(57)【要約】【課題】ポンプがＬＮＧを高圧圧縮して液体状態のＬＮＧを過冷却液体状態に相変化させることにより、ＬＮＧの圧力をエンジンの要求圧力まで上昇させるとき、ポンプによってＬＮＧに伝達されるエネルギーがＬＮＧの温度上昇ではなく、圧力上昇に集中的に使用することができるようにし、ポンプを駆動するための電気エネルギーの使用量を減らすことができるようなＬＮＧ燃料供給システムを提供する。【解決手段】 ＬＮＧ貯蔵タンク１０からエンジン２０まで連結された燃料供給ライン２１と、燃料供給ライン２１上に具備され、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から排出されたＬＮＧを高圧で圧縮して過冷却液体状態に変化させるポンプ３０と、エンジン２０とポンプ３０との間の燃料供給ライン２１上に具備され、ポンプ３０から供給され過冷却液体状態のＬＮＧを加熱して超臨界状態に相変化させてエンジン２０に供給する熱交換器４０と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＮＧ貯蔵タンクからエンジンまで連結された燃料供給ラインと、
前記燃料供給ライン上に具備され、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから排出されたＬＮＧを高圧で圧縮して過冷却液体状態に変化させるポンプと、
前記エンジンと前記ポンプとの間の前記燃料供給ライン上に具備され、前記ポンプから供給される前記過冷却液体状態のＬＮＧを加熱して超臨界状態に相変化させて前記エンジンに供給する熱交換器と、
を含むことを特徴とするＬＮＧ燃料供給システム。
【請求項２】
前記ポンプは、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから排出された前記ＬＮＧを臨界圧力よりも高い圧力をもって臨界温度よりも低い温度を有する過冷却液体状態に相変化させることを特徴とする請求項１に記載のＬＮＧ燃料供給システム。
【請求項３】
前記ポンプは、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから排出された前記ＬＮＧを２００ｂａｒないし４００ｂａｒに圧縮する高圧ポンプを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のＬＮＧ燃料供給システム。
【請求項４】
前記ポンプは、前記ＬＮＧ貯蔵タンクと前記高圧ポンプとの間の前記燃料供給ライン上に具備され、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから排出された前記ＬＮＧを加圧して前記高圧ポンプに供給するブースティングポンプをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のＬＮＧ燃料供給システム。
【請求項５】
前記ブースティングポンプは、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから排出された前記ＬＮＧを1ｂａｒないし25ｂａｒに加圧することを特徴とする請求項４に記載のＬＮＧ燃料供給システム。
【請求項６】
前記熱交換器は、前記ポンプから排出される前記ＬＮＧの圧力を２００ｂａｒないし４００ｂａｒに維持しながら、前記ポンプから排出される前記ＬＮＧの温度を第１既設定温度になるように加熱するが、前記第１既設定温度は、臨界温度よりも相対的に高い温度であることを特徴とする請求項３に記載のＬＮＧ燃料供給システム。
【請求項７】
前記第１既設定温度は、前記エンジンが要求する燃焼温度であることを特徴とする請求項６に記載のＬＮＧ燃料供給システム。
【請求項８】
前記第１既設定温度は、４０℃〜6０℃であることを特徴とする請求項６に記載のＬＮＧ燃料供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＮＧ燃料供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶は大量の鉱物や石油、天然ガス、または数千個以上のコンテナを載せて海を航海する輸送手段であり、鋼から成り、浮力によって海水面で浮遊した状態でプロペラの回転により発生する推力によって移動する。
