(57)【要約】      （修正有）【課題】燃焼反応時に窒素と水だけ生成され、二酸化炭素の発生がないアンモニアを用いることにより、船舶からの温室効果ガス排出規制に対応できるようにする船舶用燃料供給システムを提供する。【解決手段】アンモニア貯蔵タンク１０５に保管された液体状態のアンモニアをメインエンジン１２５に移送させる経路を提供する燃料供給ラインＬ１と、前記メインエンジンからリターンされる液体状態のアンモニアを前記アンモニア貯蔵タンクに移送させる経路を提供する燃料リターンラインＬ２と、前記アンモニア貯蔵タンクで生成された気体状態のアンモニアをサブエンジン１６０に移送させる経路を提供する蒸発ガス供給ラインＬ３と、前記サブエンジンからリターンされる気体状態のアンモニアを前記アンモニア貯蔵タンクに移送させる経路を提供する蒸発ガスリターンラインＬ４と、を含む。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア貯蔵タンクに保管された液体状態のアンモニアをメインエンジンに移送させる経路を提供する燃料供給ラインと、
前記メインエンジンからリターンされる液体状態のアンモニアを前記アンモニア貯蔵タンクに移送させる経路を提供する燃料リターンラインと、
前記アンモニア貯蔵タンクで生成された気体状態のアンモニアをサブエンジンに移送させる経路を提供する蒸発ガス供給ラインと、
前記サブエンジンからリターンされる気体状態のアンモニアを前記アンモニア貯蔵タンクに移送させる経路を提供する蒸発ガスリターンラインと、を含むことを特徴とする、船舶用燃料供給システム。
【請求項２】
前記蒸発ガスリターンラインに連結され、前記サブエンジンに供給されて残る或いは前記サブエンジンからリターンされる気体状態のアンモニアの量に応じて、前記アンモニアの一部が分岐して流入すると、前記流入した気体状態のアンモニアの温度を冷却した後、前記アンモニア貯蔵タンクに移送させる経路を提供する余剰蒸発ガスリターンラインをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の船舶用燃料供給システム。
【請求項３】
前記燃料供給ライン及び前記燃料リターンラインは、
前記アンモニア貯蔵タンクからポンピングされて前記メインエンジンに向かって流動する液体状態のアンモニアと、前記メインエンジンからリターンされて前記アンモニア貯蔵タンクに向かって流動する液体状態のアンモニアとを熱交換させる第１熱交換器を含むことを特徴とする、請求項１に記載の船舶用燃料供給システム。
【請求項４】
前記蒸発ガス供給ライン及び前記蒸発ガスリターンラインは、
前記アンモニア貯蔵タンクで生成されて前記サブエンジンに向かって流動する気体状態のアンモニアと、前記サブエンジンからリターンされて前記アンモニア貯蔵タンクに向かって流動する気体状態のアンモニアとを熱交換させる第２熱交換器を含むことを特徴とする、請求項１に記載の船舶用燃料供給システム。
【請求項５】
前記燃料リターンラインは、
前記メインエンジンからリターンされる液体状態のアンモニア内の異物を除去するフィルタを含むことを特徴とする、請求項１に記載の船舶用燃料供給システム。
【請求項６】
前記蒸発ガス供給ラインは、
前記アンモニア貯蔵タンクから供給される気体状態のアンモニア内の異物及びアンモニア液滴（ＤＲＯＰＬＥＴ）を除去する第１キャッチタンクを含むことを特徴とする、請求項１に記載の船舶用燃料供給システム。
【請求項７】
前記蒸発ガスリターンラインは、
前記サブエンジンからリターンされる気体状態のアンモニア内の異物及びアンモニア液滴（ＤＲＯＰＬＥＴ）を除去する第２キャッチタンクを含むことを特徴とする、請求項１に記載の船舶用燃料供給システム。
【請求項８】
前記余剰蒸発ガスリターンラインは、
前記サブエンジンからリターンされる気体状態のアンモニアの量に応じて、開状態又は閉状態を維持して前記気体状態のアンモニアの一部が分岐して流入するようにする制御弁を含むことを特徴とする、請求項２に記載の船舶用燃料供給システム。
【請求項９】
前記制御弁は、
前記サブエンジンからリターンされた気体状態のアンモニアの量が設定値以上になると、開状態となり、前記気体状態のアンモニアの一部が分岐して余剰蒸発ガスリターンラインに流入するようにすることを特徴とする、請求項８に記載の船舶用燃料供給システム。
【請求項１０】
前記制御弁は、
前記サブエンジンからリターンされた気体状態のアンモニアの量が設定値以下になると、閉状態となり、前記気体状態のアンモニアが余剰蒸発ガスリターンラインに流入しないようにすることを特徴とする、請求項８に記載の船舶用燃料供給システム。
【請求項１１】
前記余剰蒸発ガスリターンラインは
前記気体状態のアンモニアの一部が流入すると、前記気体状態のアンモニアを冷却させる第３熱交換器を含むことを特徴とする、請求項２に記載の船舶用燃料供給システム。
【請求項１２】
前記第３熱交換器は、
海水の冷熱を用いて前記気体状態のアンモニアを冷却させることを特徴とする、請求項１１に記載の船舶用燃料供給システム。
【請求項１３】
前記アンモニア貯蔵タンクで生成された気体状態のアンモニアを希釈タンクに供給する経路を提供するアンモニア供給ラインをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の船舶用燃料供給システム。
【請求項１４】
前記アンモニア供給ラインは、
前記アンモニア貯蔵タンクの圧力に応じて開状態又は閉状態を維持し、前記アンモニア貯蔵タンクに保管された気体状態のアンモニアが前記希釈タンクに流入するようにする安全弁を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の船舶用燃料供給システム。
【請求項１５】
前記安全弁は、
