(57)【要約】【課題】ボイルオフガスの液化装置の使用によってボイルオフガスの組成比率が変化するような使用条件を含んでボイルオフガスを加圧してエンジンに供給する場合でも、ボイスオフガスを安定してエンジンに供給する。【解決手段】エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給システムは、液化ガスを貯留するタンク、エンジンに供給するために、液化ガスから気化したボイルオフガスを加圧し送出する加圧機構、送出されたボイルオフガスの一部を消費するガス処理装置、及び、送出されたボイルオフガスの一部を液化して前記タンクに戻す液化装置、を備える。前記加圧機構及び前記液化装置内のボイルオフガスの組成比率が変化した時、前記加圧機構及び前記液化装置内のボイルオフガスを、液化ガスから気化したボイルオフガスと置換するために、前記ガス処理装置に組成比率が変化したボイルオフガスを流すように制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給システムであって、
液化ガスを貯留するタンクと、
前記液化ガスから気化したボイルオフガスをエンジンに燃料ガスとして供給するために、前記液化ガスから気化したボイルオフガスを燃料として加圧し送出する加圧機構と、
前記加圧機構で加圧されて送出されたボイルオフガスの一部を液化する装置であって、ボイルオフガスの液化により生成された液化ガスのうち前記タンクに回収する液化ガスの量を制御する回収制御バルブを備える液化装置と、
前記加圧機構で加圧したボイルオフガスの一部を燃料として消費するガス処理装置に接続する分岐配管に設けられ、前記分岐配管を前記ガス処理装置に向けて流れるボイルオフガスの量を制御するガス処理制御バルブと、
前記回収制御バルブ及び前記ガス処理制御バルブの開度を調整する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記ガス処理制御バルブの開度を制御することで、前記エンジンと前記ガス処理装置によるボイルオフガスの消費量と液化したボイルオフガスの前記タンクへの回収量の合計量と、前記加圧機構で送出されたボイルオフガスの供給量とを一致させる制御状態１と、前記エンジンへのボイルオフガスの供給を停止し、前記ガス処理制御バルブの開度を前記制御状態１における前記ガス処理制御バルブの開度に比べて大きくし、かつ、前記回収制御バルブの開度を前記制御状態１における前記回収制御バルブの開度に比べて小さくした制御状態２の間でボイルオフの流れを切り替えるように構成されている、ことを特徴とする燃料ガス供給システム。
【請求項２】
前記液化装置は、前記液化装置で液化しなかったボイルオフガスを、前記液化ガスから気化した、前記加圧機構で加圧される前のボイルオフガスに合流させるボイルオフガスの量を制御する合流制御バルブを備え、
前記制御装置は、前記制御状態２において、前記合流制御バルブの開度を前記制御状態１に比べて小さくする、請求項１に記載の燃料ガス供給システム。
【請求項３】
前記制御状態１は、前記合流制御バルブが閉じた静定状態１と、前記合流制御バルブが開いた静定状態２と、含み、
前記制御装置は、前記静定状態２から前記制御状態２に切り替える制御を行う、請求項２に記載の燃料ガス供給システム。
【請求項４】
さらに、前記加圧機構で加圧されるボイルオフガスの組成比率の変化の有無を判定する判定装置を備え、
前記判定装置がボイルオフガスの生成比率の変化を判定したとき、前記制御状態１から前記制御状態２に切り替える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料ガス供給システム。
【請求項５】
前記加圧機構は、前記ボイルオフガスを加圧する加圧装置と、前記加圧装置による加圧前後のボイルオフガスが流れる配管の間を、前記加圧装置を迂回して接続したバイパス管と、前記加圧装置による加圧後のボイルオフガスの圧力が所定の範囲内になるように、前記バイパス管を流れるボイルオフガスの量を制御する調整バルブと、を備え、
前記判定装置は、前記制御状態１において、前記調整バルブの開度の情報に基づいてボイルオフガスの組成比率の変化を判定する、請求項４に記載の燃料ガス供給システム。
【請求項６】
前記判定装置は、前記開度が経過時間とともに変化して所定範囲を外れるとき、ボイルオフガスの組成比率が変化したと判定する、請求項５に記載の燃料ガス供給システム。
【請求項７】
前記判定装置は、前記ボイルオフガスを加圧するために前記加圧機構が前記制御状態１において消費する単位時間当たりの消費エネルギに基づいてボイルオフガスの組成比率の変化を判定する、請求項４に記載の燃料ガス供給システム。
【請求項８】
前記判定装置は、前記消費エネルギが経過時間とともに変化して所定範囲を外れるとき、ボイルオフガスの組成比率が変化したと判定する、請求項７に記載の燃料ガス供給システム。
【請求項９】
前記液化装置は、ボイルオフガスのうち液化されること無くガスを維持したボイルオフガスを前記ガス処理装置に向けて流すように、前記ガス処理装置に接続する前記分岐配管に接続する配管を備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料ガス供給システム。
【請求項１０】
前記液化装置の、前記分岐配管に接続する前記配管を流れるボイルオフガスを、前記加圧機構から前記液化装置に流れる液化前のボイルオフガスと熱交換により昇温させる熱交換器が設けられている、請求項９に記載の燃料ガス供給システム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の燃料ガス供給システムと、
前記加圧機構で加圧した燃料を用いて駆動する推進エンジンと、を備えることを特徴とする船舶。
【請求項１２】
エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給方法であって、
液化ガスを貯留するタンクから気化したボイルオフガスをエンジンに燃料ガスとして供給するために、前記液化ガスから気化したボイルオフガスを燃料として加圧し送出するステップと、
加圧したボイルオフガスの一部を燃料としてガス処理装置で処理するステップと、
加圧したボイルオフガスの一部を液化して前記タンクに回収させるステップと、を含み、
前記ガス処理装置に流れるボイルオフガスの量を制御することで、前記エンジン及び前記ガス処理装置によるボイルオフガスの消費量と液化したボイルオフガスの前記タンクへの回収量の合計量と、送出されたボイルオフガスの供給量を一致させる制御状態１と、前記エンジンへのボイルオフガスの供給を停止し、前記ガス処理装置によるボイルオフガスの消費量を前記制御状態１における前記ガス処理装置によるボイルオフガスの消費量に比べて多くし、かつ、前記タンクへのボイルオフガス回収量を、前記制御状態１における前記タンクへのボイルオフガス回収量に比べて少なくした制御状態２の間でボイルオフガスの流れを切り替える、ことを特徴とする燃料ガス供給方法。
【請求項１３】
前記制御状態２において、ボイルオフガスのうち液化されること無くガスを維持したボイルオフガスを、前記タンクから流れ出るボイルオフガスの流れに合流させる量は、前記制御状態１に比べて少ない、請求項１２に記載の燃料ガス供給方法。
【請求項１４】
前記制御状態１は、ボイルオフガスのうち液化されること無くガスを維持したボイルオフガスを、前記液化ガスから気化した加圧前のボイルオフガスの流れに合流させない静定状態１と、ボイルオフガスのうち液化されること無くガスを維持したボイルオフガスを、前記液化ガスから気化した加圧前のボイルオフガスの流れに合流させる静定状態２と、を含み、
前記制御状態２は、前記静定状態２から切り替えられる、請求項１２または１３に記載の燃料ガス供給方法。
【請求項１５】
ボイルオフガスの組成比率の変化が生じた時、前記制御状態１から前記制御状態２に切り替える、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の燃料ガス供給方法。
【請求項１６】
