(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに燃料を供給する燃料供給装置であって、
前記燃料の圧力を昇圧する昇圧機と、
前記昇圧機から前記エンジンに前記燃料を送るための燃料供給管と、
前記エンジンと接続され、前記昇圧機の動作を制御する制御部と、を備え、
前記昇圧機は、前記燃料を圧縮する圧縮室と、前記圧縮室と接続され、前記圧縮室が吸入する前記燃料が導入される吸入室と、前記燃料供給管に接続され、前記圧縮室から前記燃料が吐出される吐出室と、前記吸入室と前記吐出室とを連通するバイパス管と、前記バイパス管の途中に設けられ、前記吐出室から前記吸入室に前記燃料を戻すときに開くよう構成されたスピルバック弁と、前記燃料が前記圧縮室から前記吸入室に逆流するのを防止する逆止機能を有する逆止弁と、を有し、
前記制御部は、前記エンジン内部への前記燃料の供給が遮断されたとき、前記スピルバック弁が開くよう前記スピルバック弁を制御するとともに、前記スピルバック弁が全開する前に前記逆止弁の前記逆止機能が解除されるよう、前記逆止弁を制御することを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
前記昇圧機は、さらに、前記逆止弁を開状態に維持するアンローダを有し、
前記制御部は、前記アンローダを制御することにより、前記逆止弁の前記逆止機能を解除するよう前記逆止弁を制御する、請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項３】
さらに、前記昇圧機と前記エンジンとの間の前記燃料供給管の位置に接続され、前記燃料供給管内の前記燃料を収容可能な燃料収容容器を備える、請求項１または２に記載の燃料供給装置。
【請求項４】
さらに、前記燃料収容容器と前記燃料供給管とを連通させる制御弁を備え、
前記制御部は、前記エンジン内部への前記燃料の供給が遮断されたとき、前記燃料供給管と前記燃料収容容器とが連通するよう前記制御弁を制御する、請求項３に記載の燃料供給装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記スピルバック弁が開いた後、前記逆止弁の前記逆止機能が復活するよう前記逆止弁を制御する、請求項１から４のいずれか１項に記載の燃料供給装置。
【請求項６】
前記昇圧機は、前記制御部による前記逆止弁の制御、および前記スピルバック弁の制御の期間中も駆動を継続する、請求項１から５のいずれか１項に記載の燃料供給装置。
【請求項７】
前記昇圧機は、
前記圧縮室を第１の圧縮室というとき、
前記第１の圧縮室、前記吸入室、前記吐出室、前記バイパス管、前記スピルバック弁、および前記逆止弁を有する第１の圧縮装置と、
前記燃料を圧縮する第２の圧縮室を有する第２の圧縮装置と、を含み、
前記第１の圧縮装置には、前記第２の圧縮装置で昇圧された前記燃料が供給される、請求項１から６のいずれか１項に記載の燃料供給装置。
【請求項８】
燃料の圧力を昇圧する昇圧機と、前記昇圧機からエンジンに前記燃料を送るための燃料供給管と、を備える燃料供給装置を用いて、前記エンジンに燃料を供給する燃料供給方法であって、
前記昇圧機は、前記燃料を圧縮する圧縮室と、前記圧縮室と接続され、前記圧縮室が吸入する前記燃料が導入される吸入室と、前記燃料供給管に接続され、前記圧縮室から前記燃料が吐出される吐出室と、前記吸入室と前記吐出室とを連通するバイパス管と、前記バイパス管の途中に設けられ、前記吐出室から前記吸入室に前記燃料を戻すときに開くよう構成されたスピルバック弁と、前記燃料が前記圧縮室から前記吸入室に逆流するのを防止する逆止機能を有する逆止弁と、を有し、
前記燃料供給方法は、前記エンジン内部への前記燃料の供給が遮断されたとき、
前記スピルバック弁を開くステップと、
