(57)【要約】【課題】二重燃料エンジン（ＤＦＤＥエンジン）の要求温度に合わせるために一つのヒーターまたは一つの熱交換器を使用することにより、システムを簡素化し、コストを低減することができる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から高圧エンジン２０および低圧エンジン３０までそれぞれ連結された燃料供給ライン４０と、燃料供給ライン上に具備され、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から排出されたＬＮＧを高圧で加圧するポンプ５０と、高圧エンジン２０と前記ポンプ５０との間の燃料供給ライン４０上に具備され、ポンプ５０から供給されるＬＮＧを加熱する第１熱交換器８１と、低圧エンジン３０とＬＮＧ貯蔵タンク１０との間の燃料供給ライン４０上に具備され、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から供給される液体状態のＬＮＧを気化させる第２熱交換器８２と、第１熱交換器８１および第２熱交換器８２にグリコールウォーターを供給してＬＮＧに熱を提供する熱源供給ライン８０と、を含む。【選択図】図４
2014173724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＮＧ貯蔵タンクから高圧エンジンおよび低圧エンジンまでそれぞれ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を高圧で加圧するポンプと、
前記高圧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ＬＮＧを加熱する第１熱交換器と、
前記低圧エンジンと前記ＬＮＧ貯蔵タンクとの間の前記燃料供給ライン上に具備され、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから供給される液体状態の前記ＬＮＧを気化させる第２熱交換器と、
前記第１熱交換器および前記第２熱交換器にグリコールウォーターを供給して前記ＬＮＧに熱を提供する熱源供給ラインと、
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ＬＮＧ貯蔵タンクから排出される液体状態の前記ＬＮＧは、別途の熱源による強制加熱なしに前記第２熱交換器によって気化され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】
前記熱源供給ラインは、前記第１熱交換器または第２熱交換器で前記ＬＮＧと熱交換したグリコールウォーターを加熱して前記第１熱交換器または前記第２熱交換器に供給するグリコールヒーターを含む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４】
前記熱源供給ラインは、
前記グリコールウォーターが前記第１熱交換器および前記第２熱交換器に順次流入されるようにするか、または前記第１熱交換器を迂回して前記第２熱交換器に流入されるようにす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５】
前記ポンプは、
前記ＬＮＧ貯蔵タンクから排出された前記ＬＮＧを加圧するブースティングポンプと、
前記ブースティングポンプから排出された前記ＬＮＧを２００ｂａｒないし４００ｂａｒに加圧する高圧ポンプと、
を含む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６】
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５に記載のＬＮＧ燃料供給システム。
【請求項７】
前記燃料供給ラインは、
前記ブースティングポンプの後端で分枝され、前記高圧エンジンまたは前記低圧エンジンにそれぞれ連結されることを特徴とする請求項５に記載のＬＮＧ燃料供給システム。
【請求項８】
前記低圧エンジンに連結される前記燃料供給ライン上に具備される減圧手段をさらに含む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９】
前記高圧エンジンは、ＭＥＧＩエンジンであり、
前記低圧エンジンは、二重燃料エンジンであ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１０】
前記燃料供給ライン上に具備され、前記ＬＮＧのメタン数を検知するメタン数測定センサーをさらに含む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１１】
