となる。
【００３７】
バッファタンク３は、天然ガスを収容可能な密閉状容器である。バッファタンク３は、ガスライン６４で送り込まれた天然ガス燃料について後段の燃焼装置（船舶用ガスエンジン５）の消費ガス量の負荷変動を吸収するために用いられる。例えば燃焼装置が内燃機関の場合、バッファタンク３により天然ガスを貯留する構成は有効である。バッファタンク３にはガスライン６５が接続されている。ガスライン６５には、圧力制御弁６５１が設けられている。この圧力制御弁６５１において、ガスライン６５を流れる天然ガスが後段の船舶用ガスエンジン５での消費に適した圧力まで減圧される。
【００３８】
ガスライン６５を経た天然ガスは、船舶用ガスエンジン５に供給される。船舶用ガスエンジン５は、例えばデュアルフューエルエンジン（２元燃料ディーゼルエンジン）であり、重油などの液体燃料で起動された後、液体燃料モードからガス燃料モードに切り替えられると、ガス燃料が供給される。船舶用ガスエンジン５に供給されるガス燃料は、ガバナ５１（調速機）を通じて当該船舶用ガスエンジン５の出力に見合う消費量で燃焼させられる。
【００３９】
船舶用ガスエンジン５は、運転中常時、冷却水ポンプ６８１もしくは機付ポンプ６８２でエンジン冷却水を循環させながら冷却されている。当該エンジン冷却水は、定常運転状態において、排熱回収および冷却を繰り返しながら５５〜９０℃の温度範囲で循環している。船舶用ガスエンジン５を出たエンジン冷却水は、冷却水循環ライン６８を通って冷却水温度検出部６８３で温度検出されながら熱回収部４に導入される。
【００４０】
熱回収部４は、船舶用ガスエンジン５の排熱を温水（液体熱媒）により回収するためのものである。本実施形態において、熱回収部４は、間接式熱交換器で構成されている。熱回収部４においては、気化器２から排出されて熱媒循環ライン６３を流れる温水（液体熱媒）と、冷却水循環ライン６８を流れるエンジン冷却水とが熱交換され、船舶用ガスエンジン５の排熱が温水（液体熱媒）に回収されていく。
【００４１】
熱回収部４で除熱されたエンジン冷却水は、クーラー６８４で海水によってさらに冷却され、冷却用温調弁６８５で調節されながら、冷却水バイパスライン６８６を流れるエンジン冷却水の一部と混合し、冷却水ポンプ６８１もしくは機付ポンプ６８２で再び昇圧されて船舶用ガスエンジン５に送入される。
【００４２】
次に、液化天然ガス気化システムＸ１の稼働時において、気化器２および熱回収部４の間で循環する温水（液体熱媒）の温度制御方法について説明する。
【００４３】
気化器２から排出されて熱媒循環ライン６３を流れる温水（液体熱媒）は、気化器２において伝熱管２２内のＬＮＧないし天然ガスとの熱交換により、相対的に低温となっている。この熱媒循環ライン６３を流れる温水（液体熱媒）は、熱回収部４を通過することにより船舶用ガスエンジン５の排熱を回収して温水温度が上昇した後、チャンバ６２３内に一旦収容される。ここで、チャンバ６２３内の温水温度が熱媒温度検出部６２２により検出され、この温水温度が一定温度となるように、熱媒循環ライン６３を流れる温水の一部がバイパスライン７１を介して温度調節部７２により流量が調整されて熱媒循環ライン６２内の温水に混合される。このようにして、実質的に一定温度の温水（以下、適宜「基本温水」という）が作られる。本実施形態では、チャンバ６２３に収容された温水が基本温水である。基本温水の温度は、例えば２５〜６０℃の温度範囲において所定温度に設定される。
【００４４】
温度調節部７２を用いて一定温度になった基本温水は、循環用ポンプ６２１で昇圧され気化器２に向かって流れる。気化器２の入口部近傍では、一定温度で流れてくる基本温水を流量調節弁６２４で二つの流路に振り分けて、一方は気化器２内へ流し、他方は気化器２を通過させずにバイパスライン７３へ流し、気化器２の加熱量を調節する。この温水量の振り分け量は、気化器２から排出される天然ガスの温度が所定の目標温度（例えば３０℃や３２℃、あるいは３５℃）となるように調節される。例えば船舶用ガスエンジン５の出力が１，２００ｋｗで、天然ガス燃料の供給について約４００ｋｇ／ｈの気化能力を有する気化器２の場合には、エンジン負荷が１００％の場合に１５ｍ3／ｈ以上の温水循環量が適当である。
【００４５】
一方、ＬＮＧ貯槽１から気化器２（伝熱管２２）に流れるＬＮＧの流量は、船舶用ガスエンジン５におけるガス燃料の消費量によって決定され、船舶用ガスエンジン５の負荷変動があるとそのままガス燃料消費量の変動につながる。
【００４６】
