(57)【要約】【課題】エンジンシステム全体の熱効率を向上させることでエンジン効率の向上を図るとともに、余剰エネルギーを効率的に回収可能なガスエンジン装置を提供すること。【解決手段】液化状態にある燃料ガスを気化する気化器（５）と、ガスエンジン（２）と、排気ガスが流れる排気通路（１６）と、排気ガスによって駆動する排気タービン（３ｂ）と、該排気タービンによって同軸駆動され、ガスエンジンに供給する給気ガスを圧縮するコンプレッサ（３ｃ）とからなる過給機（３）と、を備え、気化器が、コンプレッサに供給する給気ガスを気化熱源として利用するように構成されたガスエンジン装置（１）であって、排気ガスによって駆動する、過給機とは別体に構成された発電タービン（７ｂ）と、該発電タービンの回転力によって駆動する補助発電機（７ａ）とからなる補助発電装置（７）を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化状態にある燃料ガスを気化する気化器と、
前記気化器で気化した燃料ガスを燃料として駆動するガスエンジンと、
前記ガスエンジンから排出される排気ガスが流れる排気通路と、
前記排気通路を流れる排気ガスによって駆動する排気タービンと、該排気タービンによって同軸駆動され、前記ガスエンジンに供給する給気ガスを圧縮するコンプレッサとからなる過給機と、を備え、
前記気化器が、前記コンプレッサに供給する給気ガスを気化熱源として利用するように構成されたガスエンジン装置であって、
前記ガスエンジンから排出される排気ガスによって駆動する、前記過給機とは別体に構成された発電タービンと、該発電タービンの回転力によって駆動する補助発電機とからなる補助発電装置を備えたことを特徴とするガスエンジン装置。
【請求項２】
前記補助発電装置が、前記排気通路の前記排気タービンの上流側から分岐して前記排気タービンを迂回する分岐通路に配置されており、
前記分岐通路の前記補助発電装置の上流側には、前記分岐通路を流れる排気ガスの流量を制御する流量制御弁が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガスエンジン装置。
【請求項３】
前記流量制御弁に弁開度信号を送信することで前記流量制御弁の弁開度を制御する弁開度制御手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のガスエンジン装置。
【請求項４】
前記ガスエンジンに供給される給気ガスの圧力を測定する圧力測定手段を備え、
前記弁開度制御手段は、前記圧力測定手段で測定した圧力が規定の変動幅に収まるように前記流量制御弁の弁開度を制御可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載のガスエンジン装置。
【請求項５】
前記ガスエンジンの駆動力によって発電する主発電機を備え、
前記弁開度制御手段は、前記主発電機の発電量と前記補助発電機の発電量の合計が最大となるように前記流量制御弁の弁開度を制御可能に構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載のガスエンジン装置。
【請求項６】
前記ガスエンジンは、船舶に推進力を付与するための船舶用エンジンであって、
前記弁開度制御手段は、前記船舶が規定以上の加速度で加速または減速する場合に、前記流量制御弁を全閉するように制御可能に構成されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のガスエンジン装置。
【請求項７】
前記ガスエンジンは、船舶に推進力を付与するための船舶用エンジンであって、
前記弁開度制御手段は、前記ガスエンジンの駆動停止時に前記流量制御弁を全開するように制御可能に構成されていることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載のガスエンジン装置。
【請求項８】
前記ガスエンジンから排出される排気ガスの排気エネルギーを利用して、前記気化器で気化した燃料ガスを加熱する燃料加熱器を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のガスエンジン装置。
【請求項９】