前記ＬＮＧ貯蔵タンクから発生する蒸発ガスを前記第２熱交換器に供給するガス混合ラインをさらに含む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。
【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、浮力によって水線面に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】
本発明は、上記のような従来技術の問題を解決しようと創出されたものであり、その目的は、二重燃料エンジン（ＤＦＤＥエンジン）の要求温度に合わせるために一つのヒーターまたは一つの熱交換器を使用することにより、システムを簡素化し、コストを低減することができるＬＮＧ燃料供給システムを提供することである。
【０００８】
さらに、本発明の他の目的は、グリコールウォーターを使用してＬＮＧ貯蔵タンクから吐出されるＬＮＧを加熱するが、グリコールウォーターがＭＥＧＩエンジンの前端に具備された第１熱交換器と二重燃料エンジンの前端に具備された第２熱交換器を循環しつつＬＮＧを加熱させるようにし、熱源を統合的に使用してシステムの稼働効率を向上させることができる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貯蔵タンクから高圧エンジンおよび低圧エンジンまでそれぞれ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を高圧で加圧するポンプと、前記高圧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ＬＮＧを加熱する第１熱交換器と、前記低圧エンジンと前記ＬＮＧ貯蔵タンクとの間の前記燃料供給ライン上に具備され、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから供給される液体状態の前記ＬＮＧを気化させる第２熱交換器と、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器にグリコールウォーターを供給して前記ＬＮＧに熱を提供する熱源供給ラインと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから排出される液体状態の前記ＬＮＧは、別途の熱源による強制加熱なしに前記第２熱交換器によって気化することができる。
【００１１】
また、前記熱源供給ラインは、前記第１熱交換器または第２熱交換器において、前記ＬＮＧと熱交換したグリコールウォーターを加熱して前記第１熱交換器または前記第２熱交換器に供給するグリコールヒーターを含むことができる。
【００１２】
また、前記熱源供給ラインは、前記グリコールウォーターが前記第１熱交換器と前記第２熱交換器に順次流入されるようにするか、または前記第１熱交換器を迂回して前記第２熱交換器に流入されるようにすることができる。
【００１３】
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を加圧するブースティングポンプと、前記ブースティングポンプから排出された前記ＬＮＧを２００ｂａｒないし４００ｂａｒに加圧する高圧ポンプを含むことができる。
【００１４】
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。
【００１５】
また、前記燃料供給ラインは、前記ブースティングポンプの後端で分枝され、前記高圧エンジンまたは前記低圧エンジンにそれぞれ連結することができる。
【００１６】
また、前記低圧エンジンに連結される前記燃料供給ライン上に具備される減圧手段をさらに含むことができる。
【００１７】
また、前記高圧エンジンは、ＭＥＧＩエンジンであり、前記低圧エンジンは、二重燃料エンジンになりうる。
【００１８】
また、前記燃料供給ライン上に具備され、前記ＬＮＧのメタン数を検知するメタン数測定センサーをさらに含むことができる。
【００１９】
また、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから発生する蒸発ガスを前記第２熱交換器に供給するガス混合ラインをさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００２０】