伝熱管２２の内部では、例えば圧力が０．７ＭＰaＧの場合、約−１３０℃のＬＮＧ（液化天然ガス）が気化して、その後１５〜５０℃の温度範囲、好ましくは２０〜４５℃の温度範囲まで昇温されていく。本実施形態において、気化器２から排出される天然ガスについては、気化器２の近傍のガス温度検出部６４１でガス温度を検出し、船舶用ガスエンジン５に供給するのに適した燃料ガスの温度範囲（例えば２５±５℃から４０±５℃）に目標温度が設定され、熱媒循環ライン６２を介して気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量が制御されていく。
【００４７】
次に、図２を参照して、船舶用ガスエンジン５の稼働時間に対するガス燃料消費量の変化の特性について説明する。まず、船舶用ガスエンジン５（２元燃料ディーゼルエンジン）が起動して液体燃料モードで運転された後、ガスエンジンの運転に移行すべく液体燃料モードからガス燃料モードになる。そのとき、図２の左端の立ち上がり線のように約３０秒間でガス燃料消費量が０から１００％に切り替わる。ここで、液体燃料モードで既にエンジン冷却水が冷却水循環ライン６８を循環し、クーラー６８４で海水によって冷却されていた状態から、熱回収部４において温水（液体熱媒）が排熱を回収する状態に変化していく。この熱回収部４による排熱回収の機能は、ガス燃料消費量が増加することによって、液化天然ガスの気化熱に相当する熱量が温水からより多く奪われ、気化器２から戻ってくる温水温度が下がり始めることによって、自動的にエンジン冷却水から排熱をより回収する状態に変化していく。
【００４８】
ここで、熱回収部４で排熱を回収した温水（液体熱媒）の温度条件を一定にしておくために、チャンバ６２３内で温水温度を測定し、温度調節部７２により気化器２から戻ってくる冷却された温水の一部の混合量を減らし、温水温度を２５℃〜６０℃の温度範囲のいずれかの設定温度に維持し続ける。
【００４９】
また、ガス燃料消費量が増加していくと、気化器２から排出される天然ガスの温度をガス温度検出部６４１により検知して、流量調節弁６２４により、気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量を増やす動作をしていく。
【００５０】
上述のガス燃料消費量（エンジン負荷）が１００％まで上昇する動作とは逆にエンジン負荷が下がり、ガスエンジンのガス燃料消費量が減少すると、図２に示したように１００％のガス燃料消費量がエンジン負荷の低下に伴い、最低で１９％のガス燃料消費量（エンジン負荷では１５％に相当）にまで下がるときがある。このとき、液化天然ガス気化システムＸ１においては、温度調節部７２で基本温水を作る動作を常にしているので、ＬＮＧ（液化天然ガス）の気化熱の消費量が減少しても基本温水の温水温度は変わることがない。したがって、ガス燃料消費量が減少しても気化器２から排出される天然ガスの温度が基本温水の温水温度よりも高くなることはないので、流量調節弁６２４の制御が不調になっても安全である。これはガスエンジン（船舶用ガスエンジン５）がガス燃料モードから液体燃料モードに切り替わり、船舶が停船状態に入った場合でも上記と同様の動作が行われる。以上のように、液化天然ガス気化システムＸ１が稼働すると、気化器２から排出される天然ガスの温度を常にガスエンジンが必要とする目標温度に維持しようとする動作が実行される。
【００５１】
気化器２の基本構造は、温水（液体熱媒）を収容する熱媒容器２１の内部にコイル状の伝熱管２２を浸したような状態でセットされている。熱媒容器２１の下部から温水が流入して当該熱媒容器２１の内壁に沿って円周状に上昇し、熱媒容器２１の頂部から中央部に貫通するオーバーフロー管２４を通り外部の熱媒循環ライン６３に流れ出る。ガス燃料消費量、すなわち気化ガス量がどのように負荷変動しても、気化器２の大きさは定まっているので熱媒容器２１内の伝熱管２２によって形成される全伝熱面積は一定である。したがって、ガス燃料消費量が小さくなると、伝熱管２２表面でのＬＮＧの気化量が減るので、蒸発部（ＬＮＧと気化天然ガスが混在する領域。以下同じ。）の伝熱面積が減少し、ガス加温部（気化天然ガスのみが存在する領域。以下同じ。）の伝熱面積が増加する。また、気化器２（熱媒容器２１）に供給される温水（液体熱媒）の温度（基本温水温度）は、ガス燃料消費量に関係なく一定であるので、ガス燃料消費量の負荷が小さくなると、気化器２内での冷却による温水（液体熱媒）の温度降下程度が小さくなり、温水と伝熱管２２を通しての天然ガスとの温度差は大きくなり、伝熱が進んで気化器２から排出される天然ガスの温度は上昇する。一方、ガス燃料消費量が大きくなると、蒸発部の伝熱面積が増加してガス加温部の伝熱面積は減少する。それと同時に、温水（液体熱媒）の温度降下程度が大きくなり、温水と伝熱管２２を通しての天然ガスとの温度差が縮まり、伝熱しにくくなって気化器２から排出される天然ガスの温度は低下する。本発明は、ガス燃料消費量が変動する際、一定容量の気化器２におけるこのような特性に着目してなされたものである。