前記スピルバック弁が全開する前に前記逆止弁の前記逆止機能が解除されるようにするステップと、を行うことを特徴とする燃料供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料供給装置、および燃料供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の船舶においては、低速での出力が可能であり、プロペラに直結して駆動することができる、２ストロークサイクルの低速ディーゼルエンジンが用いられている。
近年、低速ディーゼルエンジンの燃料として、ＣＯ２排出量の少ない天然ガスが注目されている。低速ディーゼルエンジンの燃焼室にメタン、エタン等の高圧の天然ガス（燃料ガス）を噴射して燃焼させることで、高熱効率で高出力が得られる。
【０００３】
天然ガスとして、タンクに貯留された液化天然ガス（以下、「ＬＮＧ」という）の一部が気化したボイルオフガス（以下、「ＢＯＧ」という）を用いる場合がある。この場合、具体的には、タンク内で発生したＢＯＧを、昇圧ポンプにより昇圧し、昇圧されたＢＯＧを燃料ガスとして、エンジンの燃焼室に噴射する（例えば、特許文献１参照）。このとき、エンジンに供給される燃料ガスの状態は、所定の範囲の圧力、温度となるよう調節される。
【０００４】
昇圧ポンプとして、例えば往復動圧縮機が用いられる場合がある。往復動圧縮機は、一般に、シリンダと、シリンダ内に導入された燃料ガスを圧縮するためのピストンと、を備えており、燃料ガスは、シリンダ内の圧縮室の入口側に設けられた吸入スナッバから、圧縮室内に吸入され、圧縮室内で圧縮された燃料ガスは、圧縮室の出口側に設けられた吐出スナッバに吐出される。吐出スナッバ内の燃料ガスは、昇圧ポンプとエンジンを接続する配管（燃料供給管）を通ってエンジンに供給される。
このような昇圧ポンプにおいて、吸入スナッバと吐出スナッバとは、圧縮室を介して接続されている一方で、バイパス管によって直接接続されている。バイパス管には、吐出スナッバの圧力が所定値を超えると開くよう構成されたスピルバック弁が設けられており、スピルバック弁が開いて、燃料ガスがバイパス管を通って吸入スナッバに戻ることで、吐出スナッバの圧力は所定の範囲に抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−７６５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
船舶において、エンジンを急停止させる場合のように、燃料ガスのエンジンへの供給を遮断（シャットダウン）する場合がある。シャットダウンは、例えばエンジン内に設けられた遮断弁を閉じることで行われる。一方で、燃料供給管の圧力は、配管の破損防止、および、配管の破損を回避するためのガス放出による経済性低下の観点から、許容範囲に抑える必要があり、シャットダウンを行った場合であっても、燃料供給管の圧力が許容範囲を超えないことが求められる。ここで、シャットダウン時の燃料供給管の圧力上昇を抑えるために、昇圧ポンプのスピルバック弁を開いて、吐出スナッバ内の燃料ガスを吸入スナッバに戻すことが考えられる。しかし、スピルバック弁は、スピルバック弁を開くことを指示する制御信号に対する応答速度が小さく、遮断弁が閉じた後で開くため、燃料供給管の圧力は許容範囲を超えるおそれがある。そこで、スピルバック弁の応答速度を上げようとすると、例えば応答速度がより大きいアクチュエータを用いる必要が生じ、コストが大きくなる。
本発明は、燃料ガスのエンジンへの供給を遮断したときの燃料供給管の圧力を許容範囲に抑えることのできる燃料供給装置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】
【０００７】
本発明の一態様は、エンジンに燃料を供給する燃料供給装置であって、
前記燃料の圧力を昇圧する昇圧機と、
前記昇圧機から前記エンジンに前記燃料を送るための燃料供給管と、
前記エンジンと接続され、前記昇圧機の動作を制御する制御部と、を備え、
前記昇圧機は、前記燃料を圧縮する圧縮室と、前記圧縮室と接続され、前記圧縮室が吸入する前記燃料が導入される吸入室と、前記燃料供給管に接続され、前記圧縮室から前記燃料が吐出される吐出室と、前記吸入室と前記吐出室とを連通するバイパス管と、前記バイパス管の途中に設けられ、前記吐出室から前記吸入室に前記燃料を戻すときに開くよう構成されたスピルバック弁と、前記燃料が前記圧縮室から前記吸入室に逆流するのを防止する逆止機能を有する逆止弁と、を有し、