前記ガスエンジンから排出される排気ガスの排気エネルギーを利用して、前記気化器で気化した燃料ガスを含む給気ガスを加熱する給気加熱器を備えたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のガスエンジン装置。
【請求項１０】
前記気化器で気化した燃料ガスの少なくとも一部を貯留する貯留手段を備えていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のガスエンジン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、液化状態にある燃料ガスを気化する気化器と、気化した燃料ガスを燃料として駆動するガスエンジンと、排気ガスによって駆動する過給機と、を備えるガスエンジン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液化天然ガスを気化した天然ガスを燃料とするガスエンジンにおいて、過給機に供給される給気ガスを冷却して密度を高め、エンジン効率を高めるようにしたガスエンジン装置が特許文献１に開示されている。このガスエンジンシステムは、液化天然ガスを気化する際に発生する気化熱を利用して、過給機に供給される給気ガス（空気）を冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７７２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されているガスエンジンシステムは、気化器での気化により冷却された冷水を冷却熱源として、過給機に供給する給気ガスを冷却するものであり、エンジン効率の向上には不十分であった。
【０００５】
本発明の少なくとも一つの実施形態は、このような事情に鑑みなされたものであり、エンジンシステム全体の熱効率を向上させることでエンジン効率の向上を図るとともに、エンジン効率が向上した分の余剰エネルギーを効率的に回収可能なガスエンジン装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のガスエンジン装置の少なくとも一つの実施形態は、上述した目的を達成するために、
液化状態にある燃料ガスを気化する気化器と、
前記気化器で気化した燃料ガスを燃料として駆動するガスエンジンと、
前記ガスエンジンから排出される排気ガスが流れる排気通路と、
前記排気通路を流れる排気ガスによって駆動する排気タービンと、該排気タービンによって同軸駆動され、前記ガスエンジンに供給する給気ガスを圧縮するコンプレッサとからなる過給機と、を備え、
前記気化器が、前記コンプレッサに供給する給気ガスを気化熱源として利用するように構成されたガスエンジン装置であって、
前記ガスエンジンから排出される排気ガスによって駆動する、前記過給機とは別体に構成された発電タービンと、該発電タービンの回転力によって駆動する補助発電機とからなる補助発電装置を備えたことを特徴とする。
【０００７】
このようなガスエンジン装置によれば、液化状態にある燃料ガスを気化する気化熱源として過給機に供給する給気ガスを利用することで、給気ガスを効率的に冷却し、コンプレッサに供給する給気ガスの密度を高め、タービン効率を向上させることが出来る。また、排気ガスによって駆動する補助発電装置を備えているため、タービン効率が向上した分の余剰エネルギーを、補助発電機から発電エネルギーとして回収することが出来る。
【０００８】
また、発電タービンが過給機とは別体に構成され、該発電タービンの回転力によって補助発電機が駆動するように構成されている。このため、発電タービンの回転数が補助発電機の発電に適した範囲となるように発電タービンを構成することで、インバータ等の回転数を調整する機器が不要となり、イニシャルコストを低減することが出来る。これに対して、過給機の排気タービンの回転力によって補助発電機が駆動する場合には、排気タービンの回転数は補助発電機の発電に適した回転数よりも高いため、補助発電機にインバータ等の回転数を調整する機器を付加する必要がある。
【０００９】
また、本発明の一実施形態では、
前記補助発電装置が、前記排気通路の前記排気タービンの上流側から分岐して前記排気タービンを迂回する分岐通路に配置されており、