前記アンモニア貯蔵タンクの圧力が設定値以上になると、開状態となり、前記アンモニア貯蔵タンクに保管された気体状態のアンモニアが前記希釈タンクに流入するようにすることを特徴とする、請求項１４に記載の船舶用燃料供給システム。
【請求項１６】
前記安全弁は、
前記アンモニア貯蔵タンクの圧力が設定値以下になると、閉状態となり、前記アンモニア貯蔵タンクに保管された気体状態のアンモニアが前記希釈タンクに流入しないようにすることを特徴とする、請求項１４に記載の船舶用燃料供給システム。
【請求項１７】
前記希釈タンクのアンモニア水をＳＣＲシステムに供給する還元剤供給ラインをさらに含むことを特徴とする、請求項１３に記載の船舶用燃料供給システム。
【請求項１８】
前記ＳＣＲシステムは、
前記還元剤供給ラインを介して流入したアンモニア水を用いて排気ガスの窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去することを特徴とする、請求項１７に記載の船舶用燃料供給システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、船舶用燃料供給システムに係り、より具体的には、燃焼反応時に窒素と水だけ生成され、二酸化炭素の発生がないアンモニアを用いることにより、船舶からの温室効果ガス排出規制に対応できるようにする船舶用燃料供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化及び気候変動を防止するための環境規制に備える観点からの国際的な船舶排出ガス規制の強化により、世界各国は、環境に優しい低炭素燃料使用船舶の開発に注力している。
【０００３】
そして、世界的な気候変動と大気汚染の増大に伴い、国際海事機関（ＩＭＯ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍａｒｉｔｉｍｅ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）、欧州連合、アメリカなどで船舶から排出される汚染物質の規制が大幅に強化される予定である。
【０００４】
これまで、従来の化石燃料を代替する燃料として、液化天然ガス（ＬＮＧ：Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ）を使用する方法が最も有力に検討されてきた。
一方、国際海事機関（ＩＭＯ）が発表した船舶温室効果ガス及び二酸化炭素削減目標は、次の通りである。
【０００５】
１）船舶からの温室効果ガス（Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ  Ｇａｓ）排出削減目標：２００８年の国際海運（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｈｉｐｐｉｎｇ）の温室効果ガス（ＧＨＧ、Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ  Ｇａｓ）排出に比べ、２０５０年までに５０％削減を目標に追求している（ちなみに、温室効果ガスに含まれるガスは、メタン（ＣＨ４）、二酸化炭素（ＣＯ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、オゾン（Ｏ３）、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣｓ）などである。）。
【０００６】
２）炭素集約度（Ｃａｒｂｏｎ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）削減目標：船舶輸送作業（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｗｏｒｋ）あたりの二酸化炭素（ＣＯ２）排出量を２００８年の国際海運（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｈｉｐｐｉｎｇ）に比べ、２０３０年までに４０％削減、２０５０までに７０％削減を目標に追求している。
【０００７】
今後、船舶からの温室効果ガス排出規制が２０５０年までに主要な起点ごとに段階的に強化されることにより、従来のエンジンと燃料だけでは温室効果ガス規制を遵守することが難しいと予想される。
【０００８】
これは、現在の船舶における温室効果ガス排出削減のための代案として検証されたＬＮＧ燃料も同様である。ＬＮＧ燃料は、ＳＯｘ及びＮＯｘの低減効率に優れるものの、ＣＯ２の低減には制限的である（ＨＦＯに比べ１５〜２５％に過ぎない）という欠点があるので、長期的な観点からは、従来の他の燃料と同様に船舶の温室効果ガス規制を遵守することは難しいだろう。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００９】
本考案は、燃焼反応時に窒素と水だけ生成され、二酸化炭素の発生がないアンモニアを船舶の燃料として用いることにより、船舶からの温室効果ガス排出規制に対応できるようにする船舶用燃料供給システムを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本考案は、エンジンからリターンされた気体状態のアンモニアの量に応じて追加の冷却ステップを経てこれを効果的に再液化させることができるようにする船舶用燃料供給システムを提供することを目的とする。
【００１１】