【０００３】
これらの船舶は、エンジンを駆動することで推進力を発生させるが、この時、エンジンは、ガソリンやディーゼルを使用してピストンを動かし、ピストンの往復運動によりクランク軸が回転することで、クランク軸に連結されたシャフトが回転してプロペラが駆動されるようにするのが一般的であった。
【０００４】
しかし、最近は、液化天然ガス（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ）を運搬するＬＮＧ運搬船からＬＮＧを燃料として使用してエンジンを駆動するＬＮＧ燃料供給方式が使用されており、このようにエンジンの燃料としてＬＮＧを使用する方式は、ＬＮＧ運搬船以外の船舶にも適用されている。
【０００５】
一般に、ＬＮＧは清浄の燃料であり、埋蔵量も石油より豊富であると知られており、採光と輸送技術が発達するにつれて、その使用量が急激に増加している。これらのＬＮＧは、主成分であるメタンを１気圧下で-１６２℃度以下に温度を下げて液体状態で貯蔵するのが一般的であるが、液化されたメタンの体積は、標準状態である気体状態のメタン体積の６００分の１程度であり、比重は０.４２で原油割合の約２分の１となる。
【０００６】
しかし、エンジンが駆動するために必要な温度および圧力などは、タンクに貯蔵されているＬＮＧの状態とは異なる場合がある。したがって、最近は、液体状態で 貯蔵されているＬＮＧの温度や圧力などを制御してエンジンに供給するような技術について、継続的な研究開発が行われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決しようと創出されたものであり、その目的は、ポンプがＬＮＧを高圧圧縮して液体状態のＬＮＧを過冷却液体状態に相変化させることにより、ＬＮＧの圧力をエンジンの要求圧力まで上昇させるとき、ポンプによってＬＮＧに伝達されるエネルギーがＬＮＧの温度上昇ではなく、圧力上昇に集中的に使用することができるようにし、ポンプを駆動するための電気エネルギーの使用量を減らすことができるようなＬＮＧ燃料供給システムを提供することある。
【０００８】
さらに、本発明の他の目的は、船舶のエンジン排気、ボイラーのような様々な機器から発生する廃熱などから容易に得られる余剰熱エネルギーを熱源とした熱交換器を介して過冷却液体状態のＬＮＧをエンジンが要求する燃焼温度に加熱することにより、船舶のエネルギー使用効率を向上させることができるようなＬＮＧ燃料供給システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明の一側面によるＬＮＧ燃料供給システムは、ＬＮＧ貯蔵タンクからエンジンまで連結された燃料供給ラインと、前記燃料供給ライン上に具備され、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから排出されたＬＮＧを高圧で圧縮して過冷却液体状態に変化させるポンプと、前記エンジンと前記ポンプとの間の前記燃料供給ライン上に具備され、前記ポンプから供給される前記過冷却液体状態のＬＮＧを加熱して超臨界状態に相変化させて前記エンジンに供給する熱交換器と、を含むすることを特徴とする。
【００１０】
また、前記ポンプは、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから排出された前記ＬＮＧを臨界圧力よりも高い圧力をもって臨界温度よりも低い温度を有する過冷却液体状態に相変化させることができる。
【００１１】
また、前記ポンプは、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから排出された前記ＬＮＧを２００ｂａｒないし４００ｂａｒに圧縮する高圧ポンプを含むことができる。
【００１２】
また、前記ポンプは、前記ＬＮＧ貯蔵タンクと前記高圧ポンプとの間の前記燃料供給ライン上に具備され、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから排出された前記ＬＮＧを加圧して前記高圧ポンプに供給するブースティングポンプをさらに含むことができる。
【００１３】