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、ＭＥＧＩエンジンと二重燃料エンジンのそれぞれに１つのヒーターまたは一つの熱交換器を使用してＬＮＧを加熱供給することにより、システムの構成を簡略化させて経済性を確保することができる。
【００２１】
また、本発明によるＬＮＧ燃料供給システムによれば、各熱交換器を統合的に循環するグリコールウォーターを利用し、ＬＮＧを一定の温度まで加熱することにより、加熱システムを簡素化して効率的にシステムを具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の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燃料供給システムの概念図である。
【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貯蔵タンクの断面図である。
【図４】本発明の他の実施例によるＬＮＧ燃料供給システムの概念図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例について詳細に説明する。図１は、従来のＬＮＧ燃料供給システムの概念図である。
【００２４】
図１に示したように、従来のＬＮＧ燃料供給システム１は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０、高圧エンジン２０、低圧エンジン３０、ポンプ５０、高圧熱交換器６１、強制気化器６２、低圧ヒーター６３を含んでおり、高圧エンジン２０はＭＥＧＩエンジンであり、低圧エンジン３０は二重燃料エンジンであり、ポンプ５０はブースティングポンプ（Ｂｏｏｓｔｉｎｇ  Ｐｕｍｐ）５１と高圧ポンプ（Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｐｕｍｐ）５２を含んで構成することができる。以下、本明細において、ＬＮＧは、便宜上、液体状態であるＮＧ（Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ）のみならず、超臨界状態などのＮＧをすべて包括する意味として使用することができる。
【００２５】
従来のＬＮＧ燃料供給システム１は、ブースティングポンプ５１から排出されたＬＮＧが高圧ポンプ５２に転送される前に分岐し、一部は高圧ポンプ５２で加圧された後、高圧熱交換器６１で加熱されて高圧エンジン２０に流入し、残りはブースティングポンプ５１で加圧された状態で強制気化器６２で気化された後、低圧ヒーター６３で加熱されて低圧エンジン３０に流入される。
【００２６】
この時、高圧熱交換器６１と強制気化器６２、低圧ヒーター６３は、いずれもＬＮＧを加熱するためのものであり、高圧熱交換器６１は、ＬＮＧを高圧エンジン２０が要求する温度である４０℃〜６０℃に加熱し、強制気化器６２は、液体状態のＬＮＧを−１２０℃まで気化させる。また、低圧ヒーター６３は、ＬＮＧを低圧エンジン３０が要求する温度である４０℃〜６０℃まで昇温させた後、低圧エンジン３０に供給する。
【００２７】
従来には、このように低圧エンジン３０に供給されるＬＮＧを二度加熱する方式を採用しており、これは、ＬＮＧのメタン数（Ｍｅｔｈａｎｅ  Ｎｕｍｂｅｒ）を確保するためである。具体的には、ＬＮＧは、メタン、エタン、プロパンを含むが、強制気化器６２でＬＮＧを−１２０℃まで加熱すると、メタンは気化されるがエタンやプロパンはミストの形態で残留することになる。この場合、ＬＮＧに含まれたミストを除去すると、ＬＮＧのメタン数を向上させることができる。
【００２８】
したがって、従来には、強制気化器６２を使用してＬＮＧからメタンのみを強制的に気化させた後、ミスト除去器６４からミストを除去することにより、メタン数を向上させ、その後、低圧ヒーター６３がＬＮＧを低圧エンジン３０の必要温度に再加熱する方法を使用した。これは、低圧エンジン３０が要求するＬＮＧのメタン数を合わせるためである。
【００２９】
しかしながら、このような場合、ＬＮＧからエタンやプロパンのみをミストに変化させて除去するためには、ＬＮＧを特定の温度みに一定に制御しなければならないので、システム駆動の効率が低下することがあり、さらには物理的にミストを分離して排出させる過程でミストを処理する施設を具備しなければならないので、諸費用が大幅に増加するという問題がある。
【００３０】
図２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貯蔵タンクの断面図である。
【００３１】