前記制御部は、前記エンジン内部への前記燃料の供給が遮断されたとき（前記エンジン内の遮断弁が閉じたとき）、前記スピルバック弁が開くよう前記スピルバック弁を制御するとともに、前記スピルバック弁が全開する前に前記逆止弁の前記逆止機能が解除されるよう、前記逆止弁を制御することを特徴とする。
【０００８】
前記昇圧機は、さらに、前記逆止弁を開状態に維持するアンローダを有し、
前記制御部は、前記アンローダを制御することにより、前記逆止弁の前記逆止機能を解除するよう前記逆止弁を制御することが好ましい。
【０００９】
前記燃料供給装置は、さらに、前記昇圧機と前記エンジンとの間の前記燃料供給管の位置に接続され、前記燃料供給管内の前記燃料を収容可能な燃料収容容器を備えることが好ましい。
【００１０】
前記燃料供給装置は、さらに、前記燃料収容容器と前記燃料供給管とを連通させる制御弁を備え、
前記制御部は、前記エンジン内部への前記燃料の供給が遮断されたとき（例えばエンジン急停止時）、前記燃料供給管と前記燃料収容容器とが連通するよう前記制御弁を制御してもよい。
【００１１】
前記制御部は、前記スピルバック弁が開いた後、前記逆止弁の前記逆止機能が復活するよう前記逆止弁を制御することが好ましい。
【００１２】
前記燃料供給装置は、前記昇圧機が、前記制御部による前記逆止弁の制御、および前記スピルバック弁の制御の期間中も駆動を継続する場合に好適である。
【００１３】
前記燃料供給装置は、前記昇圧機が、前記圧縮室を第１の圧縮室というとき、
前記第１の圧縮室、前記吸入室、前記吐出室、前記バイパス管、前記スピルバック弁、および前記逆止弁を有する第１の圧縮装置と、
前記燃料を圧縮する第２の圧縮室を有する第２の圧縮装置と、を含み、
前記第１の圧縮装置には、前記第２の圧縮装置で昇圧された前記燃料が供給される場合に好適である。
【００１４】
本発明の他の一態様は、燃料供給方法であって、
燃料の圧力を昇圧する昇圧機と、前記昇圧機からエンジンに前記燃料を送るための燃料供給管と、前記燃料供給管に設けられ、前記エンジンへの前記燃料の供給を遮断する遮断弁と、を備える燃料供給装置を用いて、前記エンジンに燃料を供給する燃料供給方法であって、
前記昇圧機は、前記燃料を圧縮する圧縮室と、前記圧縮室と接続され、前記圧縮室が吸入する前記燃料が導入される吸入室と、前記燃料供給管に接続され、前記圧縮室から前記燃料が吐出される吐出室と、前記吸入室と前記吐出室とを連通するバイパス管と、前記バイパス管の途中に設けられ、前記吐出室から前記吸入室に前記燃料を戻すときに開くよう構成されたスピルバック弁と、前記燃料が前記圧縮室から前記吸入室に逆流するのを防止する逆止機能を有する逆止弁と、を有し、
前記燃料供給方法は、前記エンジン内部への前記燃料の供給が遮断されたとき、
前記スピルバック弁を開くステップと、
前記スピルバック弁が全開する前に前記逆止弁の前記逆止機能が解除されるようにするステップと、を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、燃料ガスのエンジンへの供給を遮断したときの燃料供給管の圧力を許容範囲に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の燃料供給装置の構成を説明する図である。
【図２】燃料供給装置の昇圧機の構成を説明する図である。
【図３】昇圧機の圧縮装置の構成を説明する図である。
【図４】（ａ）は、圧縮装置の逆止弁の逆止機能が機能する状態を表す図であり、（ｂ）は、逆止弁の逆止機能が解除された状態を表す図である。
【図５】（ａ）は、圧縮装置のアンローダによって逆止弁の逆止機能が機能するよう制御された状態を表す図であり、（ｂ）は、アンローダによって逆止弁の逆止機能が解除するよう制御された状態を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の燃料供給装置、および燃料供給方法について詳細に説明する。