ボイルオフガスの加圧を行う加圧機構は、前記ボイルオフガスを加圧する加圧装置と、前記加圧装置による加圧前後のボイルオフガスが流れる配管の間を、前記加圧装置を迂回して接続したバイパス管と、前記加圧装置による加圧後のボイルオフガスの圧力が所定の範囲内になるように、前記バイパス管を流れるボイルオフガスの量を制御する調整バルブと、を備え、
前記ボイルオフガスの組成比率の変化は、前記制御状態１において、前記調整バルブの開度の情報に基づいて判定される、請求項１５に記載の燃料ガス供給方法。
【請求項１７】
前記開度が経過時間とともに変化して所定範囲を外れるとき、ボイルオフガスの組成比率が変化したと判定する、請求項１６に記載の燃料ガス供給方法。
【請求項１８】
前記ボイルオフガスを加圧するために加圧装置が前記制御状態１において消費する単位時間当たりの消費エネルギに基づいてボイルオフガスの組成比率の変化を判定する、請求項１５に記載の燃料ガス供給方法。
【請求項１９】
前記消費エネルギが経過時間とともに変化して所定範囲を外れるとき、ボイルオフガスの組成比率が変化したと判定する、請求項１８に記載の燃料ガス供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化ガスから気化するボイルオフガスを燃料ガスとしてエンジンに供給する燃料ガス供給システム、このシステムを用いた船舶、及び燃料ガス供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＮＧ運搬船においては、タンクに貯留されている液化ガスから自然に気化したボイルオフガスが利用されている。
【０００３】
ボイルオフガスのような低圧の流体を、エンジンの燃料ガスとして適合させるために高圧の流体とする必要がある。このため、ボイルオフガスをエンジンの燃料ガスとして供給する燃料ガス供給システムでは、圧縮装置、例えば、多段の圧縮装置を用いてボイルオフガス等の燃料ガスを圧縮する。この圧縮した燃料ガスをエンジンに向けて送出する。
一方、エンジンは負荷変動などにより、燃料ガスの消費が変化する場合がある。この場合、圧縮した余分なボイルオフガスを有効に回収するために、ボイルオフガスを液化してタンクに戻すことが行われる。
【０００４】
例えば、圧縮したボイルオフガスを液化してタンクに戻す技術として、ボイルオフガスを圧縮した後、一部のボイルオフガスをエンジンに供給し、残りのボイルオフガスをタンクから取り出された低温のボイルオフガスと熱交換器で熱交換した後液化することによって液化ガスをタンクに戻す、燃料ガス供給システムが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−５０５９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記燃料ガス供給システムにおいて、ボイルオフガスを液化したとき、液化したボイルオフガスの他に、液化せずガスを維持したボイルオフガスも存在する。このボイルオフガスは、圧縮してエンジンに供給するためにタンク内の液化ガスから気化して流れた新鮮なボイルオフガス（以降、単に新鮮なボイルオフガスともいう）の流れに合流させる。このとき、ボイルオフガスは、完全に１種類の成分ではなく混合ガスであり、沸点の高い成分や沸点の低い成分を含んでいる。この沸点の低い成分は、液化せずガスを維持したボイルオフガスにガスとして残存し易い。このため、液化せずガスを維持したボイルオフガスには液化前のボイルオフガスに比べて、沸点の低い成分が多く含まれる。すなわち、液化処理を受けたが液化せずガスを維持したボイルオフガスの組成は、新鮮なボイルオフガスに比べて、低い沸点の成分が多くなる。このため、液化せずガスを維持したボイルオフガスを上記新鮮なボイルオフガスに合流させると、圧縮装置に供給するボイルオフガスの組成比率は変化する。例えば、天然ガスには、メタンの他にメタンに比べて沸点の低い窒素が数％含まれる場合がある。また、液化エタンにはエタンに比べて沸点の低いメタンガが数％含まれる場合がある。この場合、圧縮装置と液化処理装置の間を循環して流れるボイルオフガスは、液化処理を繰り返し受けるので、ボイルオフガスにおける低沸点の成分の含有率が時間の経過とともに増加し、例えば、天然ガスの場合このボイルオフガスに含有する窒素の含有率が１０％を超え、液化エタンの場合このボイルオフガスに含有するメタンの含有率が５０％を超えるおそれがある。このようなボイルオフガスの組成比率の変化は、圧力を制御することによりボイルオフガスの送出量を定める圧縮装置を含んだ燃料ガス供給システムでは、燃料ガスとして安定した量（質量）のエンジンへの供給が困難になる。
【０００７】
上記燃料ガス供給システムを船舶に適用した場合、荷役や運河通過の待ち合わせ等のために船舶が待機するとき、推進エンジンを停止し液化装置を最大限駆動させてボイルオフガスを液化し回収する。この状態が長時間続くとボイルオフガスの組成比率に有意の変化が生じるので、ボイルオフガスの燃料ガスとしての熱量の低下、着火条件の変化、燃焼の変化等により、燃料ガスとして有効に使用できなくなる。また、圧縮装置の設計において、ボイルオフガスの組成比率の変化により、ボイルオフガスの圧縮時の流量の変化や温度変化に対応させることが難しくなる。  また、天然ガスを貯留する陸上基地でも同様に液化装置によるボイルオフガスの組成比率の変化が、液化効率を低下させる問題がある。天然ガスから窒素を取り除く設備（例えば、沸点の違いを利用して窒素ガスを選択的に取り除く）も検討されている。しかし、このような設備は複雑で船舶で用いるには、実用的でない。また、船舶の推進エンジンの負荷が頻繁に変わり一定ではないため、上記設備を用い難いほか、設備の起動が簡単では無く、設備の運転保守が必要になる。
【０００８】
そこで、本発明は、加圧したボイルオフガスを燃料ガスとしてエンジンに供給するとき、ボイルオフガスの液化装置の使用によってボイルオフガスの組成比率が変化するような使用条件を含んでボイルオフガスを供給する場合でも、所定の圧力に加圧したボイスオフガスを安定してエンジンに供給することができる、燃料ガス供給システム、燃料ガス供給方法、及び船舶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】
【０００９】
本発明の一態様は、エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給システムである。当該燃料ガス供給システムは、
液化ガスを貯留するタンクと、
前記液化ガスから気化したボイルオフガスをエンジンに燃料ガスとして供給するために、前記液化ガスから気化したボイルオフガスを燃料として加圧し送出する加圧機構と、
前記加圧機構で加圧されて送出されたボイルオフガスの一部を液化する装置であって、ボイルオフガスの液化により生成された液化ガスのうち前記タンクに回収する液化ガスの量を制御する回収制御バルブを備える液化装置と、
前記加圧機構で加圧したボイルオフガスの一部を燃料として消費するガス処理装置に接続する分岐配管に設けられ、前記分岐配管を前記ガス処理装置に向けて流れるボイルオフガスの量を制御するガス処理制御バルブと、
前記回収制御バルブ及び前記ガス処理制御バルブの開度を調整する制御装置と、を備える。
前記制御装置は、前記ガス処理制御バルブの開度を制御することで、前記エンジンと前記ガス処理装置によるボイルオフガスの消費量と液化したボイルオフガスの前記タンクへの回収量の合計量と、前記加圧機構で送出されたボイルオフガスの供給量とを一致させる制御状態１と、前記エンジンへのボイルオフガスの供給を停止し、前記ガス処理制御バルブの開度を前記制御状態１における前記ガス処理制御バルブの開度に比べて大きくし、かつ、前記回収制御バルブの開度を前記制御状態１における前記回収制御バルブの開度に比べて小さくした制御状態２の間でボイルオフの流れを切り替えるように構成されている。
【００１０】
前記液化装置は、前記液化装置で液化しなかったボイルオフガスを、前記液化ガスから気化した、前記加圧機構で加圧される前のボイルオフガスに合流させるボイルオフガスの量を制御する合流制御バルブを備え、