前記分岐通路の前記補助発電装置の上流側には、前記分岐通路を流れる排気ガスの流量を制御する流量制御弁が配置されている。
【００１０】
このような構成によれば、流量制御弁を制御することによって、分岐通路を流れて発電タービンに作用する排気ガスの流量と、そのまま排気通路を流れて排気タービンに作用する排気ガスの流量とを調節することが出来る。
【００１１】
また、本発明の一実施形態では、
前記流量制御弁に弁開度信号を送信することで前記流量制御弁の弁開度を制御する弁開度制御手段を備えている。
【００１２】
このような構成によれば、流量制御弁の制御を容易に行うことが出来る。
【００１３】
また、本発明の一実施形態では、
前記ガスエンジンに供給される給気ガスの圧力を測定する圧力測定手段を備え、
前記弁開度制御手段は、前記圧力測定手段で測定した圧力が規定の変動幅に収まるように前記流量制御弁の弁開度を制御可能に構成されている。
【００１４】
このような構成によれば、ガスエンジンに供給される給気ガスの圧力が規定の変動幅に収まるように流量制御弁の弁開度を制御することで、ガスエンジンの出力変動を小さく抑えながら補助発電機によるエネルギー回収を行うことが出来る。
【００１５】
また、本発明の一実施形態では、
前記ガスエンジンの駆動力によって発電する主発電機を備え、
前記弁開度制御手段は、前記主発電機の発電量と前記補助発電機の発電量の合計が最大となるように前記流量制御弁の弁開度を制御可能に構成されている。
【００１６】
このような構成によれば、主発電機の発電量と補助発電機の発電量の合計が最大となるように流量制御弁の弁開度を制御することで、ガスエンジン装置全体から回収する発電量の最大化を図ることが出来る。
【００１７】
また、本発明の一実施形態では、
前記ガスエンジンは、船舶に推進力を付与するための船舶用エンジンであって、
前記弁開度制御手段は、前記船舶が規定以上の加速度で加速または減速する場合に、前記流量制御弁を全閉するように制御可能に構成されている。
【００１８】
このような構成によれば、船舶が規定以上の加速度で加速または減速する場合に、流量制御弁を全閉とし、排気ガスの全量を排気タービンに供給することで、急加速または急減速時におけるガスエンジンの追従性が向上する。
【００１９】
また、本発明の一実施形態では、
前記ガスエンジンは、船舶に推進力を付与するための船舶用エンジンであって、
前記弁開度制御手段は、前記ガスエンジンの駆動停止時に前記流量制御弁を全開するように制御可能に構成されている。
【００２０】
このような構成によれば、船舶の駆動停止時に流量制御弁を全開とし、排気タービンに流れる排気ガスの流量を少なくすることで、速やかにガスエンジンを停止することが出来るとともに、余剰のエネルギーを補助発電機で回収することが出来る。
【００２１】
また、本発明の一実施形態では、
前記ガスエンジンから排出される排気ガスの排気エネルギーを利用して、前記気化器で気化した燃料ガスを加熱する燃料加熱器を備えている。
【００２２】
このような構成によれば、排気ガスの排気エネルギーを利用して燃料ガスを加熱するため、排気エネルギーを効率的に回収してエンジン効率を高めることが出来る。
【００２３】
また、本発明の一実施形態では、
前記ガスエンジンから排出される排気ガスの排気エネルギーを利用して、前記気化器で気化した燃料ガスを含む給気ガスを加熱する給気加熱器を備えている。
【００２４】
このような構成によれば、排気ガスの排気エネルギーを利用して燃料ガスを含む給気ガスを加熱するため、排気エネルギーを効率的に回収してエンジン効率を高めることが出来る。
【００２５】
また、本発明の一実施形態では、
前記気化器で気化した燃料ガスの少なくとも一部を貯留する貯留手段を備えている。
【００２６】