【００１８】
（燃料供給装置）
図１に、本実施形態の燃料ガス供給装置（燃料供給装置）１の概略を示す。
本実施形態の燃料ガス供給装置１は、ディーゼルエンジン１０の燃焼室内へ、液体燃料の気化によって発生したＢＯＧを燃料ガスとして高圧で噴射して供給する装置である。本実施形態のディーゼルエンジン１０は船舶に搭載されるディーゼルエンジンであり、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。ディーゼルエンジン１０は、図示されない回転数計によって回転数が計測され、所望の回転数で駆動するよう、計測された回転数に基づいてフィードバック制御される。
【００１９】
燃料ガス供給装置１は、図１に示すように、燃料タンク１５と、昇圧ポンプ（昇圧機）３と、燃料ガス供給管４、燃料ガス供給管（燃料供給管）５と、を備える。燃料ガス供給装置１のこれらの構成要素は全て船舶に搭載される。
【００２０】
燃料タンク１５は、積み荷として船舶に積載される液体燃料を貯蔵する。燃料タンク１５内では、液体燃料の一部が気化してＢＯＧが自然発生して、液体燃料の液面より上方の気相空間に存在している。液体燃料として、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）等を用いることができる。燃料タンク１５は、燃料ガス供給管４と接続されており、燃料ガス供給管４を介して燃料ガスを昇圧ポンプ３に供給する。
【００２１】
昇圧ポンプ３は、燃料ガスの入口側が燃料ガス供給管４と接続され、燃料ガスの出口側が燃料ガス供給管５と接続されている。昇圧ポンプ３は、燃料ガス供給管４を通って供給される燃料ガスを昇圧し、昇圧した燃料ガスを、燃料ガス供給管５を介してディーゼルエンジン１０に供給する。昇圧ポンプ３には、ピストン等の可動部が往復運動を行う形式の往復動圧縮機を用いることができる。昇圧ポンプ３は、制御部９により制御されて駆動される。昇圧ポンプ３の詳細は、後で説明する。
【００２２】
燃料ガス供給管５には、一端が昇圧ポンプ３と、他端がディーゼルエンジン１０の燃焼室と接続されている。燃料ガスは、昇圧ポンプ３により所定の範囲の圧力（例えば、１５０〜３００ｂａｒ）に調圧された後、燃料ガス供給管５を介してディーゼルエンジン１０の燃焼室に供給される。
また、燃料ガス供給管５には、ディーゼルエンジン１０の入口付近に図示されない圧力計が設けられており、燃料ガス供給管５の圧力として、燃料ガス供給管５内の燃料ガスの圧力を測定することができる。
【００２３】
制御部９は、昇圧ポンプ３等に接続され、これら各部の動作を制御する。また、制御部９には、ディーゼルエンジン１０から出力される燃料要求圧力、ガス負荷が入力される。燃料要求圧力は、ディーゼルエンジン１０の出力の大きさに応じてディーゼルエンジン１０が外部に要求する燃料ガスの圧力であり、ガス負荷は、エンジン出力の定格値を１００％とした場合のガス燃料による負荷の割合を示すものである。燃料要求圧力が所定値を下回る場合や、エンジン停止時に、ディーゼルエンジン１０はシャットダウンを行って、ディーゼルエンジン１０内の遮断弁（図示せず）を閉じる。遮断弁が閉じると、ディーゼルエンジン１０は、シャットダウン信号を出力して、遮断弁が閉じたことを外部に知らせる。シャットダウン信号は、燃料要求圧力が０ｂａｒ、ガス負荷が０％の信号である。遮断弁は、ディーゼルエンジン１０内に設けられており、遮断弁よりも下流側のディーゼルエンジン１０の部分（ディーゼルエンジン１０内部）への燃料ガスの供給を遮断するための弁である。遮断弁は、燃料ガス供給管５に接続されたディーゼルエンジン１０の部分に隣接する位置（ディーゼルエンジン１０の入口付近）に設けられている。
【００２４】
（昇圧ポンプ）
次に、図２〜５を参照して、昇圧ポンプ３を詳細に説明する。