また、本考案は、気体状態のアンモニア又は液体状態のアンモニアを水に溶かしてアンモニアの濃度を希釈し、これをＳＣＲシステムで再利用することにより、アンモニアを大気中に放出せずに船舶の安定性を向上させることができるようにする船舶用燃料供給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するための船舶用燃料供給システムは、アンモニア貯蔵タンクに保管された液体状態のアンモニアをメインエンジンに移送させる経路を提供する燃料供給ラインと、前記メインエンジンからリターンされる液体状態のアンモニアを前記アンモニア貯蔵タンクに移送させる経路を提供する燃料リターンラインと、前記アンモニア貯蔵タンクで生成された気体状態のアンモニアをサブエンジンに移送させる経路を提供する蒸発ガス供給ラインと、前記サブエンジンからリターンされる気体状態のアンモニアを前記アンモニア貯蔵タンクに移送させる経路を提供する蒸発ガスリターンラインと、を含む。
【考案の効果】
【００１３】
本考案によれば、燃焼反応時に窒素と水だけが生成され、二酸化炭素の発生がないアンモニアを船舶の燃料として用いることにより、船舶からの温室効果ガス排出規制に対応することができるという利点がある。
【００１４】
また、本考案によれば、エンジンからリターンされた気体状態のアンモニアの量に応じて追加の冷却ステップを経てこれを効果的に再液化させることができるという利点がある。
【００１５】
また、本考案によれば、気体状態のアンモニア又は液体状態のアンモニアを水に溶かしてアンモニアの濃度を希釈し、これをＳＣＲシステムで再利用することにより、アンモニアを大気中に放出せずに船舶の安定性を向上させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本考案の一実施例による船舶用燃料供給システムを説明するための構成図である。
【図２】本考案の一実施例による船舶用燃料供給過程を説明するための例示図である。
【図３】本考案の一実施例による船舶用燃料供給過程を説明するためのフローチャートである。
【図４】本考案の一実施例による船舶用燃料供給過程を説明するためのフローチャートである。
【考案を実施するための形態】
【００１７】
図１は本考案の一実施例による船舶用燃料供給システムを説明するための構成図である。
【００１８】
図１を参照すると、船舶用燃料供給システムは、供給ポンプ１００＿１、１００＿２、アンモニア貯蔵タンク１０５、第１熱交換器１１０、ヒーティング装置１２０、メインエンジン１２５、フィルタ１３０、第１ジュールトムソン弁１３５、第１キャッチタンク１４０、第２熱交換器１４５、圧縮機１５０、クーラー１５５、サブエンジン１６０、第２キャッチタンク１６５、第２ジュールトムソン弁１７０、制御弁１７５、第３熱交換器１８０、希釈タンク１８５及びＳＣＲシステム１９０を含む。
【００１９】
アンモニア貯蔵タンク１０５は、船舶に一つ以上設けられることができる。図面上では一つのアンモニア貯蔵タンク１０５が設けられたが、これに限定されるものではなく、船舶の種類や大きさなどに応じて適切なタイプの貯蔵タンクが特定の数だけ設けられてもよい。
【００２０】
アンモニア貯蔵タンク１０５には、液化されたアンモニアが貯蔵される。一方、本考案の一実施例によるアンモニア貯蔵タンク１０５には、アンモニアを直接貯蔵する代わりに、尿素（Ｕｒｅａ）を貯蔵し、必要に応じて尿素を加水分解して生成されるアンモニアを使用する方式で構成されてもよい。
アンモニア貯蔵タンク１０５は、液体状態のアンモニアを保管することができるように密封及び断熱防壁を備えているが、外部から伝達される熱を完全に遮断することはできない。
【００２１】
これにより、アンモニア貯蔵タンク１０５内では、気体状態のアンモニアが発生し、気体状態のアンモニアの圧力を適正なレベルに維持するために、アンモニア貯蔵タンク１０５内の気体状態のアンモニアを排出させる。
【００２２】
アンモニア貯蔵タンク１０５は、燃料供給ラインＬ１を介してメインエンジン１２５に連結され、燃料供給ラインＬ１は、供給ポンプ１００＿１、１００＿２を介してポンピングされた液体状態のアンモニアをメインエンジン１２５に供給する。
【００２３】
つまり、燃料供給ラインＬ１は、アンモニア貯蔵タンク１０５から供給ポンプ１００＿１、１００＿２の駆動によって供給される液体状態のアンモニアをメインエンジン１２５に移送させる経路を提供する。
【００２４】
前記燃料供給ラインＬ１には、液体状態のアンモニアの温度を上昇させる第１熱交換器１１０、液体状態のアンモニアの圧力を高める高圧ポンプ１１５＿１、１１５＿２、及び圧力が高くなった液体状態のアンモニアの温度を上昇させるヒーティング装置１２０が設けられている。
【００２５】
したがって、アンモニア貯蔵タンク１０５に保管された液体状態のアンモニアは、第１熱交換器１１０を通過しながら温度が上昇し、高圧ポンプ１１５＿１、１１５＿２を通過しながらメインエンジン１２５で要求される圧力まで加圧され、ヒーティング装置１２０を通過しながら温度が上昇してメインエンジン１２５に供給される。
【００２６】
一方、メインエンジン１２５に供給されて残った或いはメインエンジン１２５からリターンされた一部のアンモニアは、燃料リターンラインＬ２に沿って第１熱交換器１１０を経て冷却され、再びアンモニア貯蔵タンク１０５に保管される。
【００２７】
以下、燃料供給ラインＬ１に設けられている供給ポンプ１００＿１、１００＿２、第１熱交換器１１０、高圧ポンプ１１５＿１、１１５＿２、及びヒーティング装置１２０について説明する。
【００２８】
供給ポンプ１００＿１、１００＿２は、燃料供給ラインＬ１に液体状態のアンモニアの移送に必要なポンピング力を提供するように設置される。
第１熱交換器１１０は、アンモニア貯蔵タンク１０５の供給ポンプ１００＿１、１００＿２によってポンピングされた後、燃料供給ラインＬ１に沿ってメインエンジン１２５に向かって流動する液体状態のアンモニアの温度を上昇させる。
【００２９】