このような構成によれば、ガスエンジンに供給する燃料量以上の液化燃料ガスを用いて給気ガスを冷却することが出来る。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、エンジンシステム全体の熱効率を向上させることでエンジン効率の向上を図るとともに、エンジン効率が向上した分の余剰エネルギーを効率的に回収可能なガスエンジン装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態にかかるガスエンジン装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図２】参考例にかかるガスエンジン装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるガスエンジン装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるガスエンジン装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかるガスエンジン装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかるガスエンジン装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかるガスエンジン装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかるガスエンジン装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかるガスエンジン装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図１０】本発明の一実施形態にかかるガスエンジン装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図１１】本発明の一実施形態にかかるガスエンジン装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図１２】本発明の一実施形態にかかるガスエンジン装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図１３】本発明の一実施形態にかかるガスエンジン装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図１４】本発明の一実施形態にかかるガスエンジン装置のシステム構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態にかかるガスエンジン装置のシステム構成を示したブロック図である。このガスエンジン装置１は、例えばＬＮＧなどの液化状態の燃料ガスを運搬する船舶などに適用される。
【００３１】
図１に示したように、ガスエンジン装置１は、船舶の推進力を発生させる主機であるガスエンジン２と、ガスエンジン２から排出される排気ガスによって駆動し、ガスエンジン２に供給する給気ガスを圧縮する過給機３と、ＬＮＧなどの液化状態の燃料ガスを貯留する液化燃料タンク４と、液化状態にある燃料ガスを気化する気化器５と、ガスエンジン２の運転状態を制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１０とを備えている。なお、図中の矢印ｅ、ｆ、ｉは、それぞれ排気ガス、燃料ガス、給気ガスの流れ方向を示している。
【００３２】
ガスエンジン２は、気化した燃料ガスを燃料として駆動するように構成されている。また、ガスエンジン２には主発電装置６が接続されており、クラッチ６ａを介して主発電機６ｂが接続されている。そして、クラッチ６ａを接続することで、ガスエンジン２の駆動力によって主発電機６ｂが発電するようになっている。
【００３３】
過給機３は、回転軸３ａと、回転軸３ａの両端部に固定された排気タービン３ｂおよびコンプレッサ３ｃを備えている。排気タービン３ｂは、ガスエンジン２から排出される排気ガスが流れる排気通路１６に配置されている。コンプレッサ３ｃは、ガスエンジン２に供給する給気ガス（空気）が流れる給気通路１４に配置されている。そして、ガスエンジン２から排出された排気ガスによって排気タービン３ｂが回転し、これにより回転軸３ａを介してコンプレッサ３ｃが回転することで、給気通路１４を流れる給気ガスが圧縮され、ガスエンジン２に供給される。
【００３４】
気化器５は、液化状態にある燃料ガスが流れる複数の蒸発管５ａを備えている。この蒸発管５ａには燃料通路１２が接続され、燃料通路１２を介して液化燃料タンク４から液化状態の燃料ガスが供給されている。また、気化器５は給気通路１４と接続されており、外部から取り入れられた給気ガスが、過給機３のコンプレッサ３ｃに供給される前に、気化器５へと導入されるようになっている。
