(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の推進動力を得るための主推進エンジンと、  発電のための発電エンジンと、  前記発電エンジンで発電した電気を利用し動力を発生するモーターと、  船舶を推進するための推進体と、  前記主推進エンジンと前記推進体を連結する主クラッチと、  ギアボックスを通して前記推進体と前記モーターを連結する副クラッチと、を含み、  前記主推進エンジン及び前記モーターは選択的に前記推進体に動力連結され船舶の推進動力が得られ、  前記主推進エンジンはＭＥ−ＧＩエンジンであり、前記ＭＥ−ＧＩエンジンは、一定出力以上では石油と燃料ガスとの両方を燃料として使用し、一定出力以下では石油のみを燃料として使用するエンジンであるから、前記船舶が、前記主推進エンジンの前記一定出力以下で運航する時は、石油による汚染物質の排出を防止するために前記主推進エンジンは停止し、前記主クラッチは前記推進体と動力連結が切れ、前記副クラッチは前記ギアボックスを通して前記推進体と動力連結され、前記発電エンジンで発電した電気が前記モーター、前記ギアボックス及び前記副クラッチを経て前記推進体に伝達され船舶の推進動力が得られ、  前記主推進エンジンを高圧ガス噴射エンジンとすると共に、前記発電エンジンをＤＦエンジン、ガスエンジン及びガスタービンのいずれか一つとして、  前記船舶が、前記主推進エンジンの前記一定出力以下で運航する時に、燃料ガスを使用して前記発電エンジンを駆動して前記船舶を推進させることで、石油による汚染物質の排出を防止することができることを特徴とする船舶。
【請求項２】
液化燃料ガスを貯蔵するための液化燃料ガス燃料タンクを更に含み、  前記液化燃料ガス燃料タンクに貯蔵した液化燃料ガスが蒸発して発生する蒸発ガスは、前記主推進エンジン又は前記発電エンジンで燃料ガスとして使用し処理されることを特徴とする請求項１記載の船舶。
【請求項３】
前記一定出力以下とは、前記主推進エンジンの最大出力の４０％以下であることを特徴とする請求項１記載の船舶。
【請求項４】
前記主推進エンジンに供給する燃料ガスの圧力は１５０ないし６００バール(ｂａｒ)であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の船舶。
【請求項５】
前記モーターはモーター兼用発電機であり、前記主推進エンジンを通して伝達される動力中の一部は前記ギアボックス及び前記副クラッチを経て前記モーター兼用発電機に伝達され発電することを特徴とする請求項１記載の船舶。
【請求項６】
前記モーター兼用発電機により発電した電気は、配電盤を通して船舶の各種電気使用先に供給することを特徴とする請求項５記載の船舶。   
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガス主推進エンジンと燃料ガス発電エンジンを選択的に駆動する船舶に関する。より詳しくは、低出力では燃料ガス発電エンジンにより船舶の推進動力を得ることで、燃料費の節約と環境問題を解決することができる、燃料ガス主推進エンジンと燃料ガス発電エンジンを選択的に駆動する船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
今まで運搬船等の商船、又は旅客船では石油を燃料として使用する推進エンジンを主に使用してきたが、最近油価上昇等の影響で石油より非常に低価格の液化燃料ガス、例えば、液化天然ガス（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ；ＬＮＧ）を燃料として使用する推進エンジンを装着した船舶が増加する趨勢である。また、ＬＮＧの価格は冬より夏が５０％程度安いので、夏に低価格のＬＮＧを購入し貯蔵することもでき、ＬＮＧは、価格面で非常に有利なエネルギー源である。
