(57)【要約】【課題】ガス燃料機関を搭載した船舶の燃料ガス供給システムであって、重質成分を殆ど含まない良質な燃料ガスを安定して且つ省エネルギーで供給できるシステムを提供する。【解決手段】液化燃料ガス蒸発促進装置４は、液化燃料ガスを加熱する加熱器４２、液化燃料ガスが貯蔵されたタンク１内の液化燃料ガスを加熱器４２へ送る取出配管４１、液化燃料ガスを加熱器４２へ圧送するポンプ４３、加熱器４２で温められた液化燃料ガスを液体のままタンク１内の液化燃料ガス液層中へ送る戻し配管４４を備えている。燃料ガス供給システム１０は、タンク１と、上記液化燃料ガス蒸発促進装置４と、タンク１内の液化燃料ガスから発生した蒸発ガスをガス燃料機関２へ送るための燃料ガス供給配管９とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクに貯蔵された液化燃料ガスの蒸発を促進するための液化燃料ガス蒸発促進装置であって、
前記液化燃料ガスを加熱する加熱器と、
前記タンク内の前記液化燃料ガスを前記加熱器へ圧送するポンプと、
前記液化燃料ガスを前記ポンプから前記加熱器へ送るための取出配管と、
前記加熱器で温められた前記液化燃料ガスを液体のまま前記タンク内へ送るための戻し配管とを備えた、液化燃料ガス蒸発促進装置。
【請求項２】
前記加熱器が、大気から前記液化燃料ガスへ熱を移動させる熱交換器である、請求項１に記載の液化燃料ガス蒸発促進装置。
【請求項３】
前記加熱器は、前記液化燃料ガスが通過する少なくとも１つの加熱管を備えており、前記加熱管は周囲が大気に曝された裸配管である、請求項２に記載の液化燃料ガス蒸発促進装置。
【請求項４】
前記加熱管が管長方向に複数の加熱領域を有し、前記加熱器に前記液化燃料ガスが通過する前記加熱領域の数を選択可能な液化燃料ガス流路が形成されている、請求項３に記載の液化燃料ガス蒸発促進装置。
【請求項５】
前記加熱器が複数の前記加熱管を有し、前記加熱器に前記液化燃料ガスが通過する前記加熱管の数を選択可能な液化燃料ガス流路が形成されている、請求項３に記載の液化燃料ガス蒸発促進装置。
【請求項６】
前記ポンプが、前記戻し配管内の前記液化燃料ガスが気化しないように前記液化燃料ガスを加圧する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の液化燃料ガス蒸発促進装置。
【請求項７】
前記戻し配管の終端部が、前記タンクの底部に位置している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の液化燃料ガス蒸発促進装置。
【請求項８】
前記加熱器が、前記加熱管の表面に散水する散水装置を備えている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の液化燃料ガス蒸発促進装置。
【請求項９】
船舶に搭載されたガス燃料機関へ燃料ガスを供給する船舶用燃料ガス供給システムであって、
液化燃料ガスが貯蔵されたタンクと、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の液化燃料ガス蒸発促進装置と、
前記タンク内の液化燃料ガスから発生した蒸発ガスを前記ガス燃料機関へ送るための燃料ガス供給配管とを備えた、船舶用燃料ガス供給システム。
【請求項１０】
前記加熱管が、前記船舶の船長方向に延びる配管である、請求項９に記載の船舶用燃料ガス供給システム。
【請求項１１】
前記船舶が、前記タンク内の前記液化燃料ガスを取り出して当該タンク内の上部から噴出するためのスプレーラインと、前記スプレーラインへ前記液化燃料ガスを圧送するスプレーポンプとを備えた船舶であって、
前記取出配管及び前記戻し配管として前記スプレーラインを用い、前記ポンプとして前記スプレーポンプを用いた、請求項９又は１０に記載の船舶用燃料ガス供給システム。
【請求項１２】
前記船舶が、前記タンク内を昇圧するために使用される圧力ビルドアップラインを備えた船舶であって、
前記加熱器として前記圧力ビルドアップラインを用いた、請求項９又は１０に記載の船舶用燃料ガス供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶に搭載されたタンクに貯蔵された液化燃料ガスの蒸発を促進する液化燃料ガス蒸発促進装置、及び、船舶に搭載されたガス燃料機関に燃料ガスを供給するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＮＧ運搬船等、液化燃料ガス運搬船及び液化燃料ガスを燃料として使用する船舶では、航海中に、タンク内に貯蔵されている液化燃料ガス、例えばＬＮＧ（Liquefied Natural Gas；液化天然ガス）の一部が自然蒸発してＮＢＯＧ（Natural Boil-off Gas；自然蒸発ガス）が発生する。発生したＮＢＯＧは、ＬＮＧ運搬船では主機のタービンを回すボイラや発電用エンジンなどの機関の燃料として使用されてきた。近年では、ＬＮＧなどのガス燃料を使用する船舶用ガス焚きエンジンが開発されている。この明細書及び請求の範囲において、上記のタービン・ボイラプラント、発電機用エンジン、及びガス焚きエンジンを総称して、ガス燃料機関という。