ここでは、昇圧ポンプ３として、図２に示される、複数の圧縮装置２０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを備えた往復動圧縮機を用いる場合を例に説明する。図２は、昇圧ポンプ３の構成を模式的に説明する図である。昇圧ポンプ３に含まれる圧縮装置の数（段数）は、図２において５個であるが、１〜４個のいずれか１つであってもよく、６個以上であってもよい。圧縮装置２０、３０ａ〜３０ｄは、燃料ガスが供給される方向に直列に接続されるとともに、モータ３２によって駆動されるクランク軸３８によって駆動される。モータ３２の駆動は、制御部９により制御される。燃料ガス供給管４を通って供給された燃料ガスは、最も入口側に配置される１段目の圧縮装置３０ｄから順に、２段目〜４段目の圧縮装置３０ｃ、３０ｂ、３０ａを経由して、最も出口側に配置された５段目（最終段）の圧縮装置２０に供給され、段階的に昇圧される。例えば、圧縮装置２０，３０ａ〜３０ｄは、略同じ圧縮率で、燃料ガスを圧縮するよう構成され、各段の圧縮率が３．１倍である場合は、燃料ガスの圧力を大気圧から３００ｂａｒ程度の圧力にまで昇圧することができる。圧縮装置２０、３０ａ〜３０ｄは、後述するシリンダの内容積等を除いて、略同様に構成されており、以下、代表して圧縮装置２０を説明する。
【００２５】
圧縮装置２０は、図３に示すように、シリンダ２１と、クランク軸３８に連結されたピストン３４と、を有している。図３は、圧縮装置２０の構成を模式的に説明する図である。シリンダ２１の内側には、燃料ガスを圧縮する圧縮室２１ａ（第１の圧縮室）が形成されている。また、圧縮装置２０は、圧縮室２１ａのほか、吸入スナッバ（吸入室）２３、吐出スナッバ（吐出室）２５、バイパス管２７、スピルバック弁２９、および逆止弁２２、２４を有している。なお、圧縮装置２０のこれらの構成要素は、圧縮装置３０ａ〜３０ｄにも備えられている。
【００２６】
吸入スナッバ２３は、入口側が４段目の圧縮装置３０ａの吐出スナッバ（不図示）に接続され、出口側が圧縮室２１ａ（第１の圧縮室）と接続されている。吸入スナッバ２３に供給された燃料ガスは、ピストン３４が圧縮室２１ａの容積を拡張するように動くことで、逆止弁２２を通過して圧縮室２１ａに供給される。逆止弁２２は、シャットダウンが行われる場合や昇圧ポンプ３の起動時（以降、シャットダウン時等という）を除いて、吸入スナッバ２３から圧縮室２１ａへの燃料ガスの流れを許容するとともに、圧縮室２１ａ内の燃料ガスが吸入スナッバ２３に逆流するのを防止する逆止機能を有している。昇圧ポンプ３の起動時は、トルク軽減のために、逆止弁２２の逆止機能は解除される。なお、本明細書において、逆止機能が機能するとは、逆流を防止する効果が発揮されることをいう。また、逆止機能が解除されるとは、逆流を防止する効果が発揮されないようになること、すなわち、逆流を防止できないようになることをいう。
【００２７】
ここで、図４を参照して、逆止弁２２の構造を説明する。図４（ａ）は逆止弁２２が閉じた状態を表す図であり、図４（ｂ）は、逆止弁２２が開いた状態を表す図である。逆止弁２２は、シャットダウン時等を除いて、図４（ａ）に示されるように閉じており、シャットダウン時等は、図４（ｂ）に示されるように開くよう制御される。
逆止弁２２は、弁座５１、弁受５９、および、弁座５１と弁受５９の間に配される複数の弁板５３，５５，５７を有しており、弁座５１は圧縮室２１ａ側に配置され、弁受５９は吸入スナッバ２３側に配置される。弁座５１、弁板５３〜５７、弁受５９はいずれも円板状部材である。弁座５１の中心には、弁受５９側に延びる軸５２が設けられており、弁板５３〜５７、弁受５９には軸５２が貫通して配置されるようになっている。逆止弁２２は、さらに、コイルばね等の付勢部材（不図示）を有しており、逆止弁２２に外力が作用していない状態（例えば後述するアンロード状態）では、弁座５１、弁板５３〜５７、弁受５９は互いに間隔をあけて配置される。軸５２より外周側の弁座５１の領域には、燃料ガスの通路となる複数の凹部５１ａが形成されており、弁板５３〜５７、弁受５９にはそれぞれ、燃料ガスの通路となる複数の凹部５３ａ、５５ａ、５７ａ、５９ａが形成されている。凹部５３ａ、５５ａ、５７ａ、５９ａは、弁板５３〜５７，弁受５９が、図４（ａ）に示されるように互いに接触するよう重なった状態では、軸５２の延びる方向に一体の空間を形成し、この一体の空間は弁座５１によって閉塞するようになっている。このため、逆止弁２２が閉じた状態では、図４（ａ）の破線の矢印で示されるように、燃料ガスは圧縮室２１ａから吸入スナッバ２３に流れることができず、逆流が防止される。一方、逆止弁２２が開いた状態では、燃料ガスは、例えば図４（ｂ）の破線の矢印に沿って、圧縮室２１ａから吸入スナッバ２３に流れることができる。