【０００３】
ＬＮＧを燃料として使用し推進又は発電動力を得ることができる船舶用エンジンには、船舶用電子制御式ガスインジェクション（ＭＥ−ＧＩ）エンジン又は二元燃料（Ｄｕａｌ  Ｆｕｅｌ；ＤＦ）エンジンがある。ＭＥ−ＧＩエンジンはＬＮＧ又は液化石油ガス（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｇａｓ；ＬＰＧ）を圧縮した後、噴射し燃焼するものであり、ガス噴射エンジンと呼ばれる。特に、ＭＥ−ＧＩエンジンはＬＮＧ又はＬＰＧを高圧(１５０−６００ｂａｒ)で圧縮した後、噴射して燃焼するものであり、高圧ガス噴射エンジンと呼ばれる。
【０００４】
このガス噴射エンジンは、石油(重油、Ｈｅａｖｙ  Ｆｕｅｌ  Ｏｉｌ；ＨＦＯ或いは舶用ディーゼル油、Ｍａｒｉｎｅ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｏｉｌ；ＭＤＯ)と燃料ガス(例えば、ＬＮＧ、ＬＰＧ)の両方を燃料として使用する作動構造を有し、低出力(例えば、最大出力の３０％以下)では石油をエンジンに供給し出力を得て、最大出力の３０％以上である時は石油と燃料ガスを同時に使用しながら出力を得て作動する。このようなガス噴射エンジンの運転方式は韓国登録特許第０３９６４７１号に開示されている。
【０００５】
このようなガス噴射エンジンは、低出力においては、価格が安くクリーンエネルギー源である液化燃料ガスを使用することができないという問題点がある。また、通常港湾に隣接した場所で船舶は低出力運航をするようになり、低出力で石油をエネルギー源として使用する場合、ＳＯｘ、ＮＯX等の環境汚染物質が多く排出される。最近、港湾に隣接した場所での環境汚染物質排出に対する規制が多くの国で次第に強化されている実情である。
【０００６】
従って、ガス噴射エンジンが低出力の時にも、価格は安く環境汚染物質の排出が少ない液化燃料ガスを燃料として使用できる新たな推進システムに対する要求がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国登録特許第０３９６４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明は上記事情を勘案して発明したもので、燃料ガスを燃料として使用する船舶が低出力で運航する場合にも燃料ガスを燃料として使用できる推進システムを備えた船舶を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の船舶は、船舶の推進動力を得るため燃料ガスを燃料として使用する高圧ガス噴射エンジンと、発電のため燃料ガスを燃料として使用する発電エンジンと、前記発電エンジンで発電した電気を利用して動力を発生するモーターと、船舶を推進するための推進体と、前記高圧ガス噴射エンジンと前記推進体を連結する主クラッチと、ギアボックスを通して前記推進体と前記モーターを連結する副クラッチとを含み、前記高圧ガス噴射エンジン及び前記モーターは選択的に前記推進体に動力連結され、船舶の推進動力を得るように構成したことを特徴とする。
【００１０】
前記船舶が一定出力以下で運航する時は、前記高圧ガス噴射エンジンは停止し、前記主クラッチは前記推進体と動力連結が切れ、前記副クラッチは前記ギアボックスを通して前記推進体と動力連結され、前記発電エンジンにより発電した電気が前記モーター、前記ギアボックス、及び前記副クラッチを経て前記推進体に伝達され、船舶の推進動力を得ることを特徴とする。
【００１１】
液化燃料ガスを貯蔵するための液化燃料ガス燃料タンクを更に含み、前記液化燃料ガス燃料タンクに貯蔵した液化燃料ガスが蒸発して発生する蒸発ガス（Ｂｏｉｌ−Ｏｆｆ  Ｇａｓ；ＢＯＧ）は、前記高圧ガス噴射エンジン又は前記発電エンジンで燃料ガスとして使用し処理されることを特徴とする。
【００１２】