【０００３】
ガス燃料機関には、燃料ガスのみを燃料とするガス機関と燃料ガスと重油等の燃料油のいずれをも燃料とする二元燃料機関とがある。このガス燃料機関では、加圧された燃料ガスが燃料として使用される。また、ガス燃料機関には、燃料ガスを１５〜３０ＭＰａ程度の高圧でシリンダ内に直接に噴射して着火・燃焼する２サイクルエンジンと、燃料ガスを０．５ＭＰａ程度でシリンダ内に吸入して圧縮した上で着火・燃焼する４サイクルエンジンとがある。
【０００４】
ガス燃料機関がＬＮＧ運搬船及びＬＮＧを燃料として使用する船舶に搭載される場合、カーゴタンク又は燃料タンクで自然発生したＮＢＯＧの量では、ガス燃料機関が必要とする燃料ガス量を賄いきれない場合もある。その場合には、タンク内のＬＮＧを気化器で強制的に気化したＦＢＯＧ（Forced Boil-off Gas；強制蒸発ガス）で不足の燃料ガスが補填される。
【０００５】
しかし、ＮＢＯＧとＦＢＯＧは成分が異なる。ＮＢＯＧは、ＬＮＧ中の沸点の低い成分であるメタンを主成分とし、残余成分は不純物としての窒素である。一方、ＦＢＯＧは、ＬＮＧ組成と同一成分であり、一般的にメタン及び窒素に加え、エタンやプロパンといった炭素数の多い重質成分を多く含んでいる。ガス焚きエンジンの特に４サイクルエンジンでは、燃料ガスの重質成分の含有率が増えると燃料ガスを吸入した後の圧縮工程でノッキングが誘発されるので、出力を下げて運転せざるを得ない場合がある。また、ＮＢＯＧとＦＢＯＧを混合して使用する場合は、その混合比により、複雑な出力調整が必要となる。また、船舶の運航面でも、その海域によって、頻繁な出力調整が要求されることもある。それに合わせるように追加燃料としてのＦＢＯＧをその都度過不足なく供給するのは容易ではない。このような課題を解決するために、特許文献１では、重質成分を殆ど含まない燃料ガスをガス焚きエンジンへ供給するシステムが提案されている。
【０００６】
図６は、先行技術である特許文献１に記載されたＬＮＧ運搬船用エンジンへの燃料ガス供給システムの一部分の概略構成を示した図である。図６に示されるように、特許文献１の燃料ガス供給システム１１０は、タンク１１から配管１４１を通じて取り出したＬＮＧを気化器１４０で強制的に気化してＦＢＯＧを生成し、生成したＦＢＯＧを配管１４４を通じてタンク１１へ送り、ＦＢＯＧをタンク１１の底部からＬＮＧ液層中に導入するように構成されている。タンク１１内のＬＮＧ液層中へ導入されたＦＢＯＧは、ＬＮＧ液層中を上昇するうちにＬＮＧに溶け込んで再液化する。ここで、ＦＢＯＧが気化器１４０で得た熱エネルギーがタンク１１内のＬＮＧに吸収される。この熱エネルギーによりタンク１１内のＬＮＧの蒸発が促進され、メタン比率の高いＮＢＯＧの生成が促進される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−６３８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
船舶に搭載されるＬＮＧ気化器は、ボイラで生成された蒸気との熱交換によりＬＮＧを気化させる熱交換器が一般的である。このようなＬＮＧ気化器は、出力範囲外の低出力のみを得ることが難しい。例えば、必要なＦＢＯＧ量（出力）に対応するＬＮＧ量が気化器の定格容量の１０％を下回る場合、そのＬＮＧ量のみを気化することが難しく、ＬＮＧを過剰に気化させるので余分な熱エネルギーがタンク内に供給される。このように、特許文献１に記載された先行技術の燃料ガス供給システムは、主に省エネルギーの観点で改良の余地が残されている。
【０００９】
上記に鑑み、本発明は、船舶に搭載されたタンクに貯蔵された液化燃料ガスの蒸発を促進するための液化燃料ガス蒸発促進装置であって、液化燃料ガスの蒸発量の増加を省エネルギーで実現するものを提供することを目的とする。また、本発明は、ガス燃料機関を搭載した船舶の燃料ガス供給システムであって、重質成分を殆ど含まない良質な燃料ガスを安定して且つ省エネルギーで供給できる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】