また、前記ブースティングポンプは、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから排出された前記ＬＮＧを1ｂａｒないし25ｂａｒに加圧することができる。
【００１４】
また、前記熱交換器は、前記ポンプから排出される前記ＬＮＧの圧力を２００ｂａｒないし４００ｂａｒに維持しながら、前記ポンプから排出される前記ＬＮＧの温度を第１既設定温度になるように加熱するが、前記第１既設定温度は、臨界温度よりも相対的に高い温度になることができる。
【００１５】
また、第１既設定温度は、前記エンジンが要求する燃焼温度になることができる。
【００１６】
また、第１既設定温度は、４０℃〜6０℃になることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によるＬＮＧ燃料供給システムによれば、ポンプを使用してＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵されていた液体状態のＬＮＧをエンジンが要求する圧力に上げたとき、液体状態のＬＮＧが過冷却液体状態のＬＮＧに相変化されるようにすることで、ポンプのエネルギーがＬＮＧの温度を上げるのに無駄を最小限に防止し、ポンプの電気エネルギー消費量を低減することができる。
【００１８】
また、本発明によるＬＮＧ燃料供給システムは、熱交換器を利用して過冷却液体状態のＬＮＧを加熱させ、超臨界状態に相変化させた後、エンジンに供給されるようにすることで、電気エネルギーの使用割合を減らし、船舶から容易に得ることができる熱エネルギーの使用割合を増加させることができる。
【００１９】
また、本発明によるＬＮＧ燃料供給システムは、電気エネルギーの使用割合を減らし、熱エネルギーの使用割合を増加させることにより、船舶のエネルギー使用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例によるＬＮＧ燃料供給システムの概念図である。
【図２】本発明の一実施例によるＬＮＧ燃料供給システムにおけるＬＮＧ貯蔵タンクの断面図である。
【図３】本発明の一実施例によるＬＮＧ燃料供給システムにおけるＬＮＧの相変化を説明するためのＬＮＧ相変化グラフである。
【図４】本発明の他の実施例によるＬＮＧ燃料供給システムにおけるＬＮＧの相変化を説明するためのＬＮＧ相変化グラフである。
【図５】本発明の他の実施例によるＬＮＧ燃料供給システムにおけるエネルギーの使用比率を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例によるＬＮＧ燃料供給システムの概念図であり、図２は、本発明の一実施例によるＬＮＧ燃料供給システムにおけるＬＮＧ貯蔵タンクの断面図である。
【００２２】
図１及び図２に示したように、本発明の一実施例によるＬＮＧ燃料供給システム１は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０、エンジン２０、ポンプ３０、熱交換器４０を含む。ＬＮＧ貯蔵タンク１０は、エンジン２０に供給されるＬＮＧを貯蔵する。ＬＮＧ貯蔵タンク１０は、ＬＮＧを液体状態で貯蔵しなければならが、このときＬＮＧ貯蔵タンク１０は、圧力タンクの形態を持つことができる。以下、本明細書では、ＬＮＧは、便宜上、液体状態であるＮＧ（Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ）のみならず、超臨界状態などであるＮＧをすべて包括する意味として使用されることができる。
【００２３】
図２に示したように、ＬＮＧ貯蔵タンク１０は、外槽タンク１１、内槽タンク１２、断熱部１３を含む。外槽タンク１１は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０の外壁をなす構造であり、スチールで形成され、断面が多角形の形状になりうる。
【００２４】
内槽タンク１２は、外槽タンク１１の内部に備えられ、、サポート（Ｓｕｐｐｏｒｔ） １４によって外槽タンク１１の内部に支持取り付けることができる。この時、サポート１４は、内槽タンク１２の下段に具備されることができ、もちろん、内槽タンク１２の左右流動を抑制するために内槽タンク１２の側面にも具備することができる。
【００２５】