【００３５】
そして気化器５は、給気通路１４から導入した給気ガスを蒸発管５ａに接触させ、液化状態にある燃料ガスと給気ガスとを熱交換させることで、この導入した給気ガスを、液化状態にある燃料ガスを気化する気化熱源として利用するように構成されている。
【００３６】
気化器５で冷却された給気ガスは、上述した過給機３のコンプレッサ３ｃへ供給される。このように、本実施形態のガスエンジン装置１では、液化状態にある燃料ガスを気化する気化熱源として給気ガスを利用し、冷却された高密度の給気ガスを過給機３のコンプレッサ３ｃへと供給することで、エンジン効率の向上を図っている。
【００３７】
また、気化器５の下流側には、燃料加熱器２２が配置されている。この燃料加熱器２２は、上述した気化器５と同様な構成となっており、気化器５で気化された燃料ガスと、コンプレッサ３ｃで圧縮された給気ガスとを熱交換させて、燃料ガスを加熱するとともに、ガスエンジン２に供給する給気ガスを冷却することで、エンジン効率の向上を図っている。なお、燃料加熱器２２だけでは給気ガスの冷却が不十分な場合は、通過する給気ガスをさらに冷却するため、インタークーラ２４を給気通路１４に配置してもよい。
【００３８】
そして、インタークーラ２４を通過した給気ガスは、インタークーラ２４の下流に配置されているミキサー２６に供給される。また、燃料加熱器２２を通過した燃料ガスは、圧縮機２７で圧縮されてミキサー２６に供給される。そして、ミキサー２６において給気ガスと燃料ガスとが混合され、燃料ガスを含む給気ガスがガスエンジン２へと供給されるようになっている。
【００３９】
また、ガスエンジン２の上流には、ガスエンジン２に供給される給気ガスの圧力を測定する圧力センサ２８（圧力測定手段）が設置されている。
【００４０】
ＥＣＵ１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、およびＩ／Ｏインターフェイスなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。また、ＥＣＵ１０には、各種の計測データ、例えば、上述した圧力センサ２８の測定データや、主発電機６ｂの発電量データ、後述する補助発電機７の発電量データが送信される。
【００４１】
また、ＥＣＵ１０は、図１に示したように、弁開度制御手段１０ａと、エンジン制御手段１０ｂとを少なくとも備えている。弁開度制御手段１０ａは、後述する流量制御弁２０に対して弁開度制御信号を送信することで、流量制御弁２０の弁開度を制御するように構成されている。また、エンジン制御手段１０ｂは、ガスエンジン２の燃料供給装置（不図示）などを制御することで、ガスエンジン２の運転状態を制御するように構成されている。
【００４２】
ガスエンジン２から排出された排気ガスは、排気通路１６を流れ、上述した過給機３の排気タービン３ｂに供給される。また、排気通路１６の排気タービン３ｂの上流側からは分岐通路１８が分岐している。分岐通路１８は、排気タービン３ｂを迂回して、排気タービン３ｂの下流側で排気通路１６に接続している。
【００４３】
そして、本実施形態のガスエンジン装置１では、この分岐通路１８に補助発電装置７が配置されている。補助発電装置７は、図１に示したように、回転軸７ａとその両端に固定された発電タービン７ｂおよび補助発電機７ｃとから構成されている。発電タービン７ｂは、分岐通路１８と接続されており、分岐通路１８を流れる排気ガスによって回転駆動する。そして、発電タービン７ｂの回転力によって回転軸７ａが回転し、これにより補助発電機７ｃで発電が行われるように構成されている。
【００４４】
また、分岐通路１８の補助発電装置７の上流側には、流量制御弁２０が配置されている。流量制御弁２０は、上述したように、ＥＣＵ１０の弁開度制御手段１０ａから送信される弁開度信号に基づいて、その弁開度が制御される。そして、流量制御弁２０の弁開度が制御されることにより、分岐通路１８を流れて発電タービン７ｂに作用する排気ガスの流量と、そのまま排気通路１６を流れて排気タービン３ｂに作用する排気ガスの流量とを調節することが出来るように構成されている。
【００４５】