このとき、第１熱交換器１１０は、アンモニア貯蔵タンク１０５の供給ポンプ１００＿１、１００＿２によってポンピングされた後、燃料供給ラインＬ１に沿ってメインエンジン１２５へ流動するアンモニアが通過する第１パイプと、メインエンジン１２５に供給されて残って或いはメインエンジン１２５からリターンされて、燃料リターンラインＬ２に沿ってアンモニア貯蔵タンク１０５へ流動する液体状態のアンモニアが通過する第２パイプと、を含む。
【００３０】
前記第１パイプ及び第２パイプのそれぞれを通過する液体状態のアンモニアの温度が異なるため、第１パイプと第２パイプとの間の熱交換を介して、第１パイプと第２パイプをそれぞれ通過する液体状態のアンモニアの温度が変化する。
【００３１】
すなわち、第１パイプを通過する液体状態のアンモニアは、アンモニア貯蔵タンク１０５から供給されたものであるため、温度が低く、第２パイプを通過する液体状態のアンモニアは、メインエンジン１２５から供給されたものなので、相対的に温度が高い。
【００３２】
したがって、第１パイプの内部のアンモニアは、熱交換を介して温度が高くなり、第２パイプの内部のアンモニアは、熱交換を介して温度が低くなる。
【００３３】
上述のように、第１熱交換器１１０を介して燃料供給ラインＬ１に沿ってメインエンジン１２５へ流動する液体状態のアンモニアの温度を高めることにより、後述するヒーティング装置１２０の熱負荷を減らすことができる。
【００３４】
高圧ポンプ１１５＿１、１１５＿２は、第１熱交換器１１０の後段に設けられており、第１熱交換器１１０から供給される液体状態のアンモニアの圧力をメインエンジン１２５で要求される圧力まで加圧する。
【００３５】
例えば、高圧ポンプ１１５＿１、１１５＿２は、第１熱交換器１１０から供給される液体状態の圧力「１０ｂａｒｇ」のアンモニアを、メインエンジン１２５で要求される圧力「７０ｂａｒｇ〜８０ｂａｒｇ」に加圧する。
【００３６】
高圧ポンプ１１５＿１、１１５＿２の後段に設けられているヒーティング装置１２０は、高圧ポンプ１１５＿１、１１５＿２によって加圧された液体状態のアンモニアの温度を上昇させる。
【００３７】
一実施例において、ヒーティング装置１２０は、熱媒油の熱交換を介して液体状態のアンモニアの温度を上昇させることができる。
他の一実施例において、ヒーティング装置１２０は、ヒーティング手段（例えば、ヒーター）を介して液体状態のアンモニアの温度を上昇させることができる。
【００３８】
一方、アンモニア貯蔵タンク１０５は、燃料リターンラインＬ２を介してメインエンジン１２５に連結される。燃料リターンラインＬ２は、メインエンジン１２５に供給されて残る或いはメインエンジン１２５からリターンされる液体状態のアンモニアをアンモニア貯蔵タンク１０５に移送させる経路を提供する。
【００３９】
このような燃料リターンラインＬ２には、メインエンジン１２５からリターンされる液体状態のアンモニア内の異物を除去するフィルタ１３０、液体状態のアンモニアの温度を冷却させる第１熱交換器１１０、及び液体状態のアンモニアの圧力を降下させる第１ジュールトムソン弁１３５が設けられている。
【００４０】
したがって、メインエンジン１２５からリターンされる液体状態のアンモニアは、フィルタ１３０を通過しながら異物が除去され、第１熱交換器１１０を通過しながら温度が低くなった後、第１ジュールトムソン弁１３５を介して圧力が降下してからアンモニア貯蔵タンク１０５に貯蔵される。
【００４１】
以下、燃料リターンラインＬ２に設けられているフィルタ１３０、第１熱交換器１１０、及び第１ジュールトムソン弁１３５について説明する。
【００４２】
フィルタ１３０は、メインエンジン１２５から排出される液体状態のアンモニア内の異物を除去して第１熱交換器１１０に提供する。
【００４３】
フィルタ１３０は、１０ミクロン以上にならなければならない。そして、フィルタ１３０は、二重に設置されることが好ましい。この場合、フィルタ１３０は、差圧計（図示せず）の圧力が設定値以上になると、自動的に変化するように制御される。
【００４４】
第１熱交換器１１０は、メインエンジン１２５からリターンされ、燃料リターンラインＬ２に沿ってアンモニア貯蔵タンク１０５へ流動する液体状態のアンモニアの温度を冷却させる。このような第１熱交換器１１０の作動原理は、上述した通りである。
【００４５】
第１ジュールトムソン弁１３５は、第１熱交換器１１０を通過しながら温度が下降した液体状態のアンモニアの圧力を降下させてアンモニア貯蔵タンク１０５に貯蔵されるようにする。
【００４６】
一方、アンモニア貯蔵タンク１０５は、蒸発ガス供給ラインＬ３を介してサブエンジン１６０に連結される。蒸発ガス供給ラインＬ３は、アンモニア貯蔵タンク１０５から自然に発生する気体状態のアンモニア（すなわち、ＢＯＧ：Ｂｏｉｌ  Ｏｆｆ  Ｇａｓ）をサブエンジン１６０に移送させるための経路を提供する。
【００４７】
前記蒸発ガス供給ラインＬ３には、気体状態のアンモニア内の異物及びアンモニア液滴（ＤＲＯＰＬＥＴ）を除去する第１キャッチタンク１４０、第１キャッチタンク１４０から供給された気体状態のアンモニアの温度を上昇させる第２熱交換器１４５、気体状態のアンモニアの圧力を高める圧縮機１５０、及び圧力が高くなった気体状態のアンモニアの温度を冷却させるクーラー１５５が設けられている。
【００４８】
したがって、アンモニア貯蔵タンク１０５から供給される気体状態のアンモニアは、第１キャッチタンク１４０を通過しながら内部の異物及びアンモニア液滴（ＤＲＯＰＬＥＴ）が除去され、第２熱交換器１４５を通過しながら温度が上昇し、圧縮機１５０を通過しながらサブエンジン１６０で要求される圧力まで圧縮され、クーラー１５５を通過しながらサブエンジン１６０で要求される温度まで下降した後、サブエンジン１６０に供給される。
【００４９】
一方、サブエンジン１６０に供給されて残った或いはサブエンジン１６０からリターンされた一部の気体状態のアンモニアは、蒸発ガスリターンラインＬ４に沿って再液化されて再びアンモニア貯蔵タンク１０５に保管される。
