(57)【要約】【課題】主ガスエンジンへＢＯＧを供給しつつ、副ガスエンジンへ燃料ガスを安定して供給できるようにする。【解決手段】船舶は、ＬＮＧを貯留するタンクから圧縮機へＢＯＧを導く送気ラインと、圧縮機から主ガスエンジンへＢＯＧを導く第１供給ラインと、タンク内のポンプから強制気化器へＬＮＧを導く送液ラインと、強制気化器から副ガスエンジンへ気化ガスを導く、上流側から順に冷却器および気液分離器が設けられた第２供給ラインと、気液分離器の下流側で第２供給ラインから分岐してタンクへつながる返送ラインと、圧力計で検出される気液分離器内の圧力または第２供給ラインにおける気液分離器の下流側の圧力に基づいて返送弁をＰＩＤ制御により制御する制御装置と、を備え、気液分離器は分離室とドレン室を含み、制御装置は、レベル計で検出されるドレン室内の液相レベルに基づいて、ＰＩＤ制御のＰゲインおよびＩゲインの少なくとも一方を変更する。【選択図】図１
2018103961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
推進用の主ガスエンジンと、
液化天然ガスを貯留するタンクと、
前記タンク内で発生するボイルオフガスを圧縮機へ導く送気ラインと、
前記圧縮機から吐出されるボイルオフガスを前記主ガスエンジンへ導く第１供給ラインと、
船内電源用の副ガスエンジンと、
前記タンク内に配置されたポンプから吐出される液化天然ガスを強制気化器へ導く送液ラインと、
前記強制気化器にて生成される気化ガスを前記副ガスエンジンへ導く、上流側から順に冷却器および気液分離器が設けられた第２供給ラインと、
前記気液分離器の下流側で前記第２供給ラインから分岐して前記タンクへつながる、返送弁が設けられた返送ラインと、
前記気液分離器内の圧力または前記第２供給ラインにおける前記気液分離器の下流側の圧力を検出する圧力計と、
前記圧力計で検出される圧力に基づいて前記返送弁をＰＩＤ制御により制御する制御装置と、を備え、
前記気液分離器は、気化ガスを気相と液相とに分離する分離室と、前記分離室と連通し、前記液相を貯留するドレン室を含み、
前記ドレン室内の液相レベルを検出するレベル計をさらに備え、
前記制御装置は、前記レベル計で検出される前記ドレン室内の液相レベルに基づいて、前記ＰＩＤ制御のＰゲインおよびＩゲインの少なくとも一方を変更する、船舶。
【請求項２】
前記制御装置は、前記レベル計で検出される前記ドレン室内の液相レベルが高くなるほど前記Ｐゲインを大きくする、請求項１に記載の船舶。
【請求項３】
前記制御装置は、前記レベル計で検出される前記ドレン室内の液相レベルが高くなるほど前記Ｉゲインを大きくする、請求項１に記載の船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、推進用の主ガスエンジンと船内電源用の副ガスエンジンを含む船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、推進用の主ガスエンジンと船内電源用の副ガスエンジンを含む船舶が知られている。例えば、特許文献１には、図４に示すような船舶１００が開示されている。
【０００３】
具体的に、船舶１００では、液化天然ガスを貯留するタンク１１０内で発生するボイルオフガスが送気ライン１２１により圧縮機１３０へ導かれ、圧縮機１３０で高温高圧に圧縮される。圧縮機１３０から吐出されるボイルオフガスは、第１供給ライン１２２により推進用の主ガスエンジン（ＭＥＧＩエンジン）へ導かれる。また、圧縮機１３０から圧縮途中で抽出された抽出ガスが、第２供給ライン１３１により船内電源用の副ガスエンジン（ＤＦエンジン）へ導かれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１５−５０５９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図４に示す船舶１００では、主ガスエンジンの燃料ガス消費量がボイルオフガスの発生量よりも少ない場合にしか副ガスエンジンへ燃料ガスを供給することができない。
【０００６】