内槽タンク１２は、ステンレス材質で形成されることができ、５ｂａｒないし１０ｂａｒ（一例として６ｂａｒ）の圧力に耐えるように設計することができる。内槽タンク１２をこのように一定の圧力に耐えるように設計するのは、内槽タンク１２の内部に貯蔵されたＬＮＧが蒸発して蒸発ガスが生成されることにより、内槽タンク１２の内圧が上昇するからである。
【００２６】
内槽タンク１２の内部には、バッフル（Ｂａｆｆｌｅ）１５が具備されることができる。バッフル１５は、格子形態のプレートを意味し、バッフル１５が具備されることにより内槽タンク１２内圧が均等に分布され、内槽タンク１２が一部に集中圧力を受けることを防止することができる。
【００２７】
断熱部１３は、内槽タンク１２と外槽タンク１１からの間に備えられ、外部の熱エネルギーが内槽タンク１２に伝達されることを遮断することができる。このとき、断熱部１３は、真空状態でありうる。断熱部１３を真空で形成することにより、ＬＮＧ貯蔵タンク１０は、一般的なタンクに比べて高い圧力でより効率的に耐えることができる。一例として、ＬＮＧ貯蔵タンク１０は、真空の断熱部１３を介して５ｂａｒないし２０ｂａｒの圧力を耐えることができる。
【００２８】
このように本実施例では、真空タイプの断熱部１３を外槽タンク１１と内槽タンク１２との間に具備される圧力タンク型ＬＮＧ貯蔵タンク１０を使用することにより、蒸発ガスの発生を最小限に抑えることことができ、内圧が上昇しても、ＬＮＧ貯蔵タンク１０が破損するなどの問題が起きることを未然に防止することができる。
【００２９】
エンジン２０は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から供給されるＬＮＧを介して駆動されて推力を発生させる。この時、エンジン２０は、ＭＥＧＩエンジンでありうるし、異種の燃料エンジンでも可能である。
【００３０】
エンジン２０が異種の燃料エンジンである場合、ＬＮＧまたはオイルが選択的に供給されることができ、ＬＮＧとオイルが混合されて供給されないこともある。これは、燃焼温度の異なる二つの物質が混合されて供給されることを遮断し、エンジン２０の効率が落ちることを防止するためである。
【００３１】
エンジン２０は、ＬＮＧの燃焼によりシリンダ（図示せず）内部のピストン（図示せず）が往復運動することにより、ピストンに連結されたクランク軸（図示せず）が回転し、クランク軸に連結されるシャフト（図示せず）が回転されることができる。したがって、エンジン２０駆動の際に最終的にシャフトに連結されたプロペラ（図示せず）が回転することにより、船体が前進または後進することになる。
【００３２】
もちろん、本実施例において、エンジン２０は、プロペラを駆動するためのエンジン２０であるが、発電のためのエンジン２０またはその他の動力を発生させるためのエンジン２０でもある。すなわち、本実施例では、エンジン２０の種類を特に限定しない。ただし、エンジン２０は、ＬＮＧの燃焼によって駆動力を発生させる内燃機関でありうる。
【００３３】
ＬＮＧ貯蔵タンク１０とエンジン２０との間には、ＬＮＧを配信する燃料供給ライン２１がインストールされていて、燃料供給ライン２１は、ポンプ３０、熱交換器４０などが完備されてＬＮＧがエンジン２０に供給されるようにすることができる。
【００３４】
この時、燃料供給ライン２１には、燃料供給バルブ図示せずが設置され、燃料供給バルブの開度調整によりＬＮＧの供給量が調整されることができる。
【００３５】
ポンプ３０は、ブースティングポンプ３１（Ｂｏｏｓｔｉｎｇ  Ｐｕｍｐ）と高圧ポンプ３２（Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｐｕｍｐ）とを含んで構成される。以下、図３及び図４を参照して具体的に説明する。
【００３６】
図３は、本発明の一実施例によるＬＮＧ燃料供給システムにおけるＬＮＧの相変化を説明するためのＬＮＧ相変化グラフであり、図４は、本発明の他の実施例によるＬＮＧ燃料供給システムにおけるＬＮＧの相変化を説明するためのＬＮＧ相変化グラフである。
【００３７】