前記一定出力以下とは、前記高圧ガス噴射エンジンの最大出力の４０％以下であることを特徴とする。
【００１３】
前記高圧ガス噴射エンジンに供給する燃料ガスの圧力は１５０ないし６００バール(ｂａｒ)であることを特徴とする。
【００１４】
前記発電エンジンはＤＦエンジン、ガスエンジン又はガスタービンのいずれか一つであることを特徴とする。
【００１５】
前記モーターはモーター兼用発電機であり、前記高圧ガス噴射エンジンを通して伝達される動力の一部は前記ギアボックス及び前記副クラッチを経て前記モーター兼用発電機に伝達されて発電することを特徴とする。
【００１６】
前記モーター兼用発電機により発電した電気は配電盤を通して船舶の各種電気使用先に供給されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、船舶が燃料ガス主推進エンジンと燃料ガス発電エンジンを備えており、低出力では燃料ガス発電エンジンによる推進動力を得ることで、燃料費の節約と環境問題の解決ができる。
【００１８】
また、燃料ガスが気化して発生する蒸発ガスの処理施設を別に備える必要がなく、蒸発ガスは主推進エンジン又は発電エンジンで燃料ガスとして使用と処理ができるため、貴重なエネルギー源を捨てずに再活用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の主推進エンジンと発電エンジンを備える船舶の構成を概略的に示す図面である。
【図２】本発明において、主推進エンジンは推進体と連結されておらず、発電エンジンにより推進体が駆動される状態を示す図面である。
【図３】本発明において、主クラッチだけ連結し、副クラッチは連結解除した実施例を示す図面である。
【図４】本発明において、主クラッチと副クラッチが両方共連結した実施例を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の添付図面を参照し本発明の好ましい実施例に関して構成と作用を詳細に説明する。ここで各図面の構成要素に対し参照符号を付加することにおいて、同一構成要素に限っては異なる図面上で表示したとしても、できるだけ同一符号により表記したことに注意すべきである。
【００２１】
図１は、本発明において、主推進エンジンと発電エンジンを備える船舶の構成を概略的に示す図面である。図２は、本発明において、主推進エンジンは推進体と連結されておらず、発電エンジンにより推進体が駆動される状態を示す図面である。
【００２２】
本発明の船舶は、主推進エンジン１０、発電エンジン２０、推進体４０等を含む。
【００２３】
前記主推進エンジン１０は、船舶の推進動力を得るため燃料ガス(ＬＮＧ又はＬＰＧ)を使用する高圧ガス噴射エンジンである。前記主推進エンジン１０に供給する燃料ガスの圧力は１５０ないし６００ｂａｒ(バール)(ゲージ圧)程度である。前記主推進エンジン(又は高圧ガス噴射エンジン)１０は、例えば、ＭＥ−ＧＩ エンジンが挙げられる。このＭＥ−ＧＩエンジンの最高出力は、例えば、８７ＭＷ程度である。
【００２４】
このような主推進エンジンは一定出力以下(例えば、エンジンの最大出力の４０％以下、好ましくは３０％以下)では石油を燃料として使用し、一定出力以上では石油と燃料ガスを一緒に燃料として使用する。前記主推進エンジンでは石油としてバンカーＣ重油(ＨＦＯ)又は舶用ディーゼル油（ＭＤＯ)を使用する。
【００２５】
前記発電エンジン２０は、燃料ガス(ＬＮＧ)を使用して発電を行うエンジンである。前記発電エンジン２０は、例えば、ＤＦエンジン又はガスタービン等がある。ＤＦエンジンに供給する燃料ガスの圧力は１０バール以下であり、ガスタービンに供給する燃料ガスの圧力は１５ないし３０バールである。このような発電エンジンの最高出力は例えば、４ＭＷ程度で、例えば、発電エンジン４基を同時に設置できる。前記発電エンジンでもＨＦＯ又はＭＤＯを燃料として使用できる。