このように構成される本実施形態のガスエンジン装置１によれば、液化状態にある燃料ガスを気化する気化熱源として過給機３に供給する給気ガスを利用することで、給気ガスを効率的に冷却し、コンプレッサ３ｃに供給する給気ガスの密度を高め、タービン効率を向上させることが出来る。また、排気ガスによって駆動する補助発電装置７を備えているため、タービン効率が向上した分の余剰エネルギーを、補助発電機７ｃから発電エネルギーとして回収することが出来る。
【００４６】
また、本実施形態のガスエンジン装置１では、上述したように、発電タービン７ｂが過給機３とは別体に構成され、発電タービン７ｂの回転力によって補助発電機７ｃが駆動するように構成されている。このため、発電タービン７ｂの回転数が補助発電機７ｃの発電に適した範囲となるように発電タービン７ｂを構成することで、インバータ等の回転数を調整する機器が不要となり、イニシャルコストを低減することが出来る。
【００４７】
これに対して、図２に示したガスエンジン装置１００（参考例）に示したように、排気タービン３ｂの回転力によって補助発電装置１０７が駆動する場合は、排気タービン３ｂの回転数は補助発電機１０７ａの発電に適した回転数よりも高いため、補助発電装置１０７にインバータ１０７ｂ等の回転数を調整する機器を付加する必要があり、イニシャルコストが高くなるとの問題がある。
【００４８】
また、本実施形態のガスエンジン装置１は、上述したように、ガスエンジン２に供給される給気ガスの圧力を測定する圧力センサ２８を備えている。そして、上述した弁開度制御手段１０ａは、圧力センサ２８で測定した圧力が規定の変動幅に収まるように、流量制御弁２０の弁開度を制御可能に構成されている。
【００４９】
このように構成されていれば、ガスエンジン２に供給される給気ガスの圧力が規定の変動幅に収まるように流量制御弁２０の弁開度を制御することで、ガスエンジン２の出力変動を小さく抑えながら補助発電機７ｃによるエネルギー回収を行うことが出来る。
【００５０】
また、本実施形態のガスエンジン装置１において、上述した弁開度制御手段１０ａは、主発電機６ｂの発電量と補助発電機７ｃの発電量の合計が最大となるように、流量制御弁２０の弁開度を制御可能に構成されている。
【００５１】
このように構成されていれば、主発電機６ｂの発電量と補助発電機７ｃの発電量の合計が最大となるように流量制御弁２０の弁開度を制御することで、ガスエンジン装置１全体から回収する発電量の最大化を図ることが出来る。
【００５２】
また、本実施形態のガスエンジン装置１において、上述した弁開度制御手段１０ａは、船舶が規定以上の加速度で加速または減速する場合に、流量制御弁２０を全閉するように制御可能に構成されている。
【００５３】
このように構成されていれば、船舶が規定以上の加速度で加速または減速する場合に、流量制御弁２０を全閉とし、排気ガスの全量を排気タービン３ｂに供給することで、急加速または急減速時におけるガスエンジン２の追従性を向上させることが出来る。
【００５４】
また、本実施形態のガスエンジン装置１において、上述した弁開度制御手段１０ａは、ガスエンジン２の駆動停止時に流量制御弁２０を全開するように制御可能に構成されている。
【００５５】
このように構成されていれば、船舶の駆動停止時に流量制御弁２０を全開とし、排気タービン３ｂに流れる排気ガスの流量を少なくすることで、速やかにガスエンジン２を停止することが出来るとともに、余剰のエネルギーを補助発電機７ｃで回収することが出来る。
【００５６】
以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
【００５７】
図３〜図１４は、本発明の他の実施形態におけるガスエンジン装置を示した図である。これら他の実施形態のガスエンジン装置１ａ〜１ｌは、上述した実施形態のガスエンジン装置１と、基本的には同様の構成であり、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。なお、図３〜図１４では、ＥＣＵ１０の表示は省略しているが、これら他の実施形態のガスエンジン装置１ａ〜１ｌも、上述した実施形態と同様に、ＥＣＵ１０を備えている。
【００５８】
図３に示したガスエンジン装置１ａは、上述した実施形態と異なり、気化器５の下流側に熱交換器２２が配置されていない。また、図４に示したガスエンジン装置１ｂは、上述した実施形態と異なり、インタークーラ２４が配置されていない。このように、本発明においては、必要に応じて、熱交換器２２およびインタークーラ２４の設置を省略することが出来る。