【００５０】
以下、蒸発ガス供給ラインＬ３に設けられている第１キャッチタンク１４０、第２熱交換器１４５、圧縮機１５０及びクーラー１５５について説明する。
【００５１】
第１キャッチタンク１４０は、アンモニア貯蔵タンク１０５から供給される気体状態のアンモニア内部の異物及びアンモニア液滴（ＤＲＯＰＬＥＴ）を除去する。このために内部にフィルタが設けられていることが必要である。
【００５２】
前記第１キャッチタンク１４０を通過した気体状態のアンモニアは、蒸発ガス供給ラインＬ３を介して第２熱交換器１４５に供給され、液体状態のアンモニアは、再びアンモニア貯蔵タンク１０５に供給される。
【００５３】
第２熱交換器１４５は、第１キャッチタンク１４０を通過して蒸発ガス供給ラインＬ３に沿ってサブエンジン１６０に向へ流動する気体状態のアンモニアの温度を上昇させる。
【００５４】
このとき、第２熱交換器１４５は、蒸発ガス供給ラインＬ３に沿ってサブエンジン１６０へ流動する気体状態のアンモニアが通過する第１パイプと、サブエンジン１６０からリターンされて蒸発ガスリターンラインＬ４に沿ってアンモニア貯蔵タンク１０５に向かってへ流動する気体状態のアンモニアが通過する第２パイプと、を含む。
【００５５】
前記第１パイプ及び第２パイプのそれぞれを通過する気体状態のアンモニアの温度が異なるため、第１パイプと第２パイプとの間の熱交換を介して第１パイプ及び第２パイプをそれぞれ通過する気体状態のアンモニアの温度が変化する。
【００５６】
第１パイプを通過する気体状態のアンモニアは、アンモニア貯蔵タンク１０５から供給されたものであるため、温度が低く、第２パイプを通過する気体状態のアンモニアは、サブエンジン１６０から供給されたものであるため、温度が高い。
【００５７】
したがって、第１パイプの内部のアンモニアは、熱交換を介して温度が高くなり、第２パイプの内部のアンモニアは、熱交換を介して温度が低くなる。
【００５８】
圧縮機１５０は、第２熱交換器１４５の後段に設けられ、第２熱交換器１４５から供給される気体状態のアンモニアの圧力を、サブエンジン１６０で要求される圧力にとなるまで加圧する。圧縮機１５０を介して気体状態のアンモニアを圧縮すると、圧力が上がると同時に温度が上昇する。
【００５９】
クーラー１５５は、圧縮機１５０を通過しながら上昇した気体状態のアンモニアの温度を、サブエンジン１６０で要求される温度まで下降させた後、サブエンジン１６０に供給する。
【００６０】
一方、アンモニア貯蔵タンク１０５は、蒸発ガスリターンラインＬ４を介してサブエンジン１６０に連結される。蒸発ガスリターンラインＬ４は、サブエンジン１６０に供給されて残る或いはサブエンジン１６０からリターンされる、気体状態のアンモニアを再液化させてアンモニア貯蔵タンク１０５に移送させる経路を提供する。
【００６１】
このような蒸発ガスリターンラインＬ４には、サブエンジン１６０からリターンされる気体状態のアンモニア内の異物及びアンモニア液滴（ＤＲＯＰＬＥＴ）を除去する第２キャッチタンク１６５、第２キャッチタンク１６５から排出された気体状態のアンモニアの温度を冷却させる第２熱交換器１４５、及び気体状態のアンモニアの圧力を降下させる第２ジュールトンプソン弁１７０が設けられている。
【００６２】
したがって、サブエンジン１６０からリターンされる気体状態のアンモニアは、第２キャッチタンク１６５を通過しながら異物及びアンモニア液滴（ＤＲＯＰＬＥＴ）が除去され、第２熱交換器１４５を通過しながら温度が下降した後、第２ジュールトムソン弁１７０を介して圧力が降下して再液化された後、アンモニア貯蔵タンク１０５に貯蔵される。
【００６３】
以下、蒸発ガスリターンラインＬ４に設けられている第２キャッチタンク１６５、第２熱交換器１４５、及び第２ジュールトムソン弁１７０について説明する。
【００６４】
第２キャッチタンク１６５は、サブエンジン１６０からリターンされる気体状態のアンモニア内部の異物及びアンモニア液滴（ＤＲＯＰＬＥＴ）を除去する。このために内部にフィルタが設けられていることが必要である。
前記第２キャッチタンク１６５を通過した気体状態のアンモニアは、蒸発ガスリターンラインＬ４を介して第２熱交換器１４５に供給され、液体状態のアンモニアは、再びアンモニア貯蔵タンク１０５に供給される。
【００６５】
第２熱交換器１４５は、第２キャッチタンク１６５を通過した気体状態のアンモニアを冷却させる。
【００６６】
このような第２熱交換器１４５の作動原理は、上述した通りである。
一方、蒸発ガスリターンラインＬ４には、余剰蒸発ガスリターンラインＬ５が分岐した形態で配置される。余剰蒸発ガスリターンラインＬ５は、第２キャッチタンク１６５を通過した気体状態のアンモニアを再液化させてアンモニア貯蔵タンク１０５に移送させるための経路を提供する。
【００６７】
前記余剰蒸発ガスリターンラインＬ５には、第２キャッチタンク１６５を通過した気体状態のアンモニアの供給を制御する制御弁１７５、及び制御弁１７５を介して供給された気体状態のアンモニアの温度を冷却させる第３熱交換器１８０が設けられている。
【００６８】
上述のように余剰蒸発ガスリターンラインＬ５を設けた理由は、次の通りである。サブエンジン１６０に供給されて残る或いはサブエンジン１６０からリターンされる気体状態のアンモニアの量が多い場合には、第２熱交換器１４５のみで大量のアンモニアを一度に冷却させることは難しい。
【００６９】
したがって、この場合、制御弁１７５を開いてアンモニアの一部を第３熱交換器１８０へ供給することにより、第２熱交換器１４５が耐えるべきアンモニアの量を軽減することができる。第３熱交換器１８０を通過しながら冷却された気体アンモニアは、第２ジュールトムソン弁１７０を通過しながら再液化された後、最終的にアンモニア貯蔵タンク１０５に貯蔵される。本考案において、制御弁１７５は、必要に応じて選択的に開閉される。