【００２６】
前記推進体４０は主クラッチ１１を通して主推進エンジン１０と動力連結されるか、副クラッチ２４を通して発電エンジン２０と動力連結される。
【００２７】
前記主推進エンジン１０と前記推進体４０の間には主クラッチ１１が位置し、主推進エンジン１０による動力を推進体４０に連結又は連結解除をすることができる。
【００２８】
前記発電エンジン２０の後端には、ジェネレーター２１が位置し、発電エンジン２０による動力を電気に変換する。前記ジェネレーター２１で発電した電気は配電盤２２を通して船舶の各種電気使用先に供給できる。
【００２９】
前記配電盤２２の後端にはモーター兼用発電機(又はモーター)２３が位置し、前記モーター兼用発電機２３の後端にはギアボックス３０が位置する。
【００３０】
前記副クラッチ２４は、前記ギアボックス３０と前記推進体４０の間で動力を連結又は連結解除する役割をする。
【００３１】
前記主クラッチ１１及び副クラッチ２４により、主推進エンジン１０及び発電エンジン２０からの動力は選択的に推進体４０に伝達できる。
【００３２】
例えば、平常時には主クラッチ１１が動力連結され主推進エンジン１０により船舶が推進される。主推進エンジン１０が故障する等の非常時には、主クラッチ１１は連結解除され副クラッチ２４が連結され、発電エンジン２０で発電した電気を利用しモーター兼用発電機２３を経て推進体４０に動力が伝達できる。
【００３３】
このように、主推進エンジン１０と発電エンジン２０により選択的に船舶が推進することで、主推進エンジン１０の故障等の非常時に能動的に対処できる。
【００３４】
一方、船舶が低出力、例えば、主推進エンジン１０の最大出力の３０％以下で運転する時には、エンジンの特性上石油のみにより運転される。即ち、このような場合には液化燃料ガスを燃料として使用できなくなる。船舶が低出力運転する時は、通常港湾に隣接した場所で運航する場合である。石油、例えば、バンカーＣ重油（ＨＦＯ）又はＭＤＯを燃料として使用する場合には、ＳＯｘ、ＮＯｘ等の環境汚染物質の排出が多く、特に最近には港湾に隣接した場所での環境汚染物質排出に対する規制が各国で段々厳しくなっている趨勢である。環境規制に対処するため、船舶のエンジン駆動用オイルとして汚染物質排出の少ない油を使用する場合には船舶の運航燃料費が増加する。
【００３５】
本発明では、主推進エンジン１０と発電エンジン２０により選択的に船舶が推進できるため、船舶が低出力運航の時には、主推進エンジン１０は停止し、発電エンジン２０により発電した電気がモーター、即ちモーター兼用発電機２３を経て推進体４０に伝達され船舶の推進動力が得られる。
【００３６】
図２を参照すると、主クラッチ１１は連結解除され主推進エンジン１０と推進体４０の間で動力が伝達されず、副クラッチ２４のみ連結され、配電盤２２によって供給された電気によりモーター兼用発電機２３を回転し、ギアボックス３０を通して推進体４０に動力が伝達される。
【００３７】
このように、本発明では主推進エンジン１０と発電エンジン２０により選択的に船舶が推進できる。船舶が低出力状態で運航する時には石油を使用する主推進エンジン１０は停止し、安くてクリーンエネルギー源である液化燃料ガスを使用する発電エンジン２０により発電した電気で船舶を推進することができる。従って、船舶が低出力運転の時、船舶の推進燃料費を大幅に節減し、段々強化されている汚染物質に対する規制にも上手く対処できるようになる。
【００３８】
また、本発明ではＬＮＧが気化して発生する蒸発ガス(ＢＯＧ)が主推進エンジン１０又は発電エンジン２０で燃料ガスとして使用し処理できる。
【００３９】