なお、逆止弁２２の構造は、上記したものに制限されない。例えば、凹部５１ａ〜５９ａは、図４に示される例では、弁座５１、弁板５３〜５７、弁受５９の径方向の複数の位置に、それぞれ複数設けられ、平面視して円弧状に延びる形状を有しているが、凹部５１ａ〜５９ａは、このような形態のほかに、弁座５１、弁板５３〜５７、弁受５９のそれぞれの中心から外周側に放射状に延びる複数の直線状の形状であってもよく、分散して形成された複数の点状の形状を有していてもよい。
【００２８】
図３に戻り、吐出スナッバ２５は、入口側が圧縮室２１ａと接続され、出口側が燃料ガス供給管５に接続されている。圧縮室２１ａ内の燃料ガスは、ピストン３４が圧縮室２１ａの容積を縮小するように動くことで、逆止弁２４を通過して吐出スナッバ２５に供給される。逆止弁２４は、圧縮室２１ａから吐出スナッバ２５への燃料ガスの流れを許容する一方で、吐出スナッバ２５内の燃料ガスが圧縮室２１ａに逆流するのを防止する。逆止弁２４も、逆止弁２２と略同様に構成されたものを用いることができ、逆止弁２４の弁座は圧縮室２１ａ側に配置され、弁受は吐出スナッバ２５側に配置される。逆止弁２４は、逆止弁２２と異なって、シャットダウン時等に開くよう制御されない。
【００２９】
バイパス管２７は、吸入スナッバ２３と吐出スナッバ２５とを、圧縮室２１ａを経由せずに連通する配管である。スピルバック弁２９は、バイパス管２７の途中に設けられ、制御部９によって制御される制御弁である。スピルバック弁２９は、燃料ガス供給管５の圧力が所定値を超えたときに開くよう構成され、開いた状態では、吐出スナッバ２５から吸入スナッバ２３に燃料ガスを戻すことができる。スピルバック弁２９は、具体的に、制御部９によって制御されるアクチュエータ（不図示）によって駆動されて開くようになっており、制御部９が開くことを指示する制御信号を出力してから所定時間（例えば１２秒）経過後に全開する（完全に開く）。全開するとは、弁の開度が８０％を超えた状態になることをいい、好ましくは開度が１００％になることをいう。開度は、流路全体の断面積に占める、弁が開いたことで流体が流れる部分の断面積である。燃料ガス供給管５の圧力の所定値は、例えば、許容範囲の上限値が３１５ｂａｒである場合に、３００ｂａｒである。
【００３０】
シャットダウンにより、ディーゼルエンジン１０内の遮断弁（図示せず）が閉じる。シャットダウンは、例えば、船舶が入港して船速を落とすためにディーゼルエンジン１０の運転を停止させるときや、外洋等で船速を上げるためにディーゼルエンジン１０に供給する燃料を燃料ガスから他の液体燃料（例えば重油）に切り替えるときに行われる。制御部９は、ディーゼルエンジン１０から出力されたシャットダウン信号が入力されると、スピルバック弁２９を開くことを指示する制御信号を出力するとともに、逆止弁２２の逆止機能を解除するよう指示する制御信号を出力する。スピルバック弁２９は、シャットダウン信号が出力されてから、開く動作を開始する。一方、逆止弁２２は、シャットダウン信号が出力されてから例えば３秒後に開く動作を開始し、シャットダウン信号が出力されてから例えば５．５秒経過後に開いて、逆止機能は解除される。