【００７０】
以下、余剰蒸発ガスリターンラインＬ５に設けられている制御弁１７５及び第３熱交換器１８０について説明する。
【００７１】
制御弁１７５は、サブエンジン１６０からリターンされた気体状態のアンモニアの量に応じて開状態又は閉状態を維持する。制御弁１７５は、サブエンジン１６０からリターンされた気体状態のアンモニアの量が設定値以上であれば、開状態を維持し、設定値以下であれば、閉状態を維持する。
【００７２】
もしサブエンジン１６０からリターンされた気体状態のアンモニアの量が設定値以下であって、制御弁１７５が閉状態を維持すると、アンモニアは、余剰蒸発ガスリターンラインＬ５に流入しなくなる。
【００７３】
逆に、サブエンジン１６０からリターンされる気体状態のアンモニアの量が設定値以上であって制御弁１７５が開状態を維持すると、アンモニアの一部は分岐して余剰蒸発ガスリターンラインＬ５に流入し、一部はそのまま蒸発ガスリターンラインＬ４を介して流動する。
【００７４】
もしアンモニアの一部が余剰蒸発ガスリターンラインＬ５に流入すると、当該アンモニアは、余剰蒸発ガスリターンラインＬ５の第３熱交換器１８０を経て温度が下降し、第２ジュールトムソン弁１７０を介して圧力が降下して再液化された後、アンモニア貯蔵タンク１０５に貯蔵される。
【００７５】
一方、第３熱交換器１８０は、余剰蒸発ガスリターンラインＬ５に流入した気体状態のアンモニアが通過する第１パイプ、及び海水が通過する第２パイプを含む。
【００７６】
前記第１パイプ及び第２パイプのそれぞれを通過する気体状態のアンモニアの温度と海水の温度とが異なるため、第１パイプと第２パイプとの間の熱交換を介して、第１パイプ及び第２パイプをそれぞれ通過する気体状態のアンモニア及び海水の温度が変化する。
すなわち、第１パイプを通過する気体状態のアンモニアは、サブエンジン１６０から供給されたものであるため、温度が高く、第２パイプを通過する海水は、温度が相対的に低い。
【００７７】
したがって、第１パイプの内部のアンモニアは、熱交換を介して温度が低くなり、第２パイプの内部の海水は、熱交換を介して温度が高くなる。
一方、アンモニア貯蔵タンク１０５と複数のラインは、アンモニア供給ラインＬ６を介して希釈タンク１８５に連結される。アンモニア供給ラインＬ６は、アンモニア貯蔵タンク１０５と複数のラインの気体又は液体状態のアンモニアを希釈タンク１８５へ移動させる経路を提供する。
【００７８】
上述のようにアンモニア供給ラインＬ６を設けた理由は、次の通りである。アンモニア貯蔵タンク１０５内の気体状態のアンモニアの量が多くなる場合、アンモニア貯蔵タンク１０５の圧力が高くなる。また、予期せぬ状況により、燃料供給ラインＬ１又は燃料リターンラインＬ２の内部の圧力の急激な増加が発生することもある。ところが、このようにアンモニア貯蔵タンク１０５又は複数のラインＬ１、Ｌ２の圧力が過度に高くなると、アンモニアが漏れるか爆発するリスクが生じる。
【００７９】
したがって、この場合、安全弁１９５を開いてアンモニア貯蔵タンク１０５の気体状態のアンモニア、又は燃料供給ラインＬ１又は燃料リターンラインＬ２の液体状態のアンモニアを一部抽出してアンモニア供給ラインＬ６を介して希釈タンク１８５に供給することにより、圧力の過度な増加を減らすことができる。
【００８０】
さらに、第１キャッチタンク１４０又は第２キャッチタンク１６５を通過した液体状態のアンモニアも、希釈タンク１８５に供給でき、必要に応じて燃料供給ラインＬ１に合流することもできる。
【００８１】
以下、アンモニア供給ラインＬ６に設けられている安全弁１９５について説明する。
【００８２】
安全弁１９５は、アンモニア貯蔵タンク１０５の圧力が設定値以下であれば、閉状態を維持し、設定値以上であれば、開状態を維持する。もしアンモニア貯蔵タンク１０５の圧力が設定値以下であって安全弁１９５が閉状態を維持すると、気体状態のアンモニアは、アンモニア供給ラインＬ６に流入しなくなる。逆に、アンモニア貯蔵タンク１０５の圧力が設定値以上であって安全弁１９５が開状態を維持すると、気体状態のアンモニアは、アンモニア供給ラインＬ６に流入して希釈タンク１８５に移動する。
【００８３】
また、安全弁１９５は、燃料供給ラインＬ１又は燃料リターンラインＬ２の圧力が設定値以下であれば、閉状態を維持し、設定値以上であれば、開状態を維持する。もし燃料供給ラインＬ１又は燃料リターンラインＬ２の圧力が設定値以下であって安全弁１９５が閉状態を維持すると、液体状態のアンモニアは、アンモニア供給ラインＬ６に流入しなくなる。逆に、燃料供給ラインＬ１又は燃料リターンラインＬ２の圧力が設定値以上であって安全弁１９５が開状態を維持すると、液体状態のアンモニアは、アンモニア供給ラインＬ６に流入して希釈タンク１８５へ移動する。
【００８４】
上述したような理由から、燃料供給システムに過度な圧力の増加が発生しても、気体又は液体状態のアンモニアを抽出して圧力の増加を防ぐことができる。また、抽出されたアンモニアは、大気中に捨てないで希釈タンク１８５に一時的に貯蔵することにより、爆発などの危険性を事前に遮断することができる。
【００８５】
希釈タンク１８５は、還元剤供給ラインＬ７を介してＳＣＲシステム１９０に連結される。還元剤供給ラインＬ７は、希釈タンク１８５から排出されたアンモニア水をＳＣＲシステム１９０へ移送させるための経路を提供する。
【００８６】
希釈タンク１８５には、アンモニアが水に希釈されてアンモニア水の形態で一時保管され、アンモニア水は、必要に応じて随時に還元剤供給ラインＬ７を介してＳＣＲシステム１９０に供給される。ＳＣＲシステム１９０は、アンモニア水を用いて排気ガスの窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する。このとき、ＳＣＲシステム１９０は、窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度に応じてアンモニア水の量を調節することができる。