そこで、本発明は、主ガスエンジンへボイルオフガスを供給しつつ、副ガスエンジンへ燃料ガスを安定して供給できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、推進用の主ガスエンジンと、液化天然ガスを貯留するタンクと、前記タンク内で発生するボイルオフガスを圧縮機へ導く送気ラインと、前記圧縮機から吐出されるボイルオフガスを前記主ガスエンジンへ導く第１供給ラインと、船内電源用の副ガスエンジンと、前記タンク内に配置されたポンプから吐出される液化天然ガスを強制気化器へ導く送液ラインと、前記強制気化器にて生成される気化ガスを前記副ガスエンジンへ導く、上流側から順に冷却器および気液分離器が設けられた第２供給ラインと、前記気液分離器の下流側で前記第２供給ラインから分岐して前記タンクへつながる、返送弁が設けられた返送ラインと、前記気液分離器内の圧力または前記第２供給ラインにおける前記気液分離器の下流側の圧力を検出する圧力計と、前記圧力計で検出される圧力に基づいて前記返送弁をＰＩＤ制御により制御する制御装置と、を備え、前記気液分離器は、気化ガスを気相と液相とに分離する分離室と、前記分離室と連通し、前記液相を貯留するドレン室を含み、前記ドレン室内の液相レベルを検出するレベル計をさらに備え、前記制御装置は、前記レベル計で検出される前記ドレン室内の液相レベルに基づいて、前記ＰＩＤ制御のＰゲインおよびＩゲインの少なくとも一方を変更する、船舶を提供する。
【０００８】
上記の構成によれば、主ガスエンジンへはボイルオフガスが供給されるものの、副ガスエンジンへは液化天然ガスが強制的に気化された気化ガスが供給される。従って、副ガスエンジンへ燃料ガスを安定して供給することができる。さらに、上記の構成では、ＰＩＤ制御のＰゲインおよびＩゲインの少なくとも一方が気液分離器のドレン室内の液相レベルに基づいて変更されるので、外乱に対しても返送弁はＰＩＤ制御により適切に制御される。従って、副ガスエンジンへ安定した圧力の気化ガスを供給することができる。
【０００９】
例えば、前記制御装置は、前記レベル計で検出される前記ドレン室内の液相レベルが高くなるほど前記Ｐゲインを大きくしてもよい。
【００１０】
例えば、前記制御装置は、前記レベル計で検出される前記ドレン室内の液相レベルが高くなるほど前記Ｉゲインを大きくしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、副ガスエンジンへ安定した圧力の気化ガスを供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る船舶の概略構成図である。
【図２】気液分離器の概略構成図である。
【図３】ＰＩＤ制御のブロック図である。
【図４】従来の船舶の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に、本発明の一実施形態に係る船舶１を示す。この船舶１は、液化天然ガス（以下、ＬＮＧという）を貯留するタンク１１と、推進用の主ガスエンジン１３と、船内電源用の副ガスエンジン１６を含む。
【００１４】
図例では、タンク１１が１つだけ設けられているが、タンク１１は複数設けられてもよい（例えば、船舶１は、ＬＮＧ運搬船であってもよい）。また、図例では、主ガスエンジン１３および副ガスエンジン１６が１つずつ設けられているが、主ガスエンジン１３が複数設けられてもよいし、副ガスエンジン１６が複数設けられてもよい。
【００１５】
主ガスエンジン１３は、スクリュープロペラ（図示せず）を直接的に回転駆動してもよいし（機械推進）、スクリュープロペラを発電機およびモータを介して間接的に回転駆動してもよい（電気推進）。
【００１６】
本実施形態では、主ガスエンジン１３が、燃料ガス噴射圧が高圧のレシプロエンジンである。主ガスエンジン１３は、燃料ガスのみを燃焼させるガス専焼エンジンであってもよいし、燃料ガスと燃料油の一方または双方を燃焼させる二元燃料エンジンであってもよい（例えば、ＭＥＧＩエンジン）。ただし、主ガスエンジン１３は、燃料ガス噴射圧が中圧または低圧のレシプロエンジンであってもよい。あるいは、主ガスエンジン１３は、ガスタービンエンジンであってもよい。
【００１７】
副ガスエンジン１６は、燃料ガス噴射圧が低圧のレシプロエンジンであり、発電機（図示せず）と連結されている。副ガスエンジン１６は、燃料ガスのみを燃焼させるガス専焼エンジンであってもよいし、燃料ガスと燃料油の一方または双方を燃焼させる二元燃料エンジンであってもよい。
【００１８】