ブースティングポンプ３１は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０と高圧ポンプ３２との間の燃料供給ライン２１またはＬＮＧ貯蔵タンク１０内に具備されることができ、高圧ポンプ３２に十分な量のＬＮＧが供給されるようにして高圧ポンプ３２の空洞現象（Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）を防止する。また、ブースティングポンプ３１は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０からＬＮＧを取り出してＬＮＧを数ｂａｒないし数十ｂａｒ以内に加圧することができ、ブースティングポンプ３１を経たＬＮＧは、1ｂａｒないし25ｂａｒに加圧されることができる。
【００３８】
図３及び図４を参照すると、ＬＮＧ貯蔵タンク１０に貯蔵されたＬＮＧは、液体状態であるＢ１またはＣ１状態で置かれている。この時、ブースティングポンプ３１は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から排出されるＬＮＧを加圧してＢ２またはＣ２の状態に変化させることができ、ブースティングポンプ３１によって加圧されたＬＮＧは、依然として液体状態である。
【００３９】
高圧ポンプ３２は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から排出されたＬＮＧを高圧で圧縮し、後述する熱交換器４０を介してエンジン２０にＬＮＧが供給されるようにする。ＬＮＧは、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から約１０ｂａｒ程度の圧力で排出された後、ブースティングポンプ３１によって一次に加圧されるが、高圧ポンプ３２は、ブースティングポンプ３１によって加圧された液体状態のＬＮＧを二次に圧縮し、後述する熱交換器４０に供給する。この時、高圧ポンプ３２は、ＬＮＧをエンジン２０が要求する圧力、例えば２００ｂａｒないし４００ｂａｒまで圧縮してエンジン２０に供給することで、エンジン２０がＬＮＧを介して推力を生成するようにすることができる。
【００４０】
図３を参照すると、本発明の一実施例による高圧ポンプ３２は、ブースティングポンプ３１から排出される液体状態Ｂ２のＬＮＧを高圧で圧縮するが、ＬＮＧが一般的なＬＮＧ相変化曲線Ａに示した超臨界点（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｐｏｉｎｔ：Ａ１）よりも高い温度および高い圧力を持つ超臨界状態Ｂ３になるように相変化させる。しかし、この場合、高圧ポンプ３２は、液体状態Ｂ２のＬＮＧを超臨界状態Ｂ３に変化させるために長時間駆動しなければならず、これにより、外部からの熱侵入が増加することがありえる。
【００４１】
また、本発明の一実施例による高圧ポンプ３２は、ＬＮＧを圧縮するとともに、ＬＮＧの温度を上昇させるので、高圧ポンプ３２に投入された電気エネルギーはＬＮＧの圧力を上昇させるのに使用されるだけでなく、ＬＮＧの温度を上昇させることにも使用することができるため、電気エネルギーの使用量が増加することができる。すなわち、ＬＮＧが液体状態Ｂ２から超臨界状態Ｂ３に相変化するために、圧力上昇のためのエネルギーおよび温度上昇のためのエネルギーを高圧ポンプ３２から供給されなければならないので、高圧ポンプ３２に供給されるべき電気エネルギーの消費量が非常に高くなることによって高圧ポンプ３２の効率が大幅に低下されうるという問題がある。
【００４２】
反面、図４を参照すると、本発明の他の実施例による高圧ポンプ３２は、液体状態のＬＮＧを高圧で圧縮して過冷却液体状態に変化させる。ここで、過冷却液体状態のＬＮＧとはＬＮＧの圧力が臨界圧力よりも高く、温度が臨界温度よりも低い状態である。
【００４３】
具体的には、高圧ポンプ３２は、ブースティングポンプ３１から排出される液体状態Ｃ２のＬＮＧを２００ｂａｒないし４００ｂａｒまで高圧で圧縮するが、ＬＮＧの温度が通常のＬＮＧ相変化曲線Ａに示した超臨界点の温度（臨界温度）よりも低い温度になるようにし、ＬＮＧを過冷却液体状態Ｃ３に相変化させることができる。ここで、過冷却液体状態Ｃ３であるＬＮＧの温度は、臨界温度よりも相対的に低い−１４０℃〜−６０℃になりうる。
【００４４】