【００５２】
次に、図３を参照して、ガス燃料消費量に対する気化器２から排出される天然ガス温度の変化の特性について説明する。図３は、船舶用ガスエンジン５の出力が１，２００ｋｗで、ガス燃料消費量に匹敵する、気化器２におけるＬＮＧ（液化天然ガス）の気化能力が約４００ｋｇ／ｈ、気化器２に供給される基本温水の温度が４０℃の場合において、ガス燃料消費量に対する気化器２から排出される天然ガスの温度変化を表したものである。図３においては、気化器２に供給される基本温水の循環流量が異なる場合の四例を示しており、それぞれの曲線は、流量調節弁６２４により一定流量の基本温水を気化器２に供給したとき、ガスエンジンの負荷変動によって変わるガス燃料消費量に対して気化器２から排出される天然ガスの温度がどのように変化をするかを表したものである。図３においては、気化器２への基本温水の循環流量が２０ｍ3／ｈの場合、１０ｍ3／ｈの場合、５ｍ3／ｈの場合、３ｍ3／ｈの場合をそれぞれ示している。ガスエンジンの負荷は、通常最大の負荷率を１００％とすると最小の負荷率は１５％であり、それに相当するガス燃料消費量の負荷率は最大を１００％とすると最小は１９％になる。したがって、最大のガス燃料消費量を約４００ｋｇ／ｈとすると最小は約７６ｋｇ／ｈとなる。
【００５３】
まず、図３に示されたうちの一例として、温度が４０℃の基本温水を２０ｍ3／ｈの流量で気化器２に流すと、ガス燃料消費量が最も少ない場合（燃料負荷率１９％、エンジン負荷率１５％）には、気化器２から排出される天然ガスの温度は温水温度とほぼ同じ４０℃に接近していく。しかし、ガス燃料消費量が増加し、気化ガス量が増加していくと、最大の燃料負荷率１００％のときには気化器２から排出される天然ガスの温度は２７℃まで降下する。また、もう一例として、温度が４０℃の基本温水を３ｍ3／ｈの流量で気化器２に流すと、ガス燃料消費量が最も少ない場合（燃料負荷率１９％、エンジン負荷率１５％）には、気化器２から排出される天然ガスの温度は３７℃になる。しかし、ガス燃料消費量が増加していくと、気化器２から排出される天然ガスの温度は急激に降下する。
【００５４】
したがって、ガスエンジンのガス燃料温度の目標値を３２℃にしたいときには、まず温度調節部７２で基本温水の温度を４０℃に調節し、その基本温水を気化器２に供給する。その後、ガスエンジン負荷の増加にともなって変わるガス燃料消費量が増えると、気化器２から排出される天然ガスの温度が降下する。そうすると、この天然ガスの温度降下をガス温度検出部６４１が検知して、流量調節弁６２４により気化器２に供給する基本温水の流量を増やす。例えば基本温水を２０ｍ3／ｈの流量で気化器２に流すと、気化器２（熱媒容器２１）内における温水の流速がすぐに上昇し、気化器２から排出される天然ガスの温度は２７℃となる。このように、気化器２に供給する温水の流量を変化させることによって生じる天然ガス燃料の温度変化は、応答性に優れている。
【００５５】
また、ガス燃料消費量が減少すると、気化器２から排出される天然ガスの温度は上昇するが、４０℃を上回ることはない。そして、燃料負荷率が１９％まで減少して温水流量が３ｍ3／ｈになると、気化器２から排出される天然ガスの温度は３７℃に落ち着く。この結果、ガス燃料温度の目標値３２℃±５℃は、達成される。
【００５６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲は上記した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本発明の範囲に包摂される。
【００５７】
気化器の構造については、図１に記載された温水槽式気化器に限られたものではなく、温水（液体熱媒）を循環させて液化天然ガスを気化させることができる気化器であれば、いかなる構造を採用してもよい。
【００５８】
また、気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量を調節する流量調節弁の取り付け位置や構成については、上記実施形態において図１に示した流量調節弁６２４に限定されない。気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量の調節は、気化器２の近傍であれば、気化器２の上流側（熱媒循環ライン６２側）で行っても、下流側（熱媒循環ライン６３側）で行ってもよい。