【００１０】
本発明は、タンクに貯蔵された液化燃料ガスの蒸発を促進するための液化燃料ガス蒸発促進装置であって、
前記液化燃料ガスを加熱する加熱器と、
前記タンク内の前記液化燃料ガスを前記加熱器へ圧送するポンプと、
前記液化燃料ガスを前記ポンプから前記加熱器へ送るための取出配管と、
前記加熱器で温められた前記液化燃料ガスを液体のまま前記タンク内へ送るための戻し配管とを備えたものである。
【００１１】
上記構成の液化燃料ガス蒸発促進装置では、加熱器で温められた液化燃料ガスがタンク内へ戻されることによって、タンク内の液化燃料ガスに熱エネルギーが与えられる。この熱エネルギーによって、タンク内の液化燃料ガスの自然蒸発が促進され、ＮＢＯＧの生成量を増加させることができる。このＮＢＯＧは、重質成分を殆ど含まない良質な燃料ガスである。そして、加熱器で液化燃料ガスを温めるだけで気化させないので、液化燃料ガスを気化させる場合と比較して、液化燃料ガスを加熱するために必要とされるエネルギーを少なくすることができる。さらに、加熱器では液化燃料ガスを気化させないので、気化器が有する低出力時の制御困難性に起因する最低出力範囲の制限から解放される。つまり、加熱器では気化器の出力範囲と比較して低い出力が可能であるので、タンクへの余分な熱エネルギーの供給を抑制することができる。
【００１２】
上記液化燃料ガス蒸発促進装置において、前記加熱器が、大気から前記液化燃料ガスへ熱を移動させる熱交換器であることが望ましい。ここで、前記加熱器が、前記液化燃料ガスが通過する少なくとも１つの加熱管を備えており、前記加熱管は周囲が大気に曝された裸配管であることが望ましい。
【００１３】
上記構成によれば、液化燃料ガスの加熱媒体が大気であるので、加熱媒体を加熱するためのエネルギーを削減することができる。そして、加熱管として裸配管を使用することで、加熱器の構造を簡易とすることができる。
【００１４】
上記液化燃料ガス蒸発促進装置において、前記加熱管が管長方向に複数の加熱領域を有し、前記加熱器に前記液化燃料ガスが通過する前記加熱領域の数を選択可能な液化燃料ガス流路が形成されていることが望ましい。或いは、前記加熱器が複数の前記加熱管を有し、前記加熱器に前記液化燃料ガスが通過する前記加熱管の数を選択可能な液化燃料ガス流路が形成されていることが望ましい。
【００１５】
上記構成によれば、加熱器による液化燃料ガスの加熱の程度、換言すれば、加熱器において液化燃料ガスに与えられる熱エネルギーを調整することが可能となる。
【００１６】
上記液化燃料ガス蒸発促進装置において、前記ポンプが、前記戻し配管内の前記液化燃料ガスが気化しないように前記液化燃料ガスを加圧することが望ましい。
【００１７】
上記液化燃料ガス蒸発促進装置において、前記戻し配管の終端部が前記タンクの底部に位置していてもよい。
【００１８】
上記構成によれば、タンク内の液化燃料ガス貯蔵量が少なくなっても、温められた液化燃料ガスを液化燃料ガス液層中へ送ることができる。
【００１９】
上記液化燃料ガス蒸発促進装置において、前記加熱器が、前記加熱管の表面に散水する散水装置を備えていてもよい。
【００２０】
加熱管の表面には大気中の湿気により霜が付着して、熱交換が抑制される場合もある。そこで、上記散水装置で予め配管表面に散水し、加熱管の周囲を氷結させることで、加熱管のへの霜の付着を抑え当該加熱管での熱交換を促進することができる。
【００２１】
本発明は、船舶に搭載されたガス燃料機関へ燃料ガスを供給する船舶用燃料ガス供給システムであって、
液化燃料ガスが貯蔵されたタンクと、
前記液化燃料ガス蒸発促進装置と、
前記タンク内の液化燃料ガスから発生した蒸発ガスを前記ガス燃料機関へ送るための燃料ガス供給配管とを備えたものである。
【００２２】
上記構成の船舶用燃料ガス供給システムでは、加熱器で温められた液化燃料ガスがタンク内へ戻されることによって、タンク内の液化燃料ガスに熱エネルギーが与えられる。この熱エネルギーによって、タンク内の液化燃料ガスの自然蒸発が促進され、ＮＢＯＧの生成量を増加させることができる。上記の通り、タンクにおいてＮＢＯＧの生成が促進されるので、重質成分を殆ど含まない良質な燃料ガスを安定してガス燃料機関へ供給することができる。そして、加熱器で液化燃料ガスを温めるだけで気化させないので、液化燃料ガスを気化させる場合と比較して、液化燃料ガスを加熱するために必要とされるエネルギーを少なくすることができる。さらに、加熱器では液化燃料ガスを気化させないので、気化器が有する低出力時の制御困難性に起因する最低出力範囲の制限から解放される。つまり、加熱器では気化器の出力範囲と比較して低い出力が可能であるので、タンクへの余分な熱エネルギーの供給を抑制することができる。また、大きな熱容量を有するタンク内の液化燃料ガス全体に熱エネルギーを加えるので、大きなバッファー効果が得られ、運航面での頻繁な出力調整に対応してＮＢＯＧを供給しても、タンク内の圧力変動は小さいため、頻繁に加熱器出力を調整する必要はない。