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２は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０、高圧エンジン２０、低圧エンジン３０、ポンプ５０、第１ヒーター７１、第２ヒーター７２を含む。本発明の一実施例では、ＬＮＧ貯蔵タンク１０、高圧エンジン２０、低圧エンジン３０、ポンプ５０などは、従来のＬＮＧ燃料供給システム１においての各構成と、便宜上同じ符号を使用したが、必ずしも同一の構成を指すものではない。
【００３２】
ＬＮＧ貯蔵タンク１０は、エンジン２０、３０に供給されるべきＬＮＧを貯蔵する。ＬＮＧ貯蔵タンク１０は、ＬＮＧを液体状態で保管しなければならず、このときＬＮＧ貯蔵タンク１０は、圧力タンクの形状を持つことができる。
【００３３】
図３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することができる。
【００３４】
内助タンク１２は、外槽タンク１１の内部に具備され、サポート（Ｓｕｐｐｏｒｔ） １４によって外槽タンク１１の内部に支持設置することができる。この時、サポート１４は、内助タンク１２の下端に具備することができ、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。
【００３５】
内助タンク１２は、ステンレス材質で形成され、５ｂａｒないし１０ｂａｒ（一例として６ｂａｒ）の圧力に耐えることができるように設計することができる。内助タンク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の内部に具備されたＬＮＧが蒸発して蒸発ガスが生成されることによって内槽タンク１２の内圧が上昇するからである。
【００３６】
内助タンク１２の内部には、バッフル（Ｂａｆｆｌｅ）１５が具備される。バッフル１５は、格子形のプレートを意味し、バッフル１５が設置されることにより、内槽タンク１２内の圧力が均等に分布されて内助タンク１２が一部分に集中圧力を受けることを防止することができる。
【００３７】
断熱部１３は、内槽タンク１２と外槽タンク１１との間に具備され、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、真空状態である。断熱部１３を真空に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に対し、一層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。
【００３８】
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との間に具備されている圧力タンク型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。
【００３９】
エンジン２０、３０は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から供給されるＬＮＧによって駆動され、電力を発生させる。この時、エンジン２０、３０は、高圧エンジン２０と低圧エンジン３０とを含み、高圧エンジン２０は、ＭＥＧＩエンジンであり、低圧エンジン３０は、二重燃料エンジンでありうる。
【００４０】
エンジン２０、３０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ているシャフト（図示せず）が回転する。したがって、エンジン２０、３０駆動の時の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ができる。
【００４１】
もちろん、本実施例では、エンジン２０、３０は、プロペラを駆動するためのエンジン２０、３０であるが、発電のためのエンジン２０、３０または他の動力を発生させるためのエンジン２０、３０でもある。すなわち、本実施例では、エンジン２０、３０の種類を特に限定しない。ただし、エンジン２０、３０は、ＬＮＧの燃焼によって駆動力を発生させる内燃機関の場合もある。
【００４２】
低圧エンジン３０の場合には、ＬＮＧとオイルが混合されて供給されず、ＬＮＧまたはオイルが選択的に供給される二重燃料エンジンの場合もある。これは、燃焼温度の異なる二つの物質が混合供給されることを遮断し、低圧エンジン３０の効率が落ちるのを防止するためである。
【００４３】
本実施例の高圧エンジン２０は、超臨界状態（４０℃〜６０℃、２００ｂａｒ〜４００ｂａｒ）のＬＮＧを第１ヒーター７１から供給してもらった後、燃料（この時、燃料はＬＮＧの燃焼のためにシリンダに注入するＰｉｌｏｔ  Ｆｕｅｌを意味し、シリンダ内で１０００℃以上に加熱されることによってＬＮＧの燃焼を引き起こす）とともに燃焼させてＬＮＧが爆発できるようにする。