この場合、高圧ポンプ３２は、液体状態Ｃ２のＬＮＧを過冷却液体状態Ｃ３に変化させるので、長時間駆動する必要がなく、動作時間を短縮することができ、同時に外部からの熱侵入を最小限に抑えることができる。また、液体状態Ｃ２から過冷却液体状態Ｃ３に相変化されるＬＮＧは、図３の実施例に比べたとき、温度上昇のために必要なエネルギーが最小化または省略されることによって、高圧ポンプ３２に供給されるべき電気エネルギーの消費量が図３に示された実施例に比べたとき顕著 に低減されることができる。したがって、図４を参考に説明した他の実施例での高圧ポンプ３２は、図３を参考として説明した一実施例での高圧ポンプ３２よりも高い効率を確保することができる。
【００４５】
これを通じて本実施例では、ポンプ３０を利用してＬＮＧ貯蔵タンク１０に貯蔵されていた液体状態Ｃ１のＬＮＧをエンジン２０が要求する圧力に上げながら、液体状態Ｃ１のＬＮＧが過冷却液体状態Ｃ３のＬＮＧに相変化されるようにすることで、ポンプ３０の電気エネルギー消費量を低減することができる。
【００４６】
熱交換器４０は、ＬＮＧを加熱してエンジンに供給する。このとき、本発明の一実施例における熱交換器４０は、ＬＮＧの相変化なしに温度のみを上昇させるが、本発明の他の実施例における熱交換器４０は、過冷却液体状態Ｃ３のＬＮＧを超臨界状態ＣC４に相変化させる。
【００４７】
また、熱交換器４０は、エンジン２０とポンプ３０との間の燃料供給ライン２１上に具備され、ポンプ３０から排出される２００ｂａｒないし４００ｂａｒの圧力を維持しながらＬＮＧを加熱させることができる。
【００４８】
本発明の一実施例による熱交換器４０は、超臨界状態Ｂ３のＬＮＧを加熱してＬＮＧの温度のみを上昇させた後、エンジン２０に供給するため、ＬＮＧを相変化させることがない。反面、他の実施例による熱交換器４０は、過冷却液体状態Ｃ３のＬＮＧを加熱させて超臨界状態Ｃ４のＬＮＧを相変化させることができる。
【００４９】
具体的には、他の実施例による熱交換器４０は、ポンプ３０から排出される過冷却液体状態Ｃ３のＬＮＧを第１既設定温度、例えば一般的なＬＮＧ相変化曲線Ａに示した超臨界点Ａ１の温度よりも相対的に高い温度になるように加熱し、超臨界状態Ｃ４に相変化させ、これをエンジン２０に供給することができる。ここで、第１既設定温度は、２００ｂａｒないし４００ｂａｒの圧力で超臨界点Ａ１の温度よりも相対的に高い温度である−６０℃以上でありうるが、エンジン２０が要求する燃焼温度である４０℃ ないし6０℃が好ましい。しかしながら、超臨界状態Ｃ４の温度は、エンジン２０が必要とする温度に応じて異なる場合がある。
【００５０】
熱交換器４０は、過冷却液体状態C３のＬＮＧを加熱する熱源として船舶内のエンジンの排気、ボイラーや発電機の廃熱などを利用することができ、さらに、特定の化学物質の過冷却液体状態Ｃ３のＬＮＧと熱交換させて化学物質が熱を放出し、かつ過冷却液体状態Ｃ３のＬＮＧが熱を提供してもらうようにし、過冷却液体状態Ｃ３のＬＮＧを超臨界状態Ｃ４に相変化されることができる。この時、化学物質は、別途のサイクルを循環することにより、蒸気などによって熱の供給を受け加熱された後、供給された熱を過冷却液体状態Ｃ３のＬＮＧを提供することにより、過冷却液体状態Ｃ３のＬＮＧが円滑に超臨界状態Ｃ４に相変化されることができ、グリコール水などになりうる。
【００５１】
図４を再度参照してみると、熱交換器４０がこのように過冷却液体状態Ｃ３のＬＮＧを超臨界状態Ｃ４に変化させると、ＬＮＧは気体と液体が共存する状態（相変化曲線Ａの下方部分）を経ることがない。気体と液体が共存する状態は、潜熱区間を意味し、潜熱区間に置かれたＬＮＧは、相変化のためにかなりの量の熱を吸収しなければならないため、熱交換器４０がＬＮＧの供給すべき熱エネルギーの量が増加することがある。しかしながら、本実施例では、ＬＮＧが相変化曲線Ａを上方に迂回してエンジン１０が必要とする温度と圧力の状態になるようにするので、潜熱区間を経由しないようにして熱エネルギーが過剰に消費されることを防止することができる。
【００５２】
図５は、本発明の他の実施例によるＬＮＧ燃料供給システムにおけるエネルギー使用比率を説明するためのグラフである。図３及び図４を再び参照すると、一実施例の熱交換器４０によるＬＮＧの温度上昇の幅は、他の実施例の熱交換器４０によるＬＮＧの温度上昇の幅よりも小さい。したがって、一実施例の熱交換器４０が必要とする熱エネルギーの量は、他の実施例の熱交換器４０が必要とする熱エネルギーの量よりも少ない。