【００２３】
上記船舶用燃料ガス供給システムにおいて、前記加熱管が、前記船舶の船長方向に延びる配管であってよい。
【００２４】
上記構成によれば、船舶の船長方向の長さを利用することにより、液化燃料ガスの加熱のために必要な入熱を得る熱交換面積を備えるように加熱管を配置することが容易となる。
【００２５】
上記船舶用燃料ガス供給システムにおいて、前記船舶が、前記タンク内の前記液化燃料ガスを取り出して当該タンク内の上部から噴出するためのスプレーラインと、前記スプレーラインへ前記液化燃料ガスを圧送するスプレーポンプとを備えた船舶であって、前記取出配管及び前記戻し配管として前記スプレーラインを用い、前記ポンプとして前記スプレーポンプを用いてもよい。
【００２６】
また、上記船舶用燃料ガス供給システムにおいて、前記船舶が、前記タンク内を昇圧するために使用される圧力ビルドアップラインを備えた船舶であって、前記加熱器として前記圧力ビルドアップラインを用いてもよい。
【００２７】
上記構成によれば、現在の液化燃料ガス運搬船等で装備される設備を利用して、本発明のシステムを構築することが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、液化燃料ガスが貯蔵されたタンク内における、液化燃料ガスの蒸発を省エネルギーで促進することができる。そして、重質成分を殆ど含まない良質な燃料ガスをガス燃料機関等へ安定して且つ省エネルギーで供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る船舶用ガス燃料機関への燃料ガス供給システムの全体的な概略構成を示す図である。
【図２】加熱器の概略構成を示す図である。
【図３】液化燃料ガス運搬船に設けられた加熱管を示す図である。
【図４】液化燃料ガス運搬船以外の一般の船舶に設けられた加熱管を示す図である。
【図５】加熱器の変形例を示す図である。
【図６】先行技術のＬＮＧ運搬船用ガス焚きエンジンへの燃料ガス供給システムの一部分の概略構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１では、本発明をカーゴタンクを備えたＬＮＧ運搬船に適用した一実施形態が示されている。本実施形態に係る船舶用ガス燃料機関への燃料ガス供給システム１０は、タンク１としてのカーゴタンク内で自然発生するＮＢＯＧを、燃料ガスとしてガス燃料機関２へ供給するものである。また、本実施形態に係る液化燃料ガス蒸発促進装置（以下、単に「蒸発促進装置４」という）は、タンク１内に貯蔵された液化燃料ガスの蒸発を促進し、ＮＢＯＧの生成量を増加させるものである。
【００３１】
ガス燃料機関２は、ガス燃料を燃料として使用する機関である。ガス燃料機関２は、例えば、船舶の推進用主機として使用されるガス燃料機関、船舶の補機である発電用ガス燃料機関などであってよい。また、ガス燃料機関２は、ガス燃料のみを燃料として使用するガス燃料機関、及び、ガス燃料と重油燃料の両方を燃料として使用可能な二元燃料機関のいずれであってもよい。さらに、ガス燃料機関２は、２サイクルエンジン及び４サイクルエンジンのいずれであってもよい。
【００３２】
燃料ガス供給システム１０は、ＬＮＧが貯蔵されたタンク１と、蒸発促進装置４と、タンク１とガス燃料機関２とを接続する燃料ガス供給配管９と、燃料ガス供給配管９に設けられた圧縮機５とを備えている。なお、本実施形態に係る液化燃料ガスはＬＮＧであるが、液化燃料ガスは、ＬＮＧの他、ＬＰＧなどの液化された燃料ガスであってもよい。
【００３３】
タンク１は、内部のＬＮＧ温度を−１６０℃程度に保つための防熱処理が施された貯槽である。本実施形態のように船舶がＬＮＧ運搬船の場合、タンク１としてカーゴタンクが利用される。タンク１内では、貯蔵されているＬＮＧの一部が外部からの侵入熱などにより自然蒸発してＮＢＯＧとなり、このＮＢＯＧがタンク１の上部に溜まっている。
【００３４】