前記制御装置は、前記制御状態２において、前記合流制御バルブの開度を前記制御状態１に比べて小さくする、ことが好ましい。
【００１１】
前記制御状態１は、前記合流制御バルブが閉じた静定状態１と、前記合流制御バルブが開いた静定状態２と、含み、
前記制御装置は、前記静定状態２から前記制御状態２に切り替える制御を行う、ことが好ましい。
【００１２】
さらに、前記燃料ガス供給システムは、前記加圧機構で加圧されるボイルオフガスの組成比率の変化の有無を判定する判定装置を備える。この場合、前記判定装置がボイルオフガスの生成比率の変化を判定したとき、前記制御状態１から前記制御状態２に切り替える、ことが好ましい。
【００１３】
前記加圧機構は、前記ボイルオフガスを加圧する加圧装置と、前記加圧装置による加圧前後のボイルオフガスが流れる配管の間を、前記加圧装置を迂回して接続したバイパス管と、前記加圧装置による加圧後のボイルオフガスの圧力が所定の範囲内になるように、前記バイパス管を流れるボイルオフガスの量を制御する調整バルブと、を備える。この場合、前記判定装置は、前記制御状態１において、前記調整バルブの開度の情報に基づいてボイルオフガスの組成比率の変化を判定する、ことが好ましい。
【００１４】
この場合、前記判定装置は、前記開度が経過時間とともに変化して所定範囲を外れるとき、ボイルオフガスの組成比率が変化したと判定する、ことが好ましい。
【００１５】
前記判定装置は、前記ボイルオフガスを加圧するために前記加圧機構が前記制御状態１において消費する単位時間当たりの消費エネルギに基づいてボイルオフガスの組成比率の変化を判定する、ことも好ましい。
【００１６】
この場合、前記判定装置は、前記消費エネルギが経過時間とともに変化して所定範囲を外れるとき、ボイルオフガスの組成比率が変化したと判定する、ことが好ましい。
【００１７】
また、前記液化装置は、ボイルオフガスのうち液化されること無くガスを維持したボイルオフガスを前記ガス処理装置に向けて流すように、前記ガス処理装置に接続する前記分岐配管に接続する配管を備える、ことが好ましい。
【００１８】
この場合、前記液化装置の、前記分岐配管に接続する前記配管を流れるボイルオフガスを、前記加圧機構から前記液化装置に流れる液化前のボイルオフガスと熱交換により昇温させる熱交換器が設けられている、ことが好ましい。
【００１９】
本発明の他の一態様は、前記燃料ガス供給システムと、
前記加圧機構で加圧した燃料を用いて駆動する推進エンジンと、を備えることを特徴とする船舶である。
【００２０】
本発明のさらに他の一態様は、エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給方法である。当該燃料ガス供給方法は、
液化ガスを貯留するタンクから気化したボイルオフガスをエンジンに燃料ガスとして供給するために、前記液化ガスから気化したボイルオフガスを燃料として加圧し送出するステップと、
加圧したボイルオフガスの一部を燃料としてガス処理装置で処理するステップと、
加圧したボイルオフガスの一部を液化して前記タンクに回収させるステップと、を含む。
前記ガス処理装置に流れるボイルオフガスの量を制御することで、前記エンジン及び前記ガス処理装置によるボイルオフガスの消費量と液化したボイルオフガスの前記タンクへの回収量の合計量と、送出されたボイルオフガスの供給量を一致させる制御状態１と、前記エンジンへのボイルオフガスの供給を停止し、前記ガス処理装置によるボイルオフガスの消費量を前記制御状態１における前記ガス処理装置によるボイルオフガスの消費量に比べて多くし、かつ、前記タンクへのボイルオフガス回収量を、前記制御状態１における前記タンクへのボイルオフガス回収量に比べて少なくした制御状態２の間でボイルオフガスの流れを切り替える。
【００２１】
前記制御状態２において、ボイルオフガスのうち液化されること無くガスを維持したボイルオフガスを、前記タンクから流れ出るボイルオフガスの流れに合流させる量は、前記制御状態１に比べて少ない、ことが好ましい。
【００２２】
前記制御状態１は、ボイルオフガスのうち液化されること無くガスを維持したボイルオフガスを、前記液化ガスから気化した加圧前のボイルオフガスの流れに合流させない静定状態１と、ボイルオフガスのうち液化されること無くガスを維持したボイルオフガスを、前記液化ガスから気化した加圧前のボイルオフガスの流れに合流させる静定状態２と、を含む。この場合、前記制御状態２は、前記静定状態２から切り替えられる、ことが好ましい。
【００２３】
ボイルオフガスの組成比率の変化が生じた時、前記制御状態１から前記制御状態２に切り替える、ことが好ましい。
【００２４】
ボイルオフガスの加圧を行う加圧機構は、前記ボイルオフガスを加圧する加圧装置と、前記加圧装置による加圧前後のボイルオフガスが流れる配管の間を、前記加圧装置を迂回して接続したバイパス管と、前記加圧装置による加圧後のボイルオフガスの圧力が所定の範囲内になるように、前記バイパス管を流れるボイルオフガスの量を制御する調整バルブと、を備える。この場合、前記ボイルオフガスの組成比率の変化は、前記制御状態１において、前記調整バルブの開度の情報に基づいて判定される、ことが好ましい。
【００２５】
この場合、前記開度が経過時間とともに変化して所定範囲を外れるとき、ボイルオフガスの組成比率が変化したと判定する、ことが好ましい。
【００２６】
また、前記ボイルオフガスを加圧するために加圧装置が前記制御状態１において消費する単位時間当たりの消費エネルギに基づいてボイルオフガスの組成比率の変化を判定する、ことも好ましい。
【００２７】
この場合、前記消費エネルギが経過時間とともに変化して所定範囲を外れるとき、ボイルオフガスの組成比率が変化したと判定する、ことが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
上記態様の燃料ガス供給システム、燃料ガス供給方法、及び船舶によれば、加圧したボイルオフガスを燃料ガスとしてエンジンに供給するとき、ボイルオフガスの液化装置の使用によってボイルオフガスの組成比率が変化するような使用条件を含んでボイルオフガスを供給する場合でも、所定の圧力に加圧したボイスオフガスを安定してエンジンに供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態１の燃料ガス供給システムの構成の一例を示す図である。
【図２】ボイルオフガスの組成比率の変化によって変化する、ボイルオフガスの圧縮特性の一例を示す図である。
【図３】本実施形態の燃料ガス供給システムの好ましい変形例の一例を示す図である。
【図４】実施形態２の燃料ガス供給システムの構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の燃料ガス供給システム、船舶、及び燃料ガス供給方法を詳細に説明する。
【００３１】
＜実施形態１＞
図１は、実施形態１の船舶の推進エンジンに液化ガスのボイルオフガスを燃料ガスとして供給する燃料ガス供給システム１０の構成の一例を示す図である。燃料ガス供給システム１０の液化ガスとして液化天然ガスを用いるが、液化天然ガスに限定されず、純メタンの液化ガスやエタン等の液化ガスを用いることができる。ボイルオフガスは、タンク内で自然入熱によって気化したガスの他に、ＬＮＧを意図的に加熱して強制的に気化したガスも含まれる。本実施形態では、タンク内で自然入熱によって気化したガスを用いて説明する。強制的に気化したガスを用いる場合、液化ガスからボイルオフガスを気化させる強制気化器が設けられる。
【００３２】
燃料ガス供給システム１０は、液化天然ガスを運搬するＬＮＧ船において、液化天然ガスを貯留するタンク２０内で気化したボイルオフガスを燃料ガスとして推進エンジン４０に供給するのに用いられる。本実施形態では、１つの推進エンジン４０を備えるが、複数の推進エンジンが、それぞれ主配管から分岐した分岐配管に接続されてもよい。
【００３３】
本明細書では、ボイルオフガスがタンク２０から推進エンジン４０に供給される方向を下流方向、その反対方向を上流方向といい、ある基準とする位置から下流方向の側を下流側といい、ある基準とする位置から上流方向の側を上流側という。