主ガスエンジン１３へは、燃料ガスとして、自然入熱によりタンク１１内で発生するボイルオフガス（以下、ＢＯＧという）が主に供給され、副ガスエンジン１６へは、燃料ガスとして、ＬＮＧが強制的に気化された気化ガス（以下、ＶＧという）が主に供給される。
【００１９】
具体的に、タンク１１は、送気ライン２１により圧縮機１２と接続されており、圧縮機１２は、第１供給ライン２２により主ガスエンジン１３と接続されている。また、タンク１１内には、ポンプ１４が配置されており、ポンプ１４は、送液ライン３１により強制気化器１５と接続されている。強制気化器１５は、第２供給ライン３２により副ガスエンジン１６と接続されている。
【００２０】
送気ライン２１は、タンク１１内で発生するＢＯＧを圧縮機１２へ導く。圧縮機１２は、ＢＯＧを高圧に圧縮する。第１供給ライン２２は、圧縮機１２から吐出されるＢＯＧを主ガスエンジン１３へ導く。
【００２１】
送液ライン３１は、ポンプ１４から吐出されるＬＮＧを強制気化器１５へ導く。強制気化器１５は、ＬＮＧを強制的に気化し、ＶＧを生成する。第２供給ライン３２は、強制気化器１５にて生成されるＶＧを副ガスエンジン１６へ導く。ポンプ１４は、強制気化器１５にて生成されるＶＧの圧力（つまり、強制気化器１５の出口圧力）が副ガスエンジン１６の燃料ガス噴射圧よりも高くなるように、ＬＮＧを吐出する。ただし、第２供給ライン３２に圧縮機が設けられ、ポンプ１４の代わりにその圧縮機がＶＧの圧力を副ガスエンジン１６の燃料ガス噴射圧よりも高くしてもよい。
【００２２】
第２供給ライン３２には、上流側から順に、冷却器３３、気液分離器３４および加熱器３５が設けられている。冷却器３３は、強制気化器１５にて生成されたＶＧを冷却する。ＶＧ中の重質分の多く（例えば、エタン、プロパン、ブタンなど）は、冷却器３３での冷却によって液体となり、気液分離器３４で除去されてドレンライン３６を通じてタンク１１へ戻される。これにより、メタン価の高いＶＧが副ガスエンジン１６へ供給される。加熱器３５は、気液分離器３４を通過したＶＧを副ガスエンジン１６への供給に適した温度に加熱する。
【００２３】
第２供給ライン３２は、補給ライン４１により送気ライン２１と接続されている。補給ライン４１は、気液分離器３４と加熱器３５の間で第２供給ライン３２から分岐して、送気ライン２１に合流している。ただし、補給ライン４１は、冷却器３３と気液分離器３４の間で第２供給ライン３２から分岐してもよい。補給ライン４１には、補給弁４２が設けられている。
【００２４】
さらに、本実施形態では、気液分離器３４と加熱器３５の間で第２供給ライン３２から分岐してタンク１１へつながる返送ライン４３が設けられている。返送ライン４３には、返送弁４４が設けられている。
【００２５】
上述した補給弁４２および返送弁４４は、制御装置６により制御される。ただし、図１では、図面の簡略化のために一部の信号線のみを描いている。例えば、制御装置６は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリとＣＰＵを有し、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵにより実行される。制御装置６は、単一の機器であってもよいし、複数の機器に分割されてもよい。
【００２６】
補給弁４２に関し、制御装置６は、主ガスエンジン１３の燃料ガス消費量Ｑｍがタンク１１内でのＢＯＧの発生量Ｑｎよりも大きなときに補給弁４２を開き、主ガスエンジン１３の燃料ガス消費量Ｑｍがタンク１１内でのＢＯＧの発生量Ｑｎよりも小さなときに補給弁４２を閉じる。Ｑｍ＜Ｑｎのとき、その差分である余剰のＢＯＧが、圧縮機１２の圧縮途中で抽出され、図略の抽出ラインを通じて第２供給ライン３２へ導入されてもよい。あるいは、余剰のＢＯＧは、ＧＣＵ（Gas Combustion Unit：ガス燃焼装置）で処理されてもよい。
【００２７】
返送弁４４の制御に関し、制御装置６は、第２供給ライン３２に設けられた圧力計６１と電気的に接続されている。本実施形態では、圧力計６１が、第２供給ライン３２における気液分離器３４の下流側の圧力を検出する。圧力計６１は、補給弁４２の上流側で補給ライン４１に設けられてもよいし、返送弁４４の上流側で返送ライン４３に設けられてもよい。そして、制御装置６は、圧力計６１で検出される圧力に基づいて、返送弁４４をＰＩＤ制御により制御する。
【００２８】