燃料ガス供給配管９により、タンク１で発生したＮＢＯＧを燃料ガスとしてガス燃料機関２へ送る燃料ガス供給流路が形成されている。燃料ガス供給配管９の基端は、ＮＢＯＧが溜まっているタンク１の上部に設けられている。タンク１内の圧力はタンク１の設計圧力や船舶の運航状態によって異なるが、タンク１内で発生したＮＢＯＧをガス燃料機関２の燃料ガスとして使用するためには、通常、ＮＢＯＧの昇圧が必要である。ＮＢＯＧを昇圧するために圧縮機５が設けられている。圧縮機５が稼働すると、タンク１のＮＢＯＧは、燃料ガス供給配管９へ吸入され、圧縮機５でガス燃料機関２が要求する圧力に昇圧されて、燃料ガスとしてガス燃料機関２へ供給される。なお、図示されないが、燃料ガス供給配管９にガス燃料機関２が要求する温度となるように燃料ガスの温度を調整するためのガスヒータ、燃料ガスの圧力変動を吸収するためのバッファタンクなどが設けられていてもよい。
【００３５】
蒸発促進装置４は、ＬＮＧを加熱する加熱器４２と、タンク１内のＬＮＧを加熱器４２へ送る取出配管４１と、ＬＮＧを加熱器へ圧送するポンプ４３と、加熱器４２で温められたＬＮＧを液体のままタンク１のＬＮＧ液層中へ送る戻し配管４４とを備えている。
【００３６】
加熱器４２では、ＬＮＧが気化しない程度まで加熱されて温められる。本実施形態に係る加熱器４２は、大気からＬＮＧへ熱を移動させる熱交換器である。なお、加熱器４２では、ＬＮＧを積極的に気化させることはしないが、ＬＮＧの一部が気化することは許容される。加熱器４２の具体的な構成は、後ほど詳述する。
【００３７】
タンク１内と加熱器４２は取出配管４１で接続されており、この取出配管４１によりタンク１から加熱器４２へＬＮＧを送る流路が形成されている。本実施形態においては、取出配管４１の始端部にポンプ４３が設けられている。ポンプ４３は、タンク１内のＬＮＧ貯蔵量が低下してもＬＮＧを加熱器４２へ送ることができるように、タンク１の底部に配置されている。ポンプ４３の稼働により、タンク１に貯蔵されたＬＮＧが加圧された状態で加熱器４２へ送られる。
【００３８】
加熱器４２とタンク１内とが戻し配管４４で接続されており、この戻し配管４４により加熱器４２で加熱されて温められたＬＮＧを液体のままタンク１のＬＮＧ液層中へ送る流路が形成されている。戻し配管４４内の温められたＬＮＧは、ポンプ４３によって気化しないように加圧されている。戻し配管４４の終端部は、バラスト航海中などにタンク１内のＬＮＧ貯蔵量が低下しても温められたＬＮＧをＬＮＧ液層中へ送ることができるように、タンク１の底部に位置している。温められたＬＮＧをタンク１の底部へ戻すことは、温められたＬＮＧの導入によりＬＮＧ液層の底部から上昇流が発生するので望ましい。但し、戻し配管４４の終端部は、タンク１の上部の気層中や、タンク１の上下中途部のＬＮＧ液層中に配置されていてもよい。
【００３９】
タンク１のＬＮＧ液層中へ導入された温められたＬＮＧは、タンク１内のＬＮＧと混合する。加熱器４２により温められたＬＮＧに与えられた熱エネルギーは、タンク１内のＬＮＧに吸収される。ＬＮＧに吸収された熱エネルギーは、ＬＮＧ中の沸点の低いメタンや窒素の蒸発を促進させる。これによってタンク１内でのＬＮＧの蒸発が促進され、タンク１でのＮＢＯＧの生成量を増加させることができる。また大きな熱容量を有するタンク内のＬＮＧ全体に熱エネルギーを加えるので、大きなバッファー効果が得られ、運航面での頻繁な出力調整に対応してＮＢＯＧを供給しても、タンク内の圧力変動は小さいため、頻繁に加熱器出力を調整する必要はない。
【００４０】
外部からの侵入熱及び上記の追加の熱により発生したＮＢＯＧはタンク１の上部に溜まる。このＮＢＯＧは、前述の通り、ガス燃料機関２へ燃料ガスとして送られたり、タンク１内を加圧するために用いられたりする。ＮＢＯＧは、ＬＮＧを気化器で気化して得られたＦＢＯＧとは異なり、沸点の低いメタンを主な成分とするガスである。つまり、ノッキングの原因となる重質成分を殆ど含まないので、ガス燃料機関２にとって理想的な成分の良質な燃料ガスである。このように、燃料ガス供給システム１０では、タンク１においてＮＢＯＧの生成が促進されるので、重質成分を殆ど含まない良質な燃料ガスを安定してガス燃料機関２へ供給することができる。
【００４１】
ここで、加熱器４２の具体的構造の一例を説明する。図２は、本実施形態に係る加熱器４２の概略構成を示す図である。図２に示された加熱器４２は、取出配管４１及び戻し配管４４のそれぞれと接続された供給ヘッダ３７と、供給ヘッダ３７と接続管３４によって接続された加熱管３１とを備えている。
【００４２】