【００４４】
反面、低圧エンジン３０は、気化されたＬＮＧ（４０℃〜６０℃、５ｂａｒ〜１０ｂａｒ）を第２ヒーター７２から供給してもらい、燃料とともに燃焼させて駆動力を得ることができる。もちろん、高圧エンジン２０と低圧エンジン３０に供給されるＬＮＧの状態は、それぞれのエンジン２０、３０が要求するＬＮＧの状態によって異なる場合がある。
【００４５】
ＬＮＧ貯蔵タンク１０とエンジン２０、３０との間には、ＬＮＧを伝送する燃料供給ライン４０が具備されており、燃料供給ライン４０には、ポンプ５０、第１ヒーター７１、第２ヒーター７２などが具備されてＬＮＧがエンジン２０、３０に供給されるようにすることができる。この時、燃料供給ライン４０には、燃料供給バルブ（図示せず）が具備され、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。
【００４６】
燃料供給ライン４０は、ブースティングポンプ５１の後端から分岐され、それぞれ高圧エンジン２０と低圧エンジン３０にＬＮＧを供給することができる。高圧エンジン２０側に分岐された燃料供給ライン４０には、高圧ポンプ５２と、第１ヒーター７１が具備され、低圧エンジン３０側に分岐された燃料供給ライン４０には、第２ヒーター ７２が具備される。
【００４７】
ポンプ５０は、燃料供給ライン４０上に具備され、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から排出されたＬＮＧを高圧で加圧する。ポンプ５０は、ブースティングポンプ５１と高圧ポンプ５２とを含むことができる。
【００４８】
ブースティングポンプ５１は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０と高圧ポンプ５２との間の燃料供給ライン４０上に、またはＬＮＧ貯蔵タンク１０内に具備されており、高圧ポンプ５２に十分な量のＬＮＧが供給されるようにして高圧ポンプ５２の空洞現象（Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）を防止する。また、ブースティングポンプ５１は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０からＬＮＧを取り出してＬＮＧを数十ｂａｒ以内に加圧することができ、ブースティングポンプ５１を経たＬＮＧは、1ｂａｒないし25ｂａｒに加圧することができる。ブースティングポンプ５１によって加圧されたＬＮＧは、低圧エンジン３０からの要求圧力よりも高い圧力を持つことができるので、本実施例では、低圧エンジン３０に連結される燃料供給ライン４０上に減圧手段（図示せず）を設けることができる。
【００４９】
ＬＮＧ貯蔵タンク１０に貯蔵されたＬＮＧは液体状態である。この時、ブースティングポンプ５１は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から排出されるＬＮＧを加圧して圧力および温度を多少上げることができ、ブースティングポンプ５１によって加圧されたＬＮＧは、依然として液体状態である。
【００５０】
高圧ポンプ５２は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から排出されたＬＮＧを高圧で加圧し、高圧エンジン２０に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５１によって一次に加されるが、高圧ポンプ５２は、ブースティングポンプ５１によって加圧された液体状態のＬＮＧを二次に加圧して第１ヒーター７１に供給する。この時、高圧ポンプ５２は、ＬＮＧを高圧エンジン２０が要求する圧力、例えば２００ｂａｒないし４００ｂａｒまで加圧し、高圧エンジン２０に供給することにより、高圧エンジン２０がＬＮＧによって推力を生成するようにすることができる。
【００５１】
高圧ポンプ５２は、ブースティングポンプ５１から排出される液体状態のＬＮＧを高圧で加圧するが、ＬＮＧが超臨界点（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｐｏｉｎｔ）よりも高い温度および高い圧力を持つ超臨界状態になるように相変化させることができる。このとき、超臨界状態であるＬＮＧの温度は、臨界温度よりも相対的に高い−２０℃以下になりうる。
【００５２】