【００５９】
また、図５に示したガスエンジン装置１ｃのように、燃料ガスを加熱する燃料加熱器２２ａが、燃料通路１２の気化器５の下流側に配置されていてもよい。この図５に示したガスエンジン装置１ｃでは、燃料加熱器２２ａに冷温水循環通路２２ｃが接続されている。そして、冷温水循環通路２２ｃは、排気通路１６の排気タービン３ｂおよび発電タービン７ｂの下流側に配置されている冷水加熱器２２ｂと接続されている。そして、冷水加熱器２２ｂにおいて排気ガスによって加熱された温水が燃料加熱器２２ａに供給されることで、燃料ガスと温水とが熱交換され、燃料加熱器２２ａにおいて燃料ガスが加熱されるように構成されている。燃料加熱器２２ａを通過した温水は、他の温水利用系統において再利用される。
【００６０】
このようなガスエンジン装置１ｃによれば、排気タービン３ｂおよび発電タービン７ｂに対して仕事をした後の排気ガスの残エネルギーを利用して燃料ガスを加熱するため、排気エネルギーを効率的に回収して更にエンジン効率を高めることが出来る。
【００６１】
また、図６に示したガスエンジン装置１ｄのように、コンプレッサ３ｃの上流側にミキサー２６を配置し、ミキサー２６において、気化器５で気化した燃料ガスと給気ガスとを混合する構成としてもよい。このような構成によれば、コンプレッサ３ｃの上流側に配置されたミキサー２６において燃料ガスと給気ガスとを混合することで、コンプレッサ３ｃに供給される給気ガスを効率的に冷却することが出来る。
【００６２】
また、図７に示したガスエンジン装置１ｅのように、気化器５で気化した燃料ガスの一部が、再び液化燃料タンク４に戻るように、燃料通路１２の気化器５の下流側から分岐して液化燃料タンク４に接続する戻り燃料通路１２ａが設けられていても良い。液化燃料タンク４は、液化状態の燃料ガスだけでなく、気化した燃料ガスも貯留可能に構成されている。またこの際、図示しないが、液化燃料タンク４とは別体に構成された他の貯留手段によって、気化した燃料ガスを貯留するように構成してもよい。
【００６３】
このようなガスエンジン装置１ｅによれば、ガスエンジン２に供給する燃料量以上の液化燃料ガスを用いて給気ガスを冷却することが可能となる。
【００６４】
また、図８に示したガスエンジン装置１ｆのように、上述したガスエンジン装置１ｃに示した燃料加熱器２２ａ、冷水加熱器２２ｂ、冷温水循環通路２２ｃを備え、排気ガスの残エネルギーを利用して燃料ガスを加熱するとともに、上述したガスエンジン装置１ｅに示した戻り燃料通路１２ａを備え、気化した燃料ガスの一部を液化燃料タンク４（貯留手段）に戻せるように構成してもよい。
【００６５】
また、図９に示したガスエンジン装置１ｇのように、上述したガスエンジン装置１ｂの構成に加えて、上述したガスエンジン装置１ｅに示した戻り燃料通路１２ａを備え、気化した燃料ガスの一部を液化燃料タンク４（貯留手段）に戻せるように構成してもよい。
【００６６】
また、図１０に示したガスエンジン装置１ｈのように、液化燃料タンク４から気化器５に液化燃料を供給し、気化器５で気化した燃料ガスを液化燃料タンク４（貯留手段）に再度戻すように構成した循環燃料通路１２ｂが設けられてもよい。またこの際、図示しないが、液化燃料タンク４とは別体に構成された他の貯留手段によって、気化した燃料ガスを貯留するように構成してもよい。この場合、ガスエンジン２に供給する燃料ガスには、液化燃料タンク４や他の貯留手段に貯留されているボイルオフガスを使用する。
【００６７】
このようなガスエンジン装置１ｈによれば、気化器５には給気ガスの冷却に必要な分だけの液化燃料ガスを供給し、一方、ガスエンジン２には、液化燃料タンク４や他の貯留手段で貯留されているボイルオフガスを使用することで、ガスエンジン２に供給する燃料量以上の液化燃料ガスを用いて給気ガスを冷却することが可能となる。
【００６８】
また、図１１に示したガスエンジン装置１ｉのように、上述したガスエンジン装置１ｅに示した戻り燃料通路１２ａが備えられるとともに、給気通路１４のミキサー２６の下流側に、燃料ガスを含む給気ガスを加熱する給気加熱器２２ｄが配置されていてもよい。給気加熱器２２ｄでは、冷水加熱器２２ｂで排気ガスによって加熱された温水を利用して、通過する給気ガスを加熱する。