【００３４】
本実施形態の燃料ガス供給システムでは、以下説明するように、加圧機構及び液化装置内のボイルオフガスの組成比率が変化した時、加圧機構及び液化装置内のボイルオフガスを、タンクに貯留されている液化ガスから気化したボイルオフガス（組成比率が変化する前の新鮮なボイルオフガス）と置換するために、組成比率が変化したボイルオフガスをガス処理装置に流し消費するように制御する。このため、ボイルオフガスの液化装置の使用によってボイルオフガスの組成比率が変化するような使用条件を含んでボイルオフガスを供給する場合でも、組成比率が一定のボイルオフガスを加圧機構で加圧することができるので、所定の圧力に加圧したボイスオフガスを安定してエンジンに供給することができる。
【００３５】
本実施形態の燃料ガス供給システム１０は、タンク２０と、加圧機構３０と、液化装置５０と、制御装置６０と、を主に有する。燃料ガス供給システム１０は、詳細には、分岐配管等の配管及び配管に設けられた制御バルブ及び調整バルブ等を備える。タンク２０から推進エンジン４０に延びるボイルオフガスの流れる主配管３１上に加圧機構３０が設けられている。
加圧機構３０は、液化ガスから気化したボイルオフガスを、ボイルオフガスの一部を推進エンジン４０に燃料ガスとして供給するために、加圧し送出する装置である。
液化装置５０は、加圧機構３０で加圧されて送出されたボイルオフガスの一部を液化してタンク２０に回収する装置である。
制御装置６０は、燃料ガス供給システム１０のボイルオフガスの流れを制御する装置であって、少なくとも、加圧機構３０及び液化装置５０等に設けられる調整バルブ及び制御バルブの開度を調整する装置である。
【００３６】
（加圧機構）
加圧機構３０は、ガスコンプレッサ（加圧装置）３２ａ〜３２ｅと、バイパス管３３ａ，３３ｃ，３３ｅと、調整バルブ３４ａ，３４ｃ，３４ｅと、吸引スナッバ３５ａ〜３５ｅと、吐出スナッバ３６ａ〜３６ｅと、熱交換器３７ａ〜３７ｅと、を主に備える。
吸引スナッバ３５ａ〜３５ｅのそれぞれは、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅのそれぞれの上流側に設けられ、ボイルオフガスを一時貯留し、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅのそれぞれにボイルオフガスが円滑に吸引されるように構成した空間を備える容器である。吐出スナッバ３６ａ〜３６ｅのそれぞれは、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅのそれぞれの下流側に設けられ、ボイルオフガスを一時貯留し、ボイルオフガスを円滑に送出できるように構成した空間を備える容器である。熱交換器３７ａ〜３７ｅのそれぞれは、吐出スナッバ３６ａ〜３６ｅのそれぞれの下流側に設けられ、加圧することにより高温になったボイルオフガスを冷却する。
【００３７】
ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅは、ボイルオフガスを加圧（圧縮）して送出する直列に接続された多段の加圧装置である。ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅは、吸引スナッバ内のボイルオフガスを吸引して、所定の圧力に加圧する部分である。ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅは、例えば、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅ内の可動部（プランジャ又はピストン）が直線往復運動をすることによって吸引スナッバ３５ａ〜３５ｅからボイルオフガスを吸い込み、その後加圧する往復圧縮機を用いることができる。ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅのうち、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｄは、無給油式圧縮機が用いられ、高圧にボイルオフガスを加圧するガスコンプレッサ３２ｅには給油式圧縮機が用いられる。ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅの可動部は、制御装置６０により駆動が制御される図示されない駆動源の動力で回転する図示されない回転軸を介して連動して駆動される。ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅにおいて、ボイルオフガスはそれぞれ同程度の圧縮率で段階的に圧縮されることで、ボイルオフガスは圧縮率の５乗まで圧縮される。例えば、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅのそれぞれにおいて３〜４倍に圧縮することで、ボイルオフガスは３５〜４５倍に圧縮される。例えば、ガスコンプレッサ３２ａの吸引側におけるボイルオフガスの圧力が０．１ＭＰａであれば、ガスコンプレッサ３２ａの吐出（送出）側の圧力は約０．３３ＭＰａ、ガスコンプレッサ３２ｂの吐出側の圧力は約１．１０ＭＰａ、ガスコンプレッサ３２ｃの吐出側の圧力は約３．６４ＭＰａ、ガスコンプレッサ３２ｄの吐出側の圧力は約１２．０６ＭＰａとなる。そして、ガスコンプレッサ３２ｅの吐出側の圧力は設定された目標圧力、例えば３９．９Ｍｐａまで上昇される。
【００３８】
バイパス管３３ａは、ガスコンプレッサ３２ａ，３２ｂを迂回して吸引スナッバ３５ａと熱交換器３７ｂの出力端とを接続する、すなわち、ガスコンプレッサ３２ａによる加圧前のボイルオフガスが流れる配管の部分とガスコンプレッサ３２ｂによる加圧後のボイルオフガスが流れる配管の間を接続した、ボイルオフガスが流れる管である。
また、バイパス管３３ｃは、ガスコンプレッサ３２ｃ，３２ｄを迂回して吸引スナッバ３５ｃと熱交換器３７ｄの出力端とを接続する、すなわち、ガスコンプレッサ３２ｃによる加圧前のボイルオフガスが流れる配管の部分とガスコンプレッサ３２ｄによる加圧後のボイルオフガスが流れる配管の間を接続した、ボイルオフガスが流れる管である。
バイパス管３３ｅは、ガスコンプレッサ３２ｅを迂回して吸引スナッバ３５ｅと熱交換器３７ｅの出力端とを接続する、すなわち、ガスコンプレッサ３２ｅによる加圧前のボイルオフガスが流れる配管の部分とガスコンプレッサ３２ｅによる加圧後のボイルオフガスが流れる配管の間を接続した、ボイルオフガスが流れる管である。
【００３９】
バイパス管３３ａ，３３ｃ,３３ｅには、開度を調整する調整バルブ３４ａ，３４ｃ，３４ｅが設けられている。また、バイパス管３３ａ，３３ｃ，３３ｅのそれぞれには、ガスコンプレッサ３２ｂ,３２ｄ，３２ｅで加圧されたボイルオフガスの圧力を計測する圧力計３８ａ，３８ｃ，３８ｅが設けられている。圧力計３８ａ，３８ｃ，３８ｅは、バイパス管３３ａ，３３ｃ,３３ｅが主配管３１から分岐する分岐点におけるボイルオフガスの圧力を計測できるのであれば、バイパス管３３ａ，３３ｃ，３３ｅ上に設けられる必要はない。この圧力計３８ａ，３８ｃ，３８ｅで計測された圧力情報により調整バルブ３４ａ，３４ｃ，３４ｅのそれぞれが調整されるように設けられている。図１では、圧力計３８ａ，３８ｃ,３８ｅで計測された圧力に基づいて調整バルブ３４ａ，３４ｃ，３４ｅの開度が制御されることを示すために圧力計３８ａ，３８ｃ，３８ｅと調整バルブ３４ａ，３４ｃ，３４ｅとを結ぶ点線が描かれている。具体的には、圧力計３８ａ，３８ｃ,３８ｅで計測された計測圧力の情報は、制御装置６０に送られる。制御装置６０は、送られた計測圧力と設定された圧力との差分に基づいてバイパス管３３ａ，３３ｃ，３３ｅを流れるボイルオフガスの量を制御するフィードバック制御の制御信号を生成し、この制御信号を調整バルブ３４ａ，３４ｃ，３３ｅに送る。
【００４０】