また、高圧ポンプ５２は、液体状態のＬＮＧを高圧で加圧して過冷却液体状態に変化させることができる。ここで、過冷却液体状態とは、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を意味する。
【００５３】
具体的に高圧ポンプ５２は、ブースティングポンプ５１から排出される液体状態のＬＮＧを２００ｂａｒないし４００ｂａｒまで高圧で加圧するが、ＬＮＧの温度が臨界温度よりも低い温度になるようにし、ＬＮＧを過冷却液体状態に相変化させることができる。ここで、過冷却液体状態である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。
【００５４】
高圧ポンプ５２がＬＮＧをどのような状態に相変化させるかにより、第１ヒーター７１がＬＮＧに供給する熱の量が異なる場合がある。すなわち、高圧ポンプ５２がＬＮＧを超臨界状態に相変化させる場合には、第１ヒーター７１は、ＬＮＧを−２０℃から４０〜６０℃まで加熱なければならないのに対し、高圧ポンプ５２がＬＮＧを過冷液体状態に相変化させる場合、第１ヒーター７１は、ＬＮＧを−６０℃から４０〜６０℃まで加熱しなければならない。
【００５５】
第１ヒーター７１は、高圧エンジン２０とポンプ５０との間の燃料供給ライン４０上に具備され、ポンプ５０から供給されるＬＮＧを加熱する。第１ヒーター７１にＬＮＧを供給するポンプ５０は、高圧ポンプ５２であり、第１ヒーター７１は、過冷却液体状態または超臨界状態のＬＮＧを高圧ポンプ５２から排出される圧力の２００ｂａｒないし４００ｂａｒを維持しながら加熱させ、４０℃〜６０℃の超臨界状態のＬＮＧに変換した後、高圧エンジン２０に供給することができる。
【００５６】
第１ヒーター７１は、ボイラー（図示せず）を介して供給される蒸気を利用してＬＮＧを加熱するスチームヒーターであるか、電気エネルギーを利用してＬＮＧを加熱する電気ヒーターである場合があり、または、第１ヒーター７１ は、船舶に具備されている発電機機や他の設備などから発生する廃熱を利用してＬＮＧを加熱する方式のヒーターの場合がある。これは、第２ヒーター７２にも同様に適用することができる。このとき、第１ヒーター７１と第２ヒーター７２には、一つのボイラーからの蒸気供給ライン（図示せず）がそれぞれ連結されて蒸気の供給を受けることができる。
【００５７】
第２ヒーター７２は、低圧エンジン３０とＬＮＧ貯蔵タンク１０との間の燃料供給ライン４０上に具備され、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から供給される液体状態のＬＮＧを気化させる。燃料供給ライン４０がブースティングポンプ５１の後端から枝されて高圧エンジン２０および低圧エンジン３０にそれぞれ連結されることにより、第２ヒーター７２は、ブースティングポンプ５１からＬＮＧの供給を受けて加熱することができる。この時、第２ヒーター７２を通過するＬＮＧは液体状態から気体状態に相変化されることができる。
【００５８】
具体的には、ブースティングポンプ５１から排出されるＬＮＧは圧力が、数ないし、数十ｂａｒであり、温度が−１６０℃〜−１４０℃である。この時、第２ヒーター７２は、ＬＮＧの温度を４０℃〜６０℃まで引き上げて低圧エンジン３０の要求温度に対応させることができる。ただし、ＬＮＧの圧力に関してブースティングポンプ５１からの排出圧力が低圧エンジン３０の要求圧力に対応する場合、別途の圧力変化を具現しなくとも円滑にＬＮＧの供給が可能であるが、ブースティングポンプ５１の排出圧力が低圧エンジン３０の要求圧力よりも高い場合には、低圧エンジン３０の駆動に問題が発生しえる。この場合、本実施例では、低圧エンジン３０に連結される燃料供給ライン４０上に具備される減圧手段（図示せず）を使用してＬＮＧの圧力を下げることによって、低圧エンジン３０からの要求圧力に合わせることができる。
【００５９】
本実施例では、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から排出される（またはブースティングポンプ５１から排出される）液体状態のＬＮＧは、別の熱源による強制加熱せずに（外部の熱浸透による加熱は除く）第２ヒーター７２によって気化することができる。つまり、ＬＮＧはブースティングポンプ５１から排出されて低圧エンジン３０に供給される過程で、第２ヒーター７２によって直接気化される。
【００６０】
すなわち、本実施例では、強制気化器６２および低圧ヒーター６３を使用する２段加熱ではなく、第２ヒーター７２を使用する１段加熱によりＬＮＧを低圧エンジン３０が要求する温度まで昇温させることができる。したがって、本実施例では、ＬＮＧの加熱システムを簡素化することができ、システム構築のコストが低減され、かつ低圧エンジン３０が要求する温度までＬＮＧを直接加熱すればよいので、制御が便利になるという利点がある。