【００６９】
このようなガスエンジン装置１ｉによれば、排気タービン３ｂおよび発電タービン７ｂに対して仕事をした後の排気ガスの残エネルギーを利用して燃料ガスを含む給気ガスを加熱するため、排気エネルギーを効率的に回収して更にエンジン効率を高めることが出来る。また、戻り燃料通路１２ａを備えるため、ガスエンジン２に供給する燃料量以上の液化燃料ガスを用いて給気ガスを冷却することが出来る。
【００７０】
また、図１２に示したガスエンジン装置１ｊのように、上述したガスエンジン装置１ｉの構成に加えて、燃料通路１２の気化器５の下流側に燃料ガスを加熱する燃料加熱器２２ａが配置されていてもよい。このような構成によれば、排気タービン３ｂおよび発電タービン７ｂに対して仕事をした後の排気ガスの残エネルギーを利用して、燃料ガス及び燃料ガスを含む給気ガスをそれぞれ加熱するため、排気エネルギーを効率的に回収して更にエンジン効率を高めることが出来る。
【００７１】
また、図１３に示したガスエンジン装置１ｋのように、上述したガスエンジン装置１ｉに示した冷水加熱器２２ｂ、冷温水循環通路２２ｃ、給気加熱器２２ｄを備え、排気ガスの残エネルギーを利用して燃料ガスを含む給気ガスを加熱するとともに、上述したガスエンジン装置１ｈに示した循環燃料通路１２ｂを備え、ガスエンジン２に供給する燃料ガスに、液化燃料タンク４（貯留手段）に貯留されているボイルオフガスを使用してもよい。
【００７２】
また、図１４に示したガスエンジン装置１ｌのように、上述した気化器５に代えて、液化状態にある燃料ガスを気化する気化器５と、給気ガスと燃料ガスとを混合するミキサー２６との機能を併せ持つ、第２気化器３０が配置されていてもよい。この第２気化器３０は、液化燃料ガスを噴霧するインジェクタ３０ａを備えており、該インジェクタ３０ａから給気ガスに向かって液化燃料ガスを噴霧することで、液化状態にある燃料ガスを気化するとともに、気化した燃料ガスと給気ガスとを第２気化器３０内において混合するように構成されている。また、これにより第２気化器３０を通過する給気ガスが冷却されるようになっている。
【００７３】
このようなガスエンジン装置１ｌによれば、第２気化器３０が、上述した気化器５とミキサー２６との機能を併せ持っているため、構成要素の少ないシンプルなシステムとしてガスエンジン装置１を構成することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の少なくとも一つの実施形態は、液化燃料ガスを気化した燃料ガスを燃料とするガスエンジン装置として、例えば、船舶に搭載されるガスエンジン装置や、火力発電プラントにおける発電用のガスエンジン装置などに用いることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１        ガスエンジン装置
２        ガスエンジン
３        過給機
３ａ      回転軸
３ｂ      排気タービン
３ｃ      コンプレッサ
４        液化燃料タンク
５        気化器
６        主発電装置
６ａ      クラッチ
６ｂ      主発電機
７        補助発電装置
７ａ      回転軸
７ｂ      発電タービン
７ｃ      補助発電機
１０      ＥＣＵ
１０ａ    弁開度制御手段
１０ｂ    エンジン制御手段
１２      燃料通路
１２ａ    戻り燃料通路
１２ｂ    循環燃料通路
１４      給気通路
１６      排気通路
１８      分岐通路
２０      流量制御弁
２２      熱交換器
２２ａ    燃料加熱器
２２ｂ    冷水加熱器
２２ｃ    冷温水循環通路
２２ｄ    給気加熱器
２４      インタークーラ
２６      ミキサー
２７      圧縮機
２８      圧力センサ（圧力測定手段）
３０      第２気化器（気化器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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