本実施形態のようにタンク１がＬＮＧ運搬船のカーゴタンクである場合は、カーゴタンクに設けられたスプレーラインを取出配管４１及び戻し配管４４として利用し、カーゴタンクに設けられたスプレーポンプをポンプ４３として利用することができる。なお、スプレーラインは、カーゴタンク内のＬＮＧを取り出して当該カーゴタンク内の上部から噴出するための配管であり、スプレーポンプは、スプレーラインへＬＮＧを圧送するためのポンプである。また、船舶に圧力ビルドアップラインが設けられている場合は、この圧力ビルドアップラインを加熱管３１として利用することができる。圧力ビルドアップラインは、一部のＬＮＧ運搬船で揚げ荷用ポンプが故障した際に、代替措置として、カーゴタンク内を加圧して揚げ荷をするために利用される配管である。カーゴタンク内のＬＮＧがスプレーポンプにより図示されない気化器へ圧送され、気化器で気化されたＦＢＯＧが圧力ビルドアップラインを通じて加圧対象のカーゴタンクへ送られ、当該カーゴタンク内が加圧される。上記のように、船舶に既に装備されている設備を利用して、蒸発促進装置４を構築することも可能である。
【００４３】
加熱管３１は、防熱処理が施されておらず、周囲が外気に曝された、いわゆる、裸配管である。加熱管３１として裸配管を使用することで、加熱器４２の構造を簡易とすることができる。ＬＮＧが加熱管３１を通過するうちに、加熱管３１へ外部から侵入する熱がＬＮＧに移動する。言い換えれば、ＬＮＧは加熱管３１を通過するうちに大気と熱交換することによって加熱される。このように、加熱器４２は、加熱媒体が大気であり、大気の熱をＬＮＧへ与えるものである。よって、加熱器４２でＬＮＧを加熱するために別途投入されるエネルギーが不要である。
【００４４】
加熱管３１は、ＬＮＧを加熱するために必要な入熱を大気から得るために、船舶の長大な形状を利用してより大きな熱交換面積を確保できるように設計されている。このような加熱管３１は、船舶の船長方向の長さを利用することにより、実現が容易となる。図３は、ＬＮＧ運搬船１００に設けられた加熱管３１の一例を示している。このＬＮＧ運搬船１００には、船長方向に並べられた複数のカーゴタンク（タンク１）に跨って、船長方向に延びる少なくとも１つの加熱管３１が設けられている。また、図４は、一般的な船舶１０１に設けられた加熱管３１の一例を示している。この船舶１０１には、加熱管３１が複数並設されている。
【００４５】
船舶の長大な形状を利用した加熱管３１の一例として、長さが50ｍの100Ａ配管（外径が約114mmの配管）を加熱管３１として用いた場合、大気が常温であり、船舶の船速が18kts（風速9ｍ／sec）であり、加熱管３１の外周面に20mm厚さの氷が付着しているとすると、加熱管３１内のＬＮＧはおよそ100000kcal／ｈの熱エネルギーを得ることができる。これは、およそ820kg／ｈのＮＢＯＧを発生させるエネルギーに相当する。また、別の例として、長さが50ｍの50Ａ配管（外径が約60mmの配管）を加熱管３１として用いた場合、大気が常温であり、船舶の船速が18kts（風速9ｍ／sec）であり、加熱管３１の外周面に20mm厚さの氷が付着しているとすると、加熱管３１内のＬＮＧはおよそ74000kcal／ｈの熱エネルギーを得ることができる。これは、およそ610kg／ｈのＮＢＯＧを発生させるエネルギーに相当する。
【００４６】
加熱器４２におけるＬＮＧの加熱の程度、即ち、加熱器４２でＬＮＧに与えられる熱エネルギーの量は、ＬＮＧが通過する加熱管３１の長さによって調整される。このために、加熱管３１は、管長方向に複数の加熱領域３１ａを有している。複数の加熱領域３１ａは、少なくとも１つの開閉弁３２によって加熱管３１を区切ることによって形成されている。接続管３４は各加熱領域３１ａにつき少なくとも１つ設けられている。本実施形態に係る加熱管３１は３つの加熱領域３１ａを有し、最上流の加熱領域３１ａに２本の接続管３４が設けられ、それより下流側の加熱領域３１ａの各々に１本の接続管３４が設けられている。更に、接続管３４と供給ヘッダ３７の適宜位置には、開閉弁３５，３６が設けられている。各開閉弁３２，３５，３６は、加熱制御装置４５によって開閉制御されてもよい。
【００４７】
上記加熱器４２の配管構成により、ＬＮＧが通過する加熱領域３１ａの数を選択可能なＬＮＧ流路が形成されている。そして、開閉弁３２，３５，３６を選択的に開閉させることにより、ＬＮＧが通過する加熱領域３１ａの数を増減することができる。ＬＮＧが通過する加熱領域３１ａの数を増やすことにより、加熱器４２でＬＮＧに付与される熱エネルギーを増やすことができる。同様に、ＬＮＧが通過する加熱領域３１ａの数を減らすことにより、加熱器４２でＬＮＧに付与される熱エネルギーを減らすことができる。なお、加熱管３１が長さの異なる複数の加熱領域３１ａを備えていてもよい。この場合、選択する加熱領域３１ａの組み合わせを変化させることで、ＬＮＧに付与される熱エネルギー量が変化するので、加熱器４２でＬＮＧに付与される熱エネルギー量の自由度を高めることができる。