【００６１】
本発明の一実施例によるＬＮＧ燃料供給システム２は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から発生する蒸発ガス（ＢＯＧ：Ｂｏｉｌ  Ｏｆｆ  Ｇａｓ）を第２ヒーター７２に供給するガス混合ライン４１ をさらに含むことができる。蒸発ガスは、ＬＮＧ貯蔵タンク１０に外部から熱が浸透するなどの要因によって自然に発生されることができ、蒸発ガスはＬＮＧ貯蔵タンク１０の耐圧に応じた圧力を持つ。
【００６２】
従来の場合、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から発生する蒸発ガスを単に外部に排出して処理したが、本実施例では、蒸発ガスを第２ヒーター７２に流入させてブースティングポンプ５１から供給されるＬＮＧと蒸発ガスが第２ヒーター７２で混合および加熱された後、低圧エンジン３０に供給されるようにして蒸発ガスの無駄を防止することができる。
【００６３】
また、本発明の一実施例によるＬＮＧ燃料供給システム２は、燃料供給ライン４０上に具備され、ＬＮＧのメタン数を検知するメタン数測定センサー（図示せず）をさらに含むことができる。従来のＬＮＧ燃料供給システム１の場合、強制気化器６２を介してエタンなどを削除してメタン数を向上させることができるが、本実施例では、強制的に気化する構成の代わりにメタン数測定センサーによってＬＮＧのメタン数を測定し、メタン数が低い場合、相対的に高いメタン数を有する蒸発ガスが燃料供給ライン４０に流入されるようにし、ＬＮＧのメタン数を低圧エンジン３０の要求値に十分に合わせることができる。つまり、メタン数測定センサーの測定値に応じてガス混合ライン４１を介して第２ヒーター７２に流入される蒸発ガスの量が可変することができ、このために、ガス混合ライン４１には蒸発ガス流入バルブ（図示せず）を具備することができる。
【００６４】
このように、本発明は、高圧エンジン２０と低圧エンジン３０にＬＮＧを供給する際に、第１ヒーター７１と第２ヒーター７２を介してＬＮＧを各エンジン２０、３０が要求する状態に変換することができるので、ミスト除去などの構成を省略することにより、システムを簡素化させることができ、システム構築コストや維持コストを低減することができる。
【００６５】
図４は、本発明の他の実施例によるＬＮＧ燃料供給システムの概念図である。図４に示したように、本発明の他の実施例によるＬＮＧ燃料供給システム３は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０、高圧エンジン２０、低圧エンジン３０、ポンプ５０、第１熱交換器８１、第２熱交換器８２、熱源供給ライン８０、グリコールヒーター９０を含む。
【００６６】
本発明の他の実施例では、第１熱交換器８１、第２熱交換器８２、熱源供給ライン８０、グリコールヒーター９０を除いた構成は前述した一実施例で説明したところと類似するため、前記構成の詳細な説明は省略する。
【００６７】
第１熱交換器８１は、高圧エンジン２０とポンプ５０との間の燃料供給ライン４０上に具備され、ポンプ５０から供給されるＬＮＧを加熱する。第１熱交換器８１にＬＮＧを供給するポンプ５０は、高圧ポンプ５２であり、第１熱交換器８１は、過冷却液体状態または超臨界状態のＬＮＧを高圧ポンプ５２から排出される圧力である２００ｂａｒないし４００ｂａｒを維持しながら加熱し、４０℃〜６０℃の超臨界状態のＬＮＧに変換した後、高圧エンジン２０に供給することができる。
【００６８】
第１熱交換器８１には、後述する熱源供給ライン８０が連結されてグリコールウォーターが供給されることができ、グリコールウォーターは、第１熱交換器８１を通過するＬＮＧに熱を供給し、ＬＮＧは、グリコールウォーターに熱を奪われることで、グリコールウォーターは冷却され、ＬＮＧは、加熱されることができる。このとき、冷却されたグリコールウォーターは、熱源供給ライン８０に沿って第１熱交換器８１から排出され、グリコールヒーター９０に流入されることができる。
【００６９】
第２熱交換器８２は、低圧エンジン３０とＬＮＧ貯蔵タンク１０との間の燃料供給ライン４０上に具備され、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から供給される液体状態のＬＮＧを気化させる。第２熱交換器８２は、ブースティングポンプ５１からＬＮＧの供給を受けて加熱することができ、このとき、ＬＮＧは液体状態から気体状態に気化されることができる。