【００５９】
図４〜図６は、気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量を調節するための流量調節弁について、その取り付けのバリエーションを例示している。図４においては、気化器２の下流側に流量調節弁６２５が設けられている。流量調節弁６２５は、熱媒循環ライン６３（低温側ライン）に設けられており、三方弁を用いて構成される。流量調節弁６２５には、熱媒循環ライン６２（高温側ライン）から分岐するバイパスライン７４が接続されている。バイパスライン７４は、チャンバ６２３から導出されて熱媒循環ライン６２を流れる温水（液体熱媒）の一部を、気化器２を通過させずに熱媒循環ライン６３（低温側ライン）に混合するための流路である。流量調節弁６２４は、後述するガス温度検出部６４１で検出される天然ガスの温度に基づいて、気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量を調節する。
【００６０】
図５においては、熱媒循環ライン６２（高温側ライン）に流量調節弁６２６が設けられている。図５に示した例では、三方弁を使用せずに二方弁を使用している。三方弁を用いると圧力損失を減らすことができるが、二方弁である流量調節弁６２６を用いて、気化器２に供給される温水流量について直接開度を変化させて調節してもよい。
【００６１】
図６においては、熱媒循環ライン６２から分岐するバイパスライン７５に、二方弁である流量調節弁６２７が設けられている。バイパスライン７５は、一端が熱媒循環ライン６２に接続され、かつ他端が熱媒循環ライン６３に接続されている。バイパスライン７５は、熱媒循環ライン６２を流れる温水（液体熱媒）の一部を、気化器２を通過させずに熱媒循環ライン６３（低温側ライン）に混合するための流路である。図６に示した構成では、バイパスライン７５に設けられた流量調節弁６２７（二方弁）の開度を変化させることにより、気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量を調節する。
【符号の説明】
【００６２】
Ｘ１          液化天然ガス気化システム
１            ＬＮＧ貯槽
２            気化器
２１          熱媒容器
２１１        底板
２１２        容器体
２２          伝熱管
２３          伝熱管
２４          オーバーフロー管
３            バッファタンク
４            熱回収部
５            船舶用ガスエンジン
５１          ガバナ
６１          ＬＮＧ供給ライン
６１１        遮断弁
６１２        ガス抜き出しライン
６１３        遮断弁
６２          熱媒循環ライン（高温側ライン）
６２１        循環用ポンプ
６２２        熱媒温度検出部
６２３        チャンバ
６２４        流量調節弁（流量調節部、流量調節三方弁）
６２５        流量調節弁（流量調節部）
６２６        流量調節弁（流量調節部）
６２７        流量調節弁（流量調節部）
６３          熱媒循環ライン（低温側ライン）
６４          ガスライン
６４１        ガス温度検出部
６５          ガスライン
６５１        圧力制御弁
６６          ＬＮＧ供給ライン
６６１        遮断弁
６７          ガスライン
６７１        圧力制御弁
６８          冷却水循環ライン
６８１        冷却水ポンプ
６８２        機付ポンプ
６８３        冷却水温度検出部
６８４        クーラー
６８５        冷却用温調弁
６８６        冷却水バイパスライン
７１          バイパスライン（混合部、第１バイパスライン）
７２          温度調節部
７３          バイパスライン（流量調節部、第２バイパスライン）
７４          バイパスライン
７５          バイパスライン
【図１】
2020186732.tif 000003
【図２】
2020186732.tif 000004
【図３】
2020186732.tif 000005
【図４】
2020186732.tif 000006
【図５】
2020186732.tif 000007
【図６】
2020186732.tif 000008