例えば、上流側から１時間当たり１５００ｋｇのボイルオフガスが供給され、ガスコンプレッサ３２ａ，３２ｂあるいはガスコンプレッサ３２ｃ,３２ｄあるいはガスコンプレッサ３２ｅが１時間当たり２０００ｋｇのボイルオフガスを加圧して下流側に送出する時、バイパス管３３ａあるいはバイパス管３３ｃあるいはバイパス管３３ｅに、１時間当たり５００ｋｇのボイルオフガスを流し（逆流させ）、ガスコンプレッサ３２ａ，３２ｂあるいはガスコンプレッサ３２ｃ,３２ｄあるいはガスコンプレッサ３２ｅの上流側に戻す。このように１時間当たり５００ｋｇのボイルオフガスが流れるように、バイパス管３３ａ,３３ｃ,３３ｅのそれぞれに設けられた調整バルブ３４ａ,３４ｃ,３４ｅの開度は制御されている。これにより、ガスコンプレッサ３２ａ,３２ｂあるいはガスコンプレッサ３２ｃ，３２ｄあるいはガスコンプレッサ３２ｅの下流側の圧力を所定の圧力に調整することができる。所定の圧力に調整することで、加圧機構３０から推進エンジン４０に向けて流れるボイルオフガスを、推進エンジン４０の要求する燃料ガスの圧力及び燃料供給量にすることができる。
本実施形態では、ガスコンプレッサ３２ａ，３２ｂを同時に迂回するようにバイパス管３３ａが設けられ、ガスコンプレッサ３２ｃ，３２ｄを同時に迂回するようにバイパス管３３ｃが設けられているが、１つのガスコンプレッサのそれぞれを迂回するバイパス管が設けられてもよい。
【００４１】
本実施形態の加圧機構３０では、第４段目のガスコンプレッサ３２ｄと第５段面のガスコンプレッサ３２ｅの間に逆止弁３１ａが設けられている。無給油式圧縮機であるガスコンプレッサ３２ｄ及びその上流側にあるガスコンプレッサ３２ｂ,３２ｃに、給油式圧縮機であるガスコンプレッサ３２ｅから送出されるボイルオフガスに含まれる、給油式圧縮機から流れ出たオイル等の不純物が流れ込み、ガスコンプレッサ３２ｄ及びその上流側にあるガスコンプレッサ３２ｂ,３２ｃ等の装置を汚染することを阻止するために、逆止弁３１ａは設けられる。
また、上流側から数えて第１段目のガスコンプレッサ３２ａと第２段面のガスコンプレッサ３２ｂの間に逆止弁が設けられてもよい。
さらに、エンジン４０に一旦供給されたボイルオフガスが上流側に向かって逆流することがないように、バイパス管３３ｅの下流側に逆止弁３１ｂが設けられている。
【００４２】
バイパス管３３ａが主配管３１から分岐する分岐点とバイパス管３３ｃが主配管３１へ合流する合流点との間から、分岐配管３９が分岐し、ガス処理装置７０に接続されている。ガス処理装置７０は、ボイルオフガスを処理する装置であって、蒸気利用設備や発電設備に接続されるか、単にボイルオフガスを焼却処分する装置であってもよい。ここで後述するようにボイルオフガスの組成比率、例えば、ボイルオフガス中の沸点の低い成分の比率が変化しても、ボイルオフガスの処理が可能な構成となっていることが好ましい。例えば、ガス処理装置７０が、発電機に用いる4サイクル内燃機関である場合、ボイルオフガスの組成比率の変化に対応するために、空燃比や点火タイミングを調整することができる構成となっていることが好ましい。また、ガス処理装置７０はタンク２０から生成するボイルオフガスの全量を消費できる容量を持つように構成されていることが好ましい。
ガス処理装置７０に延びる分岐配管３９には、ガス処理装置７０の側に流れたボイルオフガスが加圧機構３０の側に逆流しないように逆止弁３１ｃが設けられている。さらに、分岐配管３９には、ガス処理制御バルブ７１ａが設けられ、ガス処理装置７０で処理するボイルオフガスの量を調整するように構成されている。ガス処理制御バルブ７１ａは、制御装置６０から接点７１ｂに送られる制御信号により、ガス処理制御バルブ７１ａの開度が制御される。
【００４３】
（推進エンジン）
本実施形態に用いる船舶には、推進エンジン４０が設けられている。推進エンジン４０は、例えば液化ガスのボイルオフガスを燃料ガスとする一方、重油等のオイルを燃料として選択的に用いることができる二元燃料エンジンが用いられる。
推進エンジン４０は供給されるボイルオフガスを燃料ガスとして燃焼室で燃焼させて動力を取り出し、推進エンジン４０と船舶のプロペラを接続した図示されない主軸および船舶のプロペラを回転させる。推進エンジン４０には、例えば２ストロークサイクルの低速ディーゼルエンジンを用いることができる。
【００４４】
推進エンジン４０は、エンジンコントロールユニット（以降、ＥＣＵという）６２と接続されており、ＥＣＵ６２によって駆動が制御される。ＥＣＵ６２は、推進エンジン４０とプロペラを接続する主軸の回転を計測するように設けられた回転計４２により計測された主軸回転数が目標回転数になるように、推進エンジン４０に燃料ガスを供給する供給ラインに設けられた圧力制御バルブ４４の開度を制御することで、推進エンジン４０の駆動を制御する。すなわち、ＥＣＵ６２は、推進エンジン４０と推進用のプロペラを接続した主軸の主軸回転数が目標回転数になるように、推進エンジン４０の負荷を定め、これに基づいて燃料ガスの圧力を制御する装置である。ＥＣＵ６２は、気象、海象の風、波高等の自然状況の変化によって変化する主軸回転数が目標回転数に維持されるように、推進エンジン４０の負荷を定める他、オペレータの減速、加速、旋回等の指示によって提供されるプロペラ回転数の操作指令値に応じて、推進エンジン４０の負荷を定めることもできる。  図１では、上述した制御を表すために、簡易的に、回転計４２と圧力制御バルブ４４とを結ぶ点線が描かれている。
ＥＣＵ６２は、定めた負荷に基づいて、最下流に位置するガスコンプレッサ３２ｅの送出側の目標圧力を設定し、この目標圧力を制御装置６０に送るように構成されている。この目標圧力は、推進エンジン４０が燃料ガス供給システム３０に要求する燃料供給圧力である。制御装置６０は、目標圧力を用いて、加圧機構３０によるボイルオフガスの送出量を制御する。
【００４５】
（液化装置）
液化装置５０は、分岐配管５１を通じて加圧機構３０と接続されている。分岐配管５１は、バイパス管３３ｃの主配管３１からの分岐点と逆止弁３１ａとの間の主配管３１と接続されている。
液化装置５０は、推進エンジン４０の負荷の変動により不要となったボイルオフガスを液化ガスとしてタンク２０に戻す装置である。ボイルオフガスの一部は液化されずガスを維持する。液化装置５０は、このボイルオフガスを、必要に応じて、タンク２０内の液化ガスから気化した、加圧前の新鮮なボイルオフガスに合流させる。
【００４６】
液化装置５０は、熱交換器５３、膨張バルブ５４、気液分離器５６、ガス配管５７、及び液化ガス配管５８を主に備える。
熱交換器５３は、ボイルオフガスを液化する前にボイルオフガスを冷却する。
膨張バルブ５４は、冷却したボイルオフガスを膨張して液化させる。膨張バルブ５４は、ＪＴ（ジュール・トムソン）バルブなどの等エンタルピ過程で変化すバルブでもよいが、エキスパンダなどの等エントロピ過程で変化するバルブであることが好ましい。
気液分離器５６は、冷却したボイルオフガスを液化ガスと分離する。
ガス配管５７は、液化ガスから分離したボイルオフガスを、タンク２０内の液化ガスから気化し、タンク２０から取り出されて流れる新鮮なボイルオフガスに合流させる。
液化ガス配管５８は、気液分離器５６で分離した液化ガスをタンク２０内に回収するように流す。
【００４７】
熱交換器５３と膨張バルブ５４の間の分岐配管５１の部分には、液化装置５０を流れるボイルオフガスの量を制御する制御バルブ５５ａが設けられ、気液分離器５６には、気液分離器５６内のボイルオフガスの圧力を計測する圧力計５６ａが設けられている。制御バルブ５５ａの開度は圧力計５６ａの計測結果に基づいて調整される。具体的には、圧力計５６ａの計測結果が制御装置６０に送られ、制御装置６０は、制御バルブ５５ａの開度を制御する制御信号を圧力計５６ａの計測結果に基づいて生成し、この制御信号を制御バルブ５５ａに送る。
【００４８】