【００７０】
第２熱交換器８２は、第１熱交換器８１と同様に、熱源供給ライン８０が連結されて、熱源供給ライン８０を介してグリコールウォーターの供給を受けてＬＮＧを加熱することができる。この時、グリコールウォーターは、第２熱交換器８２を通過する過程で冷却され、ＬＮＧは蒸発される。
【００７１】
熱源供給ライン８０は、第１熱交換器８１および第２熱交換器８２にグリコールウォーターを供給してＬＮＧに熱を提供する。熱源供給ライン８０は、第１熱交換器８１または第２熱交換器８２でＬＮＧと熱交換して冷却されたグリコールウォーターを加熱し、第１熱交換器８１または第２熱交換器８２に供給するグリコールヒーター９０を含むことができる。この時、グリコールヒーター９０は、ボイラー（図示せず）によって生成された蒸気とグリコールウォーターを熱交換させてグリコールウォーターを加熱することができる。
【００７２】
グリコールヒーター９０によって加熱されたグリコールウォーターは、第１熱交換器８１または第２熱交換器８２でそれぞれＬＮＧと熱交換してＬＮＧを加熱させることができ、この時、グリコールウォーターは、第１熱交換器 ８１および第２熱交換器８２のそれぞれに流入された後、熱源供給ライン８０に排出されるか、または第１熱交換器８１および第２熱交換器８２に順次流入されるか、あるいは一部が第１熱交換器８１を迂回して第２熱交換器８２に流入されることができる。
【００７３】
具体的には、グリコールヒーター９０から排出されたグリコールウォーターの中で一部は、第１熱交換器８１でＬＮＧを加熱させた後、第２熱交換器８２に流入され、第２熱交換器８２で再びＬＮＧを加熱させることができ、グリコールウォーターの中で他の一部は、第１熱交換器８１を迂回して第２熱交換器８２でＬＮＧを加熱することができる。すなわち、第２熱交換器８２は、第１熱交換器８１でＬＮＧと熱交換したグリコールウォーターと、グリコールヒーター９０から供給されるグリコールウォーターを一緒に使用してＬＮＧを加熱させることができる。
【００７４】
もちろん、本発明は、逆にグリコールウォーターが第２熱交換器８２および第１熱交換器８１が順次流入されるか、または第２熱交換器８２を迂回して第１熱交換器８１に流入されるようにすることができる。このように、熱源供給ライン８０がグリコールウォーターの供給方式を多様にするのは、ＬＮＧの加熱を効果的に実行するとともに、ＬＮＧの温度を効率的に高めるためである。
【００７５】
本実施例は、前述の一実施例と同様に、ＬＮＧ貯蔵タンク１０またはブースティングポンプ５１から排出される液体状態のＬＮＧは、別途の熱源による強制加熱なしに第２熱交換器８２によって気化することができる。つまり、ブースティングポンプ５１から排出されるＬＮＧは、第２熱交換器８２で直接加熱することができ、この場合、本実施例では、ＬＮＧのメタン数を低圧エンジン３０での要求値に合わせるために、メタン数測定センサーとガス混合ライン４１を使用することができる。前記構成については、前述したところと同一なので、詳細な説明は省略する。
【００７６】
このように、本発明は、高圧エンジン２０と低圧エンジン３０にＬＮＧを供給する際、第１熱交換器８１と第２熱交換器８２を利用してＬＮＧを各エンジン２０、３０が必要とする状態に変換することができ、一つのグリコールウォーターサイクルによってＬＮＧを加熱することができるので、システムをより効率的に運営することができる。
【００７７】
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】
【００７８】
１  従来のＬＮＧ燃料供給システム、
２、３  本発明のＬＮＧ燃料供給システム、
１０  ＬＮＧ貯蔵タンク、
１１  外槽タンク、
１２  内助タンク、
１３  断熱部、
１４  サポート、
１５  バッフル、
２０  高圧エンジン、
３０  低圧エンジン、
４０  燃料供給ライン、
４１  ガス混合ライン、
５０  ポンプ、
５１  ブースティングポンプ、
５２  高圧ポンプ、
６１  高圧熱交換器、
６２  強制気化器、
６３  低圧ヒーター、
６４  ミスト除去器、
７１  第１ヒーター、
７２  第２ヒーター、
８０  熱源供給ライン、
８１  第１熱交換器、
８２  第２熱交換器、
９０  グリコールヒーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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