【００８７】
上述したように、希釈タンク１８５は、燃料供給システムがアンモニアの漏れにより爆発する危険性を低減させる緩衝手段としての役割と同時に、ＳＣＲシステム１９０に対してアンモニアを供給（ＳＣＲシステムの作動時）したり未使用のアンモニアを一時的に貯蔵したり（ＳＣＲシステムの未作動時）する供給及び貯蔵手段としての役割をする。
【００８８】
図２は本考案の一実施例による船舶用燃料供給過程を説明するための例示図である。
【００８９】
燃料供給ラインＬ１は、アンモニア貯蔵タンク１０５から供給ポンプ１００＿１、１００＿２の駆動によって供給される液体状態のアンモニアをメインエンジン１２５へ移送させる経路を提供する。
【００９０】
まず、アンモニア貯蔵タンク１０５に保管された液体状態のアンモニアは、第１熱交換器１１０を通過しながら温度が上昇する。
【００９１】
例えば、参照番号（ａ）のように、第１熱交換器１１０に入力される液体状態のアンモニアの圧力は１０．５ｂａｒｇであり、温度は−３０℃であるが、参照番号（ｂ）のように、第１熱交換器１１０を通過した液体状態のアンモニアの圧力は１０ｂａｒｇであり、温度は−２８℃に上昇する。
【００９２】
その後、第１熱交換器１１０を通過した液体状態のアンモニアは、高圧ポンプ１１５＿１、１１５＿２を通過しながら、メインエンジン１２５で要求される圧力まで加圧される。
【００９３】
例えば、参照番号（ｂ）のように、高圧ポンプ１１５＿１、１１５＿２に入力される液体状態のアンモニアの圧力は１０ｂａｒｇであり、温度は−２８℃であるが、参照番号（ｃ）のように、高圧ポンプ１１５＿１、１１５＿２から排出される液体状態のアンモニアの圧力は８１ｂａｒｇであり、温度は−１０℃に変換される。
【００９４】
その後、高圧ポンプ１１５＿１、１１５＿２から排出された液体状態のアンモニアは、ヒーティング装置１２０を通過しながら、メインエンジン１２５で要求される温度まで上昇する。
【００９５】
例えば、参照番号（ｃ）のように、ヒーティング装置１２０に入力される液体状態のアンモニアの圧力は８１ｂａｒｇであり、温度は−１０℃であるが、参照番号（ｄ）のように、ヒーティング装置１２０を通過した液体状態のアンモニアの圧力は８０ｂａｒｇであり、温度は４０〜５０℃に変換される。
【００９６】
ヒーティング装置１２０を通過した液体状態のアンモニアは、メインエンジン１２５に供給され、メインエンジン１２５からリターンされたアンモニアは、燃料リターンラインＬ２に沿って第１熱交換器１１０を経て冷却され、再びアンモニア貯蔵タンク１０５に保管される。
【００９７】
つまり、燃料リターンラインＬ２は、メインエンジン１２５に供給されて残った或いはメインエンジン１２５からリターンされた液体状態のアンモニアを、アンモニア貯蔵タンク１０５に移送させる経路を提供する。
【００９８】
より具体的には、参照番号（ｅ）のように、メインエンジン１２５からリターンされる液体状態のアンモニアの圧力は８０ｂａｒｇであり、温度は４０〜５０℃である。
【００９９】
このような液体状態のアンモニアは、フィルタ１３０を通過しながら異物が除去され、第１熱交換器１１０を通過しながら温度が低くなった後、第１ジュールトムソン弁１３５を介して圧力が降下してから、アンモニア貯蔵タンク１０５に貯蔵される。
【０１００】
例えば、参照番号（ｅ）のように、第１熱交換器１１０に入力される液体状態のアンモニアの圧力は８０ｂａｒｇであり、温度は４０〜５０℃であるが、参照番号（ｆ）のように、第１熱交換器１１０及び第１ジュールトムソン弁１３５を通過して排出される液体状態のアンモニアの圧力は１〜２ｂａｒｇであり、温度は−３０℃に低下する。
【０１０１】
一方、アンモニア貯蔵タンク１０５は、蒸発ガス供給ラインＬ３を介してサブエンジン１６０に連結される。蒸発ガス供給ラインＬ３は、アンモニア貯蔵タンク１０５から自然に発生する気体状態のアンモニア（すなわち、ＢＯＧ：Ｂｏｉｌ  Ｏｆｆ  Ｇａｓ）をサブエンジン１６０へ移送させるための経路を提供する。
【０１０２】
まず、アンモニア貯蔵タンク１０５に保管された気体状態のアンモニアは、第１キャッチタンク１４０を通過しながら内部の異物及びアンモニア液滴（ＤＲＯＰＬＥＴ）が除去され、第２熱交換器１４５を通過しながら温度が上昇する。
【０１０３】
例えば、参照番号（ｇ）のように、第２熱交換器１４５に入力される気体状態のアンモニアの圧力は１〜２ｂａｒｇであり、温度は−２５℃であるが、参照番号（ｈ）のように、第２熱交換器１４５及び圧縮機１５０を通過した気体状態のアンモニアの圧力は６〜８ｂａｒｇであり、温度は５５℃に変換される。
【０１０４】
その後、圧縮機１５０から排出された気体状態のアンモニアは、クーラー１５５を通過しながら、サブエンジン１６０で要求される温度まで下降した後、サブエンジン１６０に供給される。
【０１０５】
例えば、参照番号（ｈ）のように、クーラー１５５に入力される気体状態のアンモニアの圧力は６〜８ｂａｒｇであり、温度は５５℃であるが、参照番号（ｊ）のように、クーラー１５５から排出されてサブエンジン１６０に供給される気体状態のアンモニアの圧力は６〜８ｂａｒｇであり、温度は４５℃に変換される。
【０１０６】
一方、アンモニア貯蔵タンク１０５は、蒸発ガスリターンラインＬ４を介してサブエンジン１６０に連結される。、蒸発ガスリターンラインＬ４は、サブエンジン１６０に供給されて残る或いはサブエンジン１６０からリターンされる気体状態のアンモニアを、再液化させてアンモニア貯蔵タンク１０５に移送される経路を提供する。
【０１０７】