【００５３】
しかしながら、図５に示したように、本発明の一実施例Ｐ１は、高圧ポンプ３２がＬＮＧを液体状態Ｂ２から超臨界状態Ｂ３に相変化させる過程で大量の電気エネルギーを必要とするため、電気エネルギーの使用量が熱エネルギーの使用量よりも相対的に多いしかない。この時、熱エネルギーは、船舶でのエンジン排気などの余剰熱を介して容易に獲得することができるエネルギーであるが、電気エネルギーは、燃料を使用して発電機を駆動しなければ獲得できないエネルギーである。したがって、本発明の一実施例は、他の実施例と対比するとき、熱エネルギーの使用量が少ないものの電気エネルギーの使用量が相対的に多いため、電気エネルギーと熱エネルギーの確保の容易性を考慮すると、非効率的でもある。
【００５４】
一方、他の実施例Ｐ２は、高圧ポンプ３２がＬＮＧを液体状態C２から過冷却液体状態Ｃ３に相変化させた後、熱交換器４０が過冷却液体状態Ｃ３のＬＮＧを超臨界状態Ｃ４に相変化させるので、高圧ポンプ３２が必要とする電気エネルギーの量を大幅に低減することができるので、電気エネルギーの使用量が熱エネルギーの使用量よりも格段に少ないことが分かる。この時、他の実施例Ｐ２で必要とする熱エネルギーは、たとえ一実施例Ｐ１で必要とする熱エネルギーよりも多いが、熱エネルギーは、前述のように船舶の余剰熱を非常に容易に獲得することができるエネルギーなので、他の実施例Ｐ２は、エネルギーの使用率を調べて見たとき、一実施例Ｐ１に比べ非常に効率的であることが分かる。
【００５５】
これにより、本実施例では、熱交換器４０が熱源としてボイラー、発電機の廃熱などのように船舶から生成される余剰熱を使用することにより、過冷却液体状態Ｃ３のＬＮＧを超臨界状態Ｃ４に相変化させるようにし、ポンプ３０が必要とする電気エネルギーの使用割合を減らし、かつ熱エネルギーの使用割合を増加させて発電機駆動などのため燃料使用を低減し、余剰熱を活用して親環境コシステムを実現することができる。
【００５６】
このように本実施例では、ポンプ３０を利用してＬＮＧ貯蔵タンク１０に貯蔵されていた液体状態Ｃ１のＬＮＧをエンジン２０が要求する圧力に上げながら、過冷却液体状態Ｃ３のＬＮＧに相変化するようにすることで、ポンプ３０によってＬＮＧに伝達されるエネルギーがＬＮＧの温度上昇ではなく、圧力上昇に集中的に使用することができるようにし、ポンプ３０を駆動するための電気エネルギーの使用量を低減することができる。
【００５７】
また、本実施例では、熱交換器４０を利用して過冷却液体状態Ｃ３のＬＮＧを加熱させ、超臨界状態Ｃ４に相変化させた後、エンジン２０に供給することにより、電気エネルギーの使用比率を減らし、船舶から容易に得ることができる熱エネルギーの使用割合を増加させることができる。これにより、本実施例では、電気エネルギーの使用割合を減らし、熱エネルギーの使用割合を増加させることにより、船舶のエネルギー使用効率を向上させることができる。
【００５８】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能なのはもちろんであり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５９】
１  ＬＮＧ燃料供給システム、
１０  ＬＮＧ貯蔵タンク、
１１  外槽タンク、
１２  内槽タンク、
１３  断熱部、
１４  サポート
１５  バッフル、
２０  エンジン、
２１  燃料供給ライン、
３０  ポンプ、
３１  ブースティングポンプ、
３２  高圧ポンプ、
４０  熱交換器、
Ａ  一般的なＬＮＧ相変化曲線、
Ａ１  超臨界点、
Ｂ、Ｃ  本発明のＬＮＧ相変化経路、
Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２  液体状態、
Ｃ３  過冷却液体状態、
Ｂ３、Ｂ４、Ｃ４  超臨界状態
【図１】
2014159870.tif 000003
【図２】
2014159870.tif 000004
【図３】
2014159870.tif 000005
【図４】
2014159870.tif 000006
【図５】
2014159870.tif 000007