【００４８】
航海中に自然発生するＮＢＯＧ量が不足する場合には、蒸発促進装置４のポンプ４３を稼働させ、ＮＢＯＧの生成を促進させる。加熱器４２でＬＮＧに付与される熱エネルギーは、一定であってよいが、船舶の運航計画に合わせて増減させてもよい。船舶の運航計画からガス燃料機関２の燃料消費が増加する時期を推定することが可能である。そこで、例えば、ガス燃料機関２の燃料消費が増加する時期に合わせて、加熱器４２でＬＮＧに付与される熱エネルギーを増やすように加熱器４２を調整すれば、ガス燃料機関２の燃料消費が増加したときにそれに対応できるＮＢＯＧがタンク１に貯蔵されることになる。
【００４９】
大気中に配置された防熱処理が施されていない裸配管にＬＮＧのような低温液体を流通させた場合、晴天時は大気中の湿気により、配管表面に霜が付着する。その後、時間の経過とともに、その霜が氷結し、氷の層が配管表面に形成される。一方、雨天の場合は、最初から氷の層が配管表面に形成される。霜の熱伝導率は氷の１／１０程度ゆえ、霜が付着している場合の熱交換量は、氷の場合に比べて小さくなる。したがって、加熱器４２の運転初期から熱交換の効率を高めるために、加熱管３１に散水して、配管表面に氷層を形成させることも有効である。そのために、加熱器４２に、加熱管３１へ散水するように構成された散水装置３８を備えてもよい。散水装置３８は、例えば、複数のノズルが設けられたノズル管と、ノズル管へ水（海水）を送給する水源とで構成することができる。この水源として、船舶に備えられた消化栓を用いることができる。また、ノズル管に代えて、スプリンクラーやホースなどが用いられてもよい。
【００５０】
続いて、本発明と、特許文献１に記載された先行技術とを対比して本発明のメリットを説明する。
【００５１】
本発明の一実施形態に係る燃料ガス供給システム１０では、タンク１内のＬＮＧ液層へ送られる流体は温められたＬＮＧである。これに対し、特許文献１に記載された先行技術（図６、参照）では、タンク１内のＬＮＧ液層へ送られる流体はＦＢＯＧである。本発明では、タンク１内のＬＮＧ液層へ送られる流体が、ＦＢＯＧではなく温められたＬＮＧ（液体）であることで、先行技術と比較して次に示すようなメリットがある。
【００５２】
温められたＬＮＧは、ＦＢＯＧと比較して密度が大きく且つタンク１内のＬＮＧ液層との温度差が小さいことから、ＬＮＧ液層へ導入されたときに周囲のＬＮＧと混合されやすい。
【００５３】
本発明では、取出配管４１をＬＮＧが通過し、戻し配管４４を温められたＬＮＧが通過するため、温められたＬＮＧは体積が増えるものの、同じ液体でその体積増はわずかなため、戻し配管４４の管径を取出配管４１の管径よりも大きくする必要はない。一方、先行技術（図６、参照）では、気化器１４０で液体から気体に変化するので、ＦＢＯＧをタンク１内へ戻す配管１４４は、タンク１内からＬＮＧを取り出す配管１４１と比較して大径のものが採用される。
【００５４】
また、本発明の一実施形態に係る燃料ガス供給システム１０では、ＬＮＧを加熱するために加熱器４２を用いている。この加熱器４２は、大量のＬＮＧを大気と熱交換させることにより、ＬＮＧの温度を上昇させるように構成されている。これに対し、特許文献１に記載された先行技術（図６、参照）では、ＬＮＧを加熱するために気化器１４０が用いられる。この気化器１４０は、一般にはＬＮＧとボイラで生成された水蒸気の熱交換により、ＬＮＧを気化させるように構成されている。本発明は、ＬＮＧを加熱するために気化器１４０ではなく加熱器４２を使用することで、先行技術と比較して次に示すメリットがある。
【００５５】
加熱器４２の加熱媒体は大気であるので、加熱媒体を加熱するためのエネルギーは不要である。一方、気化器１４０の加熱媒体は水蒸気であるので、ボイラで水蒸気を生成するためのエネルギーが必要である。よって、加熱器４２は気化器１４０と比較して、イニシャルコスト及びランニングコストを低く抑えることができる。
【００５６】
加熱器４２では、ＬＮＧ（液体）と大気（気体）との熱交換が行われる。一方、気化器１４０では、ＬＮＧが気化したあとはＬＮＧ（気体）と蒸気（気体）との熱交換が行われる。液体−気体の熱交換は、気体−気体の熱交換と比較して熱伝達率が高い。よって、加熱器４２は、気化器１４０と比較して、熱交換率が高い。
【００５７】