ガス配管５７には、合流制御バルブ５７ａとボイルオフガスの圧力を計測する圧力計５７ｂが設けられている。合流制御バルブ５７ａの開度は、圧力計５６ｂの計測結果に基づいて生成される制御信号、あるいは、制御装置６０から接点５７ｄに送られる制御信号に基づいて調整される。このとき、圧力計５６ｂの計測結果に基づいて生成される目標開度を示す制御信号と、接点５７ｄから送られる目標開度を示す制御信号のうち、目標開度の低い制御信号を選択して、合流制御バルブ５７ａに送る選択器５７ｃが用いられる。図１では、圧力計５６ｂの計測結果に基づいて合流制御バルブ５７ａの開度を制御することを示すために、圧力計５６ｂと選択器５７ｃとの間を結ぶ点線が描かれているが、具体的には、圧力計５６ｂの計測結果が制御装置６０に送られ、制御装置６０は送られた計測結果に基づいて合流制御バルブ５７ａの開度の制御信号を生成し、この制御信号を接点５７ｄに送る。
【００４９】
気液分離器５６には、液化ガスの液面レベルを計測する液面レベル計５６ｂが設けられている。また、液化ガス配管５８には、回収制御バルブ５８ａが設けられ、液化ガス配管５８を流れる液化ガスの量が回収制御バルブ５８ａの開度により制御される。回収制御バルブ５８ａの開度は、液面レベル計５６ｂによる液面レベルの計測結果に基づいて、液面レベルが所定の範囲に入るように制御される。
【００５０】
（ボイルオフガスの組成比率の変化とその対応）
このような燃料ガス供給システム１０では、上述した各調整バルブ及び各制御バルブの開度を制御することにより、加圧機構３０が送出するボイルオフガスの供給量と、推進エンジン４０の消費量と、ガス処理装置７０のボイルオフガスの消費量と、液化装置５０で生成された液化ガスのタンク２０内に回収される回収量との間で、種々の制御状態が生じる。これらの制御状態は、少なくとも以下の制御状態１Ａ，１Ｂ，２を含む。
（制御状態１Ａ）ボイルオフガスの供給量＝推進エンジンの消費量Ｘ１＋ガス処理装置の消費量Ｙ１、回収量Ｚ１＝０
（制御状態１Ｂ）ボイルオフガスの供給量＝推進エンジンの消費量Ｘ２（＜Ｘ１）＋ガス処理装置の消費量Ｙ２＋回収量Ｚ２（＞０）
（制御状態２）ボイルオフガスの供給量＝推進エンジンの消費量Ｘ３（＜Ｘ２）＋ガス処理装置の消費量Ｙ３（＞Ｙ２）＋回収量Ｚ３（＜Ｚ２）、推進エンジンの消費量Ｘ３＝０
の状態を含む。
制御状態１Ａ、制御状態１Ｂ、及び制御状態２は、いずれも加圧機構３０のボイルオフガスの供給量が、推進エンジン５０の消費量とガス処理装置７０の消費量と液化タンク２０への回収量の合計量に一致している制御状態（定常状態）である。なお、制御状態１Ａと制御状態１Ｂは、総称して説明するとき、制御状態１という。
【００５１】
上記制御状態１Ａは、ボイルオフガスの供給量が、推進エンジン４０のボイルオフガスの消費量Ｘ１とガス処理装置７０のボイルオフガスの消費量Ｙ１の合計量とが一致するので、液化装置５０にボイルオフガスが流入しないように制御バルブ５５ａ，５７ａ，５８ａは閉じた、すなわち、回収量Ｚ１を０とする制御状態を表す。
【００５２】
上記制御状態１Ｂは、ボイルオフガスの供給量が、推進エンジン４０のボイルオフガスの消費量Ｘ２とガス処理装置７０のボイルオフガスの消費量Ｙ２の合計量に比べて多く、その差分をタンク２０に回収する、すなわち、ボイルオフガスの液化により生成された液化ガスをタンク２０に回収するように、制御バルブ５５ａを開けた制御状態を表す。この制御状態では、液化ガスの他に、膨張バルブ５４による機能で液化されなかったボイルオフガスが気液分離器６６に流れ込むが、この時、回収制御バルブ５８ａを開けて液化ガスをタンク２０に向けて流すとともに、合流制御バルブ５７ａを開けてボイルオフガスを、タンク２０内の液化ガスから気化し主配管３１を流れる加圧前の新鮮なボイルオフガスに合流させる。この制御状態１Ｂでは、タンク２０のボイルオフガスの圧力が予め定めた範囲に位置するように、ガス処理装置７０の消費量Ｙ２は調整される、すなわち、ガス処理制御バルブ７１ａの開度が調整される。
このように、制御状態１Ｂは、加圧機構３０のボイルオフガスの供給量が、推進エンジン４０の消費量Ｘ２とガス処理装置７０の消費量Ｙ２の合計量よりも多く、この差分をタンク２０に回収する液化ガスの回収量Ｚ２とすることにより、定常状態となっている。
【００５３】
この制御状態１Ｂでは、ボイルオフガスのうち、ボイルオフガスから液化した液化ガスをタンク２０に回収しながら、液化しなかったボイルオフガスが加圧機構３０及び液化装置５０内を循環するので、制御状態１Ｂを長い時間継続すると、加圧機構３０で加圧されるボイルオフガスの組成比率は時間とともに変化する。すなわち、タンク２０から引き出される主配管３１を流れる加圧前の新鮮なボイルオフガスに合流制御バルブ５７ａを通じて液化装置５０から合流するボイルオフガスは、液化装置５０で液化ガスから分離された液化されなかったボイルオフガスであり、このボイルオフガスの低沸点の成分の比率は、タンク２０内のボイルオフガスに比べて高い。このため、加圧されるボイルオフガスの組成比率は時間とともに変化する。すなわち、液化ガスの主成分に比べて沸点の低い成分の、ボイルオフガスにおける組成比率は増加する。タンク２０の液化ガスが天然ガスの場合、主成分はメタン、エタン等であるが、天然ガスには、沸点がメタンやエタンに比べて低い窒素が微量混入している。一方、液化装置５０を通過したボイルオフガスにおける窒素成分の比率は増加する。例えば液化天然ガスに１％の窒素が混入している場合でも、液化装置５０を通過したボイルオフガスの窒素割合は、制御状態１Ｂを長時間維持すると、１０％以上に増加する。窒素の比率が増加するに従い、回収制御バルブ５８ａを通じてタンク２０へ回収される液化ガスは減少し、さらに、加圧機構３０におけるガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅによるボイルオフガスの圧力は後述するように上昇する。その結果、調整バルブ３４ａ，３４ｃの開度の調整によりバイパス管３３ａ，３３ｃを流れるボイルオフガスの量は徐々に増加し、最終的に加圧機構３０によるボイルオフガスの送出量の制御は困難になる。
【００５４】
図２は、ガスコンプレッサによる圧縮処理で受けるボイルオフガスの圧力と体積の関係の一例を示す図である。液化ガスのボイルオフガスのうち、沸点の低い成分を含まない主成分のみのボイルオフガスは、体積Ｖ１から体積Ｖ２に圧縮される場合、経路Ａに従がって、圧力Ｐ１から圧力Ｐ２に上昇する。これに対して、沸点の低い成分を含むボイルオフガスは、同じ体積変化の圧縮処理を受けても、経路Ｂに従がって、圧力Ｐ１から圧力Ｐ３（Ｐ３＞Ｐ２）に上昇する。このため、沸点の低い成分を多く含むボイルオフガスによる同じ圧縮処理でガスコンプレッサが消費するエネルギは、沸点の低い成分を含まないボイルオフガスに比べて大きい。
このように同じ圧縮処理により加圧されたボイルオフガスの圧力の増加により、加圧機構３０によるボイルオフガスの送出量（質量）の制御（調整バルブ３４ａ，３４ｃ，３４ｅによるバイパス管３３ａ，３３ｃ，３３ｅを流れるボイルオフガスの量の、圧力に基づく制御）は難しくなる。
【００５５】
このため、本実施形態では、加圧機構３０、液化装置５０、及び主配管３１を循環する主成分に比べて沸点の低い成分の比率が高くなったボイルオフガスを、ガス処理装置７０で集中的に消費させることにより、タンク２０の液化ガスから気化した新鮮なボイルオフガスと置換させる。この置換を行うのが、制御状態２である。このため、制御状態２は一時的に、あるいは間欠的に実施される。
したがって、制御状態２を達成するには、制御状態１Ｂに比べてガス処理装置７０のボイルオフガスの消費量を増大させる。
【００５６】
制御状態２は、推進エンジン４０が停止して推進エンジン４０によるボイルオフガスの消費量Ｘ３＝０（推進エンジン４０へのボイルオフガスの供給量が０）であり、ガス処理装置７０の消費量Ｙ３（＞Ｙ２）と液化ガスのタンク２０への回収量Ｚ３の合計量が、ボイルオフガスの供給量に一致する。このとき、ガス処理装置７０の消費量Ｙ３は、制御状態１Ｂの消費量Ｙ２より多い量に制御され、液化ガスのタンク２０への回収量Ｚ３は、制御状態１Ｂの回収量Ｚ２より少ない量に制御された状態である。具体的には、加圧機構３０及び液化装置５０内の組成比率が変化したボイルオフガスを、ガス配管５７を通して、主配管３１を流れる、タンク２０内の液化ガスから気化した新鮮なボイルオフガスに合流させて、ガス処理装置７０で消費させる制御状態である。このため、ガス処理装置７０の消費量Ｚ３は、制御状態１Ｂにおけるガス処理装置７０の消費量Ｚ２に比べて多い。したがって、制御装置６０は、ガス処理制御バルブ７１ａの開度を制御状態１に比べて大きくすることにより、制御状態２を実現する。このとき、ガス処理装置７０で消費させるボイルオフガスの量の増加に伴って、ボイルオフガスが液化装置５０に流れる量を少なくするために制御バルブ５５ａの開度を小さくする。