サブエンジン１６０からリターンされる気体状態のアンモニアは、第２キャッチタンク１６５を通過しながら異物及びアンモニア液滴（ＤＲＯＰＬＥＴ）が除去され、第２熱交換器１４５を通過しながら温度が下降し、第２ジュールトムソン弁１７０を介して圧力が降下して再液化された後、アンモニア貯蔵タンク１０５に貯蔵される。
【０１０８】
例えば、参照番号（ｋ）のように、サブエンジン１６０からリターンされる気体状態のアンモニアの圧力は６〜８ｂａｒｇであり、温度は４５℃であるが、参照番号（ｍ）のように、第２熱交換器１４５を通過した気体状態のアンモニアの圧力は５〜７ｂａｒｇであり、温度は３０℃に変換される。
【０１０９】
一方、蒸発ガスリターンラインＬ４は、余剰蒸発ガスリターンラインＬ５に連結されている。余剰蒸発ガスリターンラインＬ５は、サブエンジン１６０に供給されて残る或いはサブエンジン１６０からリターンされる、気体状態のアンモニアの量が多い場合、制御弁１７５を開いてアンモニアの一部を第３熱交換器１８０へ供給することにより、第２熱交換器１４５が耐えるべきアンモニアの量を軽減することができる。
【０１１０】
第３熱交換器１８０を通過しながら冷却された気体アンモニアは、第２ジュールトムソン弁１７０を通過しながら再液化された後、最終的にアンモニア貯蔵タンク１０５に貯蔵される。
【０１１１】
例えば、参照番号（ｋ）のように、サブエンジン１６０からリターンされる気体状態の    アンモニアの圧力は６〜８ｂａｒｇであり、温度は４５℃であるが、参照番号（ｌ）のように、第３熱交換器１８０を通過した気体状態のアンモニアの圧力は５〜７ｂａｒｇであり、温度は３０℃に変換される。
【０１１２】
アンモニア供給ラインＬ６と還元剤供給ラインＬ７の機能及び作用は、上述した通りである。
【０１１３】
図３は本考案の一実施例による船舶用燃料供給過程を説明するためのフローチャートである。
【０１１４】
図３を参照すると、ステップＳ３１０では、アンモニア貯蔵タンクで生成された気体状態のアンモニアが蒸発ガス供給ラインを介してサブエンジンに移送される。
【０１１５】
ステップＳ３２０では、前記サブエンジンからリターンされる気体状態のアンモニアが蒸発ガスリターンラインを介してアンモニア貯蔵タンクに移送される。
【０１１６】
ステップＳ３３０では、前記サブエンジンからリターンされる気体状態のアンモニアの量に応じて、前記サブエンジンからリターンされる気体状態のアンモニアの一部が余剰蒸発ガスリターンラインに流入する。
【０１１７】
つまり、余剰蒸発ガスリターンラインに設けられている制御弁が前記サブエンジンからリターンされる気体状態のアンモニアの量に応じて開状態又は閉状態に変更され、前記サブエンジンからリターンされる気体状態のアンモニアの一部が余剰蒸発ガスリターンラインに流入することができる。
【０１１８】
より具体的には、制御弁が前記サブエンジンからリターンされる気体状態のアンモニアの量が設定値以上である場合、閉状態から開状態に変更されることにより、前記サブエンジンからリターンされる気体状態のアンモニアの一部が余剰蒸発ガスリターンラインに流入するのである。
【０１１９】
ステップＳ３４０では、前記一部の気体状態のアンモニアが冷却された後、前記余剰蒸発ガスリターンラインを介して前記アンモニア貯蔵タンクに移送される。
【０１２０】
図４は本考案の一実施例による船舶用燃料供給過程を説明するためのフローチャートである。
【０１２１】
図４を参照すると、ステップＳ４１０では、アンモニア貯蔵タンクの圧力に応じて、前記アンモニア貯蔵タンクに保管された気体状態のアンモニアがアンモニア供給ラインを介して希釈タンクに移送される。
【０１２２】
ステップＳ４１０に対する一実施例において、安全弁が前記アンモニア貯蔵タンクの圧力に応じて開状態又は閉状態を維持し、前記アンモニア貯蔵タンクに保管された気体状態のアンモニアが希釈タンクに流入することを制御する。
【０１２３】
つまり、前記アンモニア貯蔵タンクの圧力が設定値以上になると、前記安全弁が開状態となり、前記アンモニア貯蔵タンクに保管された気体状態のアンモニアが前記希釈タンクに流入するのである。
【０１２４】
ステップＳ４２０では、前記希釈タンクが、前記アンモニア供給ラインを介して流入した気体状態のアンモニアを水に溶かしてアンモニア水を製造する。
ステップＳ４３０では、前記希釈タンクのアンモニア水が還元剤供給ラインを介してＳＣＲシステムに移送される。
ステップＳ４４０では、前記ＳＣＲシステムがアンモニア水を用いて排気ガスから窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する。
【符号の説明】
【０１２５】
１００＿１、１００＿２    供給ポンプ
１０５    アンモニア貯蔵タンク
１１０    第１熱交換器
１１５＿１、１１５＿２    高圧ポンプ
１２０    ヒーティング装置
１２５    メインエンジン
１３０    フィルタ
１３５    第１ジュールトムソン弁
１４０    第１キャッチタンク
１４５    第２熱交換器
１５０    圧縮機
１５５    クーラー
１６０    サブエンジン
１６５    第２キャッチタンク
１７０    第２ジュールトムソン弁
１７５    制御弁
１８０    第３熱交換器
１８５    希釈タンク
１９０    ＳＣＲシステム
１９５    安全弁
Ｌ１    燃料供給ライン
Ｌ２    燃料リターンライン
Ｌ３    蒸発ガス供給ライン
Ｌ４    蒸発ガスリターンライン
Ｌ５    余剰蒸発ガスリターンライン
Ｌ６    アンモニア供給ライン
Ｌ７    還元剤供給ライン
【図１】
0003234399.tif 000003
【図２】
0003234399.tif 000004
【図３】
0003234399.tif 000005
【図４】
0003234399.tif 000006