加熱器４２では、加熱媒体（大気）の温度管理は行わず、単に流路の選択のための弁の開閉を行うだけで済むので、基本的に加熱器４２の繊細な制御は不要である。なお、大きな熱容量を有するタンク１内の液化燃料ガス全体に熱エネルギーを加えることができるので、大きなバッファー効果が得られる。よって、運航面での頻繁な出力調整に対応してＮＢＯＧを供給しても、タンク１内の圧力変動は小さいため、頻繁に加熱器４２の出力を調整する必要はない。一方、気化器１４０では、ＬＮＧを一部の重質分を除き全量気化させるために、ＬＮＧの供給量と供給圧力、蒸気の供給量、及びＬＮＧ気化ガスの温度管理などの制御が行われる。
【００５８】
気化器１４０では、ＬＮＧを全量気化させるという制約から、出力範囲に最低出力があり、最低出力以下では運転することが難しい。これに対し、加熱器４２の出力範囲は、ＬＮＧが通過する配管長さを設計、選択することにより調整することができ、特に低出力側の制限はない。このように、加熱器４２では気化器１４０の出力範囲と比較して低い出力が可能であるので、燃料ガス供給システム１０におけるタンク１への余分な熱エネルギーの供給を抑制することができる。
【００５９】
加熱器４２では、戻し配管４４へ送り出されるのは液体であるため、加熱器４２にＬＮＧの重質成分のみが残留することなく全てが戻し配管４４へ送られる。一方、気化器１４０では、ＬＮＧの一部の重質成分が気化せずに残留することがあり、この残留した重質成分の定期的な除去作業が必要となる。
【００６０】
〔変形例〕
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記燃料ガス供給システム１０は例えば以下のように変更することができる。
【００６１】
例えば、上記実施形態では、燃料ガス供給システム１０が１基のタンク１を備えているが、燃料ガス供給システム１０が複数のタンク１を備えていてもよい。燃料ガス供給システム１０が複数のタンク１を備える場合は、複数のタンク１からガス燃料機関２へ燃料が供給される。ここで、複数のタンク１のうち少なくとも１つに蒸発促進装置４が接続されていればよい。
【００６２】
また、例えば、上記実施形態の燃料ガス供給システム１０は、ガス燃料機関２へ燃料ガスを供給するように構成されているが、ガス燃料機関２に代えて又は加えて、ボイラなどの燃料ガスを使用する機器に燃料ガスを供給するシステムとして構成されていてもよい。
【００６３】
また、例えば、加熱器４２の加熱管３１ではＬＮＧの通過長さを調整するために、ＬＮＧが通過する加熱領域３１ａの数を選択できるようにしているが、ＬＮＧが通過する加熱管３１の数を選択できるようにしてもよい。図５は、加熱器４２の変形例１を示す図である。図５に示される加熱器４２は、平行に並んだ複数の加熱管３１と、加熱管３１と取出配管４１とを接続する接続管３４ａと、加熱管３１と戻し配管４４とを接続する接続管３４ｂとを備えている。各接続管３４ａ，３４ｂには開閉弁３５ａ，３５ｂが設けられている。加熱管３１は、防熱処理の施されていない裸配管である。なお、このように加熱器が複数の加熱管３１を備える場合、１本の加熱管３１を複数の加熱領域に区切って使用する上記実施形態と比較して、小径の配管を加熱管３１として利用することができる。
【００６４】
上記構成の加熱器４２には、ＬＮＧが通過する加熱管３１の数を選択可能なＬＮＧ流路が形成されている。そして、各接続管３４ａ，３４ｂに設けられた開閉弁３５ａ，３５ｂを選択的に開閉することによって、ＬＮＧが通過する加熱管３１の数を変えることができる。このようにＬＮＧが通過する加熱管３１の数を変えることによって、ＬＮＧへ付与される熱エネルギーを増減させることができる。
【００６５】
その他の加熱器４２の変形例として、１つのパネルに複数のチューブが配置された配管を加熱管３１として用いたり、受熱面積を増加させるためにチューブにプレート状フィンが設けられた配管を加熱管３１として用いたり、熱交換面積を増加させるためにコイル状の配管を加熱管３１として用いたりすることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  タンク
２  ガス燃料機関
４  蒸発促進装置（液化燃料ガス蒸発促進装置）
４１  取出配管
４２  加熱器
４３  ポンプ
４４  戻し配管
４５  加熱制御装置
５  圧縮機
９  燃料ガス供給配管
１０  燃料ガス供給システム
３１  加熱管
３２，３５，３６  開閉弁
３４  接続管
３７  供給ヘッダ
【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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