【００５７】
液化装置５０は、ボイルオフガスのうち液化されること無くガスを維持したボイルオフガスを、タンク２０から流れ出るボイルオフガスの流れに合流させる量を制御する合流制御バルブ５７ａを備えるので、制御状態２を実現することができる。
【００５８】
このとき、制御状態２における合流制御バルブ５７ａの開度を、回収制御バルブ５８ａの開度と同様に、制御状態１（例えば、制御状態１Ｂ）に比べて小さくすることで、気液分離器５６内の液化ガスとボイルオフガスの比率を適度に保つことができ、安定した気液分離を実現することができる点で好ましい。
以上説明したように、制御装置６０は、制御状態１と制御状態２の間でボイルオフガスの流れを切り替えるように構成される。
制御状態１は、ガス処理制御バルブ７１ａの開度を制御することで、推進エンジン４０とガス処理装置７０によるボイルオフガスの消費量と液化したボイルオフガスのタンク２０への回収量の合計量と、加圧機構３０で送出されたボイルオフガスの供給量とを一致させる制御状態である。制御状態２は、推進エンジン４０へのボイルオフガスの供給を停止し、ガス処理制御バルブ７１ａの開度を制御状態１におけるガス処理制御バルブ７１ａの開度に比べて大きくし、かつ、回収制御バルブ５８ａの開度を制御状態１における回収制御バルブ５８ａの開度に比べて小さくした制御状態である。このため、ボイルオフガスの組成比率が変化したことを判定した場合、加圧機構３０及び液化装置５０内のボイルオフガスを集中的にガス処理装置７０で消費するようにできる。したがって、ボイルオフガスの液化装置の使用によってボイルオフガスの組成比率が変化するような使用条件を含む場合でも、推進エンジン４０のボイルオフガスの再使用開始時、所定の圧力に加圧したボイスオフガスを安定して推進エンジン４０に供給することができる。
【００５９】
この場合、上述したように、制御状態１は、合流制御バルブ５７ａが閉じた制御状態１Ａ（静定状態１）と、合流制御バルブ５７ａが開いた制御状態１Ｂ（静定状態２）とを含む。制御装置６０は、制御状態２を実現するのに、制御状態１Ｂ（静定状態２）から制御状態２に切り替える制御を行うことが好ましい。制御状態１Ｂでは、液化装置５０から主配管３１に合流するボイルオフガスにおいて、沸点の低い成分の比率が時間とともに増加する。このため、制御状態１Ｂから制御状態２に移行することにより、沸点の低い成分の比率が高くなった加圧機構３０及び液化装置５０内のボイルオフガスをガス処理装置７０で消費することができる。これにより、加圧機構３０及び液化装置５０内のボイルオフガスを、沸点の低い成分の比率が低い（タンク２０内の液化ガスから気化し、液化装置５０を未通過の）新鮮なボイルオフガスに容易に置換することができる。制御状態２は、沸点の低い成分の比率が高くなった加圧機構３０及び液化装置５０内のボイルオフガスをガス処理装置７０で消費させればよいので、ガス処理装置７０（及び推進エンジン４０）で消費される単位時間当たりのボイルオフガスの量と、加圧機構３０及び液化装置５０内に溜まっているボイルオフガスの量の情報と、タンク２０内の液化ガスから気化した新鮮なボイルオフガスの量とこの新鮮なボイルオフガスにガス配管５７を通じて合流するボイルオフガスの量の比率の情報と、に基づいて、制御状態２の継続時間を定めるとよい。加圧機構３０及び液化装置５０内に溜まっているボイルオフガスの量の情報は、例えば、加圧機構３０及び液化装置５０内のボイルオフガス及び液化ガスが占有する体積に密度を掛け算した総重量として得られる。
【００６０】
なお、ボイルオフガスの組成比率の変化は、例えば、定期的にボイルオフガスの組成比率を計測装置で計測して判定してもよく、また、上述したボイルオフガスの組成比率の変化によって変化する図２に示す圧縮特性の情報を用いて判定してもよく、本実施形態では特に判定方法については制限されない。
【００６１】
以下、制御状態１Ａから制御状態１Ｂへの移行、及び制御状態１Ｂから制御状態２への移行に関するボイルオフガスの流れ、制御バルブの状態の変化を表を用いて説明する。各制御状態間の移行状態では、ボイルオフガスの供給量と、推進エンジンの消費量とガス処理装置の消費量と液化ガスの回収量の合計量は、必ずしも一致しない非平衡状態になっている。表１には、各流量の変化と制御バルブの開度の変化の一例を示している。表中、「⇒」は、状態の移行を示し、「↑」は、状態が「⇒」の方向に進むに連れて、流量が多くなるあるいは制御バルブの開度が大きくなることを示し、「↓」は、状態が「⇒」の方向に進むに連れて、流量が少なくなるあるいは制御バルブの開度が小さくなることを示す。表中の「〜→」は、状態の移行中、開度が微小に変動するが、最終的に大きな変化せず、略維持されることを意味する。また、表中の流量は、単位時間当たりの流量を示し、タンク２０から生成されるボイルオフガスの生成量を１００として指数化している。表１，２Ａ，２Ｂでは、制御状態１Ａから制御状態１Ｂへの移行、制御状態１Ｂから制御状態２への移行を表しているが、制御状態２から制御状態１Ｂへの移行、制御状態１Ｂから制御状態１Ａへの移行は、表１，２Ａ，２Ｂに表す各状態から逆行すればよい。
【００６２】
【表１】
2018066272.tif 000003
【００６３】
【表２Ａ】
2018066272.tif 000004
【００６４】
【表２Ｂ】
2018066272.tif 000005
【００６５】
このように、本実施形態では、各制御バルブの開度を制御することにより、制御状態１Ａ，１Ｂ，２を実現することができる。
【００６６】
本実施形態では、図３に示すように、加圧機構３０で加圧されるボイルオフガスの組成比率の変化の有無を判定する判定装置８０を備え、判定装置８０がボイルオフガスの組成比率の変化を判定したとき、この判定結果を制御装置６０に送り、制御装置６０は、制御状態１Ｂから制御状態２に切り替えるように各制御バルブの開度を制御することが好ましい。図３は、燃料ガス供給システム１０の好ましい変形例の一例を示す図である。
【００６７】
判定装置８０は、例えば、制御状態１において、調整バルブ３４ａ，３４ｃ，３４ｅの開度の情報、例えば開度を制御する制御信号の値に基づいてボイルオフガスの組成比率の変化を判定することが好ましい。この判定は、図２に示す圧縮特性、すなわち同じ体積の圧縮でも組成比率が変化すると圧縮後の圧力が変化するボイルオフガスの圧縮特性の変化を利用したものである。この場合、判定装置８０は、開度の情報、例えば開度の制御信号の値が時間の経過とともに変化して所定範囲を外れるとき、ボイルオフガスの組成比率が変化したと判定することが、高い判定精度を実現する点から好ましい。ボイルオフガスにおける沸点の低い成分の比率が増加すると、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅで加圧されるボイルオフガスの圧力は、図２に示したように上昇するので、加圧機構３０から送出するボイルオフガスの圧力を所定の範囲内に維持するには、調整バルブ３４ａ，３４ｃ，３４ｅの開度を大きくして、バイパス管３３ａ，３３ｃ，３３ｅに流れるボイルオフガスの量を多くしなければならない。このため、判定装置８０は、定常状態である制御状態１における調整バルブ３４ａ，３４ｃ，３４ｅの開度の情報に基づいてボイルオフガスの組成比率の変化を判定することができる。
【００６８】
判定装置８０は、例えば、ボイルオフガスを加圧するために加圧装置が制御状態１において消費する単位時間当たりの消費エネルギに基づいてボイルオフガスの組成比率の変化を判定することも好ましい。この判定も、図２に示す、同じ体積の圧縮でも組成比率が変化すると圧縮後の圧力が変化するボイルオフガスの圧縮特性の変化を利用したものである。この場合、判定装置８０は、消費エネルギが時間の経過とともに変化して所定範囲を外れるとき、ボイルオフガスの組成比率が変化したと判定することも、高い判定精度を実現する点から好ましい。ボイルオフガスにおける沸点の低い成分の比率が増加すると、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅで圧縮されるボイルオフガスの圧力は上昇するので、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅの駆動のための消費エネルギは上昇する。このため、判定装置８０は、定常状態である制御状態１におけるガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅの駆動のための消費エネルギに基づいてボイルオフガスの組成比率の変化を判定することができる。
【００６９】
＜実施形態２＞
図４は、実施形態２の燃料ガス供給システム１０の他の構成の一例を示す図である。
図４に示す燃料供給システムは、液化装置５０とガス処理装置７０の構成の一部が異なっている。これ以外の構成は同じであるので、図１に示す燃料ガス供給システム１０の各部分と同じ符号を付して、その構成と機能についての説明は省略する。なお、図４では、煩雑さ回避のために、圧力計５７ｂ、選択器５７ｃ、及び接点５７ｄの図示は省略されている。
【００７０】
図４に示す液化装置５０は、ボイルオフガスのうち液化されること無くガスを維持したボイルオフガスをガス処理装置７０に向けて流すように、ガス処理装置７０に接続する分岐配管３９に接続する配管５９を備える。これにより、液化装置５０で液化されなかったボイルオフガスを、加圧機構３０で加圧されることなく、ガス処理装置７０に素早く消費させることができる。配管５９は、気液分離器５６と分岐配管５９とを接続している。
ガス処理装置７０に接続される分岐配管３９には、制御バルブ７１ｃと圧力計７１ｄが設けられている。制御バルブ７１ｃは、ガス処理装置７０に向けて流れるボイルオフガスの量が過度にならないように、圧力計７１ｄで計測された計測圧力に基づいて開度を制御する。
この場合、液化装置５０の、分岐配管３９に接続する配管５９を流れるボイルオフガスを、加圧機構３０から液化装置５０に流れる液化前の高温のボイルオフガスと熱交換することにより昇温させる熱交換器５３ｂが配管５９に設けられていることが好ましい。これにより、液化装置５０の膨張バルブ５４で膨張することにより冷えたボイルオフガスをガス処理装置７０の消費に適した温度に昇温させることができる。
【００７１】
このような燃料ガス供給システム１０でも、実施形態１と同様に、制御装置６０は、制御状態１と制御状態２の間で制御状態を切り替えることができるので、ボイルオフガスの組成比率が変化したことを判定した場合、加圧機構３０及び液化装置５０内のボイルオフガスを集中的にガス処理装置７０で消費するようにできる。したがって、ボイルオフガスの液化装置の使用によってボイルオフガスの組成比率が変化するような使用条件を含む場合でも、推進エンジン４０のボイルオフガスの再使用開始時、所定の圧力に加圧したボイスオフガスを安定して推進エンジン４０に供給することができる。
【００７２】
このような燃料ガス供給システムでは、以下に示す燃料ガス供給方法を行うことができる。
すなわち、燃料ガス供給方法は、
（１）液化ガスを貯留するタンク２０から気化したボイルオフガスを推進エンジン４０に燃料ガスとして供給するために、加圧機構３０により液化ガスから気化したボイルオフガスを燃料ガスとして加圧（圧縮）し送出するステップと、
（２）加圧したボイルオフガスの一部を燃料としてガス処理装置７０で処理するステップと、
（３）加圧したボイルオフガスの一部を液化してタンク２０に回収させるステップと、
を含む。
このとき、
（４）制御装置６０により、制御状態１と制御状態２の間でボイルオフの流れを切り替える。
制御状態１は、ガス処理装置７０に流れるボイルオフガスの量を制御することで、推進エンジン４０及びガス処理装置７０によるボイルオフガスの消費量と液化したボイルオフガスのタンク２０への回収量の合計量と、送出されたボイルオフガスの供給量を一致させる制御状態である。
制御状態２は、推進エンジン４０へのボイルオフガスの供給を停止し、ガス処理装置７０によるボイルオフガスの消費量を制御状態１におけるガス処理装置７０によるボイルオフガスの消費量に比べて多くし、かつ、タンク２０へのボイルオフガス回収量を、制御状態１におけるタンク２０へのボイルオフガスの回収量に比べて少なくした制御状態である。
【００７３】
また、制御状態２において、ボイルオフガスのうち液化されること無くガスを維持したボイルオフガスを、タンク２０から流れ出るボイルオフガスの流れに合流させる量を、制御状態１に比べて少なくすることが、気液分離器５６内の液化ガスとボイルオフガスの比率を適度に保つことができ、安定した気液分離を実現することができる点で好ましい。
【００７４】
また、制御状態１は、ボイルオフガスのうち液化されること無くガスを維持したボイルオフガスを、タンク２０から流れ出るボイルオフガスの流れに合流させない制御状態１Ａ（静定状態１）と、ボイルオフガスのうち液化されること無くガスを維持したボイルオフガスを、タンク２０から流れ出るボイルオフガスの流れに合流させる制御状態１Ｂ（静定状態２）と、含む。このとき、制御装置６０は、制御状態２を、静定状態２から切り替えるように制御することが好ましい。
【００７５】
また、加圧機構３０で加圧されるボイルオフガスの組成比率の変化が生じた時、制御装置６０は、制御状態１から制御状態２に切り替えるように制御することが好ましい。
【００７６】
判定装置８０は、ボイルオフガスの組成比率の変化を、制御状態１において、調整バルブ３４ａ，３４ｃ，３４ｅの開度の情報、例えば開度を制御する制御信号の値に基づいて判定することが好ましい。このとき、判定装置８０は、開度が経過時間とともに変化して所定範囲を外れるとき、ボイルオフガスの組成比率が変化したと判定することが好ましい。
【００７７】
判定装置８０は、ボイルオフを加圧するために加圧機構３０のガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅが制御状態１（例えば、制御状態１Ｂ）において加圧のために消費する単位時間当たりの消費エネルギに基づいてボイルオフガスの組成比率の変化を判定することが好ましい。この場合、消費エネルギが経過時間とともに変化して所定範囲を外れるとき、判定装置８０は、ボイルオフガスの組成比率が変化したと判定することが好ましい。
【００７８】
以上、本発明の燃料ガス供給システム、燃料ガス供給方法、及び船舶について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００７９】
１０  燃料ガス供給システム
２０  タンク
３０  加圧機構
３１  主配管
３１ａ〜３１ｄ  逆止弁
３２ａ〜３２ｅ  ガスコンプレッサ
３３ａ，３３ｃ，３３ｅ  バイパス管
３４ａ，３４ｃ，３４ｅ，５５ａ  調整バルブ
３５ａ〜３５ｅ  吸引スナッバ
３６ａ〜３６ｅ  吐出スナッバ
３７ａ〜３７ｅ  熱交換器
３８ａ，３８ｃ，３８ｅ，６５ａ，６５ｂ  圧力計
３９  分岐配管
４０  推進エンジン
４２  回転計
４４  流量制御弁
５０  液化装置
５１  分岐配管
５３  熱交換器
５４  膨張バルブ
５５ａ  制御バルブ
５６  気液分離器
５６ａ，７１ｄ  圧力計
５６ｂ  液面レベル計
５７  ガス配管
５７ａ  合流制御バルブ
５７ｂ  圧力計
５７ｄ、７１ｂ  接点
５８  液化ガス配管
５８ａ  回収制御バルブ
６０  制御装置
６２  エンジンコントロールユニット
７０  ガス処理装置
７１ａ  ガス処理制御バルブ
７１ｃ  制御バルブ
８０  判定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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