図３は、ＰＩＤ制御のブロック図である。図３中のＳＶｎは目標圧力であり、ＰＶｎは圧力計６１で検出される圧力であり、ＭＶｎは返送弁４４の指令開度である。制御装置６は、圧力計６１で検出される圧力が目標圧力となるように返送弁４４の開度を決定する。
【００２９】
上述した気液分離器３４は、図２に示すように、第２供給ライン３２中に介在する分離室７１と、分離室７１の下方に配置されたドレン室７３を含む。分離室７１は、内部に通気性部材７２を有し、ＶＧを気相と液相とに分離する。ドレン室７３は、分離室７１と連通し、分離室７１で分離された液相を貯留する。ただし、気液分離器３４としては、通気性部材７２を有するもの以外にも種々のタイプのものを用いることができる。
【００３０】
本実施形態では、分離室７１とドレン室７３とが細い流路を介して連通している。この流路には、開閉弁が設けられてもよい。ただし、分離室７１とドレン室７３との間には、そのような細い流路がなくてもよい。例えば、分離室７１およびドレン室７３は、縦長筒状の容器の上部および下部であってもよい。
【００３１】
ドレン室７３には、上述したドレンライン３６が接続されている。図示は省略するが、ドレンライン３６には開閉弁が設けられており、ドレン室７３に液相がある程度貯留されたときに、その開閉弁が開かれてドレン室７３からタンク１１へ液相が排出される。
【００３２】
ドレン室７３内の液相レベルは、レベル計６２により検出される。レベル計６２は、フロート式であってもよいし、ドレン室７３の底部と上部の差圧から液相レベルを算出する差圧式であってもよい。あるいは、レベル計７２は、フロート式や差圧式以外のタイプであってもよい。
【００３３】
返送弁４４を制御する際、制御装置６は、レベル計６２で検出されるドレン室７３内の液相レベルに基づいて、図３に示す、ＰＩＤ制御のＰゲイン８２およびＩゲイン８１の少なくとも一方を変更する。例えば、Ｐゲイン８２を変更する場合、制御装置６は、レベル計６２で検出されるドレン室７３内の液相レベルが高くなるほどＰゲイン８２を大きくする。あるいは、Ｉゲイン８１を変更する場合、制御装置６は、レベル計６２で検出されるドレン室７３内の液相レベルが高くなるほどＩゲイン８１を大きくする。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態の船舶１では、主ガスエンジン１３へはＢＯＧが供給されるものの、副ガスエンジン１６へはＬＮＧが強制的に気化されたＶＧが供給される。従って、副ガスエンジン１６へ燃料ガスを安定して供給することができる。
【００３５】
ところで、分離室７１およびドレン室７３を含む気液分離器３４を用いた場合には、気液分離器３４内のＶＧが占める体積がドレン室７３内の液相レベルにより変動する。従って、ＰＩＤ制御のＰゲイン８２およびＩゲイン８１を固定値とした場合には、ドレン室７３内の液相レベルによっては外乱に対する返送弁４４のＰＩＤ制御の追従性が悪くなり、副ガスエンジン１６へ供給されるＶＧの圧力が許容範囲を超えるおそれがある。これに対し、本実施形態では、ＰＩＤ制御のＰゲイン８２およびＩゲイン８１の少なくとも一方が気液分離器３４のドレン室７３内の液相レベルに基づいて変更されるので、外乱に対しても返送弁４４はＰＩＤ制御により適切に制御される。従って、副ガスエンジン１６へ安定した圧力のＶＧを供給することができる。
【００３６】
（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００３７】
例えば、圧力計６１が気液分離器３４に設けられており、返送弁４４が、圧力計６１で検出される気液分離器３４内の圧力に基づいてＰＩＤ制御により制御されてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１    船舶
１１  タンク
１２  圧縮機
１３  主ガスエンジン
１４  ポンプ
１５  強制気化器
１６  副ガスエンジン
２１  送気ライン
２２  第１供給ライン
３１  送液ライン
３２  第２供給ライン
３３  冷却器
３４  気液分離器
４３  返送ライン
４４  返送弁
６    制御装置
６１  圧力計
６２  レベル計
７１  分離室
７３  ドレン室
８１  Ｉゲイン
８２  Ｐゲイン
【図１】
2018103961.tif 000003
【図２】
2018103961.tif 000004
【図３】
2018103961.tif 000005
【図４】
2018103961.tif 000006