このように、本実施形態では、シャットダウン時に、昇圧ポンプ３の最終段の圧縮装置２０において、吐出スナッバ２５内の燃料ガスが吸入スナッバ２３に戻る量が、スピルバック弁２９の開度が十分でないために少ない時に逆止弁２２の逆止機能は解除される。このため、圧縮装置２０において、圧縮室２１ａ内の燃料ガスは、吸入スナッバ２３に戻ることができ、ピストン３４が往復動を続けることで、燃料ガスが圧縮室２１ａに供給されることと、吸入スナッバ２３に戻ることが繰り返される。これにより、吐出スナッバ２５から燃料ガス供給管５に燃料ガスが供給される速度が小さくなり、燃料ガス供給管５の圧力上昇が緩和され、燃料ガス供給管５の圧力を許容範囲に抑えることができる。許容範囲は、燃料供給管に設けられた安全弁の開放圧力値以下の圧力の範囲をいう。燃料ガス供給管５の圧力の許容範囲は、例えば、昇圧ポンプ３により調圧される燃料ガスの圧力の範囲の上限値が３００ｂａｒである場合に、この上限値に所定割合（例えば５％）をかけた値以下の範囲（例えば３１５ｂａｒ以下）をいう。
【００３１】
本実施形態において、昇圧ポンプ３の圧縮装置２０は、さらに、逆止弁２２を開状態に維持するアンローダ４１（図５参照）を有しており、制御部９がアンローダ４１を制御することにより、逆止弁２２の逆止機能が解除されるよう逆止弁２２が制御されることが好ましい。アンローダ４１は、ディーゼルエンジン１０の通常の運転時（シャットダウン時等を除く運転時）に、逆止弁２２の逆止機能が機能するよう逆止弁２２を制御し、シャットダウン時等に、逆止弁２２の逆止機能が解除されるよう逆止弁２２を制御する。アンローダ４１は、このように逆止弁２２の逆止機能を解除するようにすることで、吸入スナッバ２３と圧縮室２１ａを連通し、圧縮室２１ａを、燃料ガスが昇圧されないアンロード状態とする。アンローダ４１には、例えば、空気圧によって駆動される空気駆動式弁が用いられるが、油圧、水圧等によって駆動される弁であってもよく、手動弁であってもよい。
【００３２】
ここで、図５を参照して、アンローダ４１による逆止弁２２の制御を説明する。図５（ａ）は、アンローダ４１によって逆止弁２２の逆止機能が機能するよう制御された状態を表す図であり、アンローダ４１によって逆止弁２２の逆止機能が解除されるよう制御された状態を表す図である。なお、図５（ａ）および図５（ｂ）において、説明の便宜のため、５１ａ〜５９ａの孔は省略する。
アンローダ４１は、具体的に、ケーシング６１と、ケーシング６１内で動くことのできるダイヤフラム６３と、ダイヤフラム６３に接続されたロッド６５と、ケーシング６１に空気圧を供給する図示されない空気圧供給装置と、を有している。ダイヤフラム６３は、ケーシング６１内で、図示されない付勢部材によって、ロッド６５を突出させるよう（図５の下方に突出するよう）付勢されている。ロッド６５の先端（図５において下端）は、逆止弁２２の弁座５１に取り付けられた部材６７に当接しており、ロッド６５が突出することによって、部材６７，６８を介して圧接力が逆止弁２２に作用する。部材６７，６８は、ロッド６５からの圧接力を、弁座５１のより広い領域に伝達するための部材である。
【００３３】
このように構成されたアンローダ４１は、ディーゼルエンジン１０の通常の運転時は、ダイヤフラム６３が、図５（ａ）に示されるようにロッド６５を突出させることで、逆止弁２２を閉じた状態を保っている。すなわち、逆止弁２２の逆止機能を機能させている。一方、シャットダウン時等は、制御部９からの制御信号を受けて空気圧供給装置が作動して、ケーシング６１の内壁とダイヤフラム６３との間の空間（図５において符号６１ａで示す空間）に空気が供給され、ダイヤフラム６３がケーシング６１内で図５の上方に動くことで、図５（ｂ）に示されるようにロッド６５を退避させる。この結果、逆止弁２２は、ロッド６５の圧接力から解放され、開くことで、逆止機能は解除される。これにより、昇圧ポンプ３の圧縮室２１ａの燃料ガスが昇圧されないアンロード状態となる。制御部９が、逆止弁２２の逆止機能が解除されるようアンローダ４１に制御信号を出力してから、アンロード状態となるまでの時間は、制御部９が、スピルバック弁２９が開くことを指示する制御信号を出力してから、スピルバック弁２９が開く動作を完了するまでの時間より短い。すなわち、アンローダ４１は、スピルバック弁２９よりも応答速度が大きい。このため、シャットダウン後、スピルバック弁２９が開く動作を