例えば、一般的にＬＮＧの液化温度は常圧で−１６３℃の極低温であるため、ＬＮＧはその温度が常圧で−１６３℃より僅かに高くても蒸発する。ＬＮＧ貯蔵タンク(又は液化燃料ガスの燃料タンク)の場合断熱処理はなされているが、外部熱がＬＮＧ貯蔵タンク内のＬＮＧに継続的に伝達されるため、タンク内では蒸発ガスが継続発生する。蒸発ガスが継続的に発生するとＬＮＧ貯蔵タンクの圧力が過剰に上昇するため、発生する蒸発ガスはタンク外部に排出し、蒸発ガス処理施設で処理される。このような蒸発ガス処理施設には蒸発ガスを大気中に放出する排出口(ｖｅｎｔ)、蒸発ガスを燃焼するガス燃焼ユニット（Ｇａｓ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ；ＧＣＵ)又はフレア(ｆｌａｒｅ)、再液化装置等がある。
【００４０】
ＬＮＧ貯蔵タンクで発生する蒸発ガス量は主推進エンジン１０で燃料ガスとして使用する量より多い。また船舶が低出力運転する時にはＬＮＧを燃料として使用できなくなるため、ＬＮＧを燃料として使用する船舶においては、蒸発ガスの処理が非常に重要な問題となる。大部分の船舶はこのような蒸発ガスを大気中に放出したり燃焼したりして処理している。
【００４１】
本発明では蒸発ガスの処理施設を別途備えることなく、主推進エンジン１０で燃料ガスとして使用したり、それ以上の量が発生する時には発電エンジン２０で燃料ガスとして使用したりして処理できる。これで、貴重なエネルギー源を廃棄せずに再活用できるようになるし、蒸発ガスの処理施設を別途備える必要がないので、造船コストが削減できる。
【００４２】
図３は本発明において、主クラッチのみ連結し、副クラッチは連結解除した実施例を示す図面である。
【００４３】
船舶が通常運航時は、主推進エンジン１０からの動力は主クラッチ１１を経て推進体４０に伝達されて船舶が推進される。主推進エンジン１０の駆動燃料ガスとしてＬＮＧ又はＬＰＧを使用し、更に蒸発ガスを主推進エンジン１０に補足的に供給することもできる。また、蒸発ガスは発電エンジン２０に供給され、ジェネレーター２１による発電に利用できる。
【００４４】
図４は本発明において、主クラッチと副クラッチが全て連結された実施例を示す図面である。
【００４５】
船舶が通常運航時に、主推進エンジン１０からの動力は主クラッチ１１を経て推進体４０に伝達され船舶が推進される。主推進エンジン１０を駆動する燃料ガスとしてＬＮＧ、又はＬＰＧを使用し、更に蒸発ガスを補足的に主推進エンジン１０に供給することもできる。推進体４０を駆動するための必要量以上の蒸発ガスは副クラッチ２４と連結されたギアボックス３０を経てモーター兼用発電機２３で発電に利用できる。モーター兼用発電機２３で発電した電気は配電盤２２で集められ船舶の各種電気使用先に供給できる。
【００４６】
上述の通り、本発明では、船舶が液化燃料ガス主推進エンジンと液化燃料ガス発電エンジンを備えて、低出力では液化燃料ガス発電エンジンで発電した電気により推進動力を得ることで、燃料費を節約し環境問題を解決することができる。また、液化燃料ガスが気化して発生する蒸発ガスの処理施設を別途に備える必要がなく、蒸発ガスは主推進エンジン１０で燃料ガスとして使用したり、それ以上の量が発生する時には、発電エンジン２０で燃料ガスとして使用したりして処理できるので、貴重なエネルギー源を廃棄せずに再活用できる。
【００４７】
本発明は、前記実施例に限定されることなく、本発明の技術的要旨を超えない範囲で多様に修正又は変形して実施できることは、本発明の属する技術分野で通常の知識を有した者に対しては自明である。
【符号の説明】
【００４８】
１０…主推進エンジン、１１…主クラッチ、２０…発電エンジン、２１…ジェネレーター、２２…配電盤、２３…モーター兼用発電機、２４…副クラッチ、３０…ギアボックス、４０…推進体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
0005904946.tif 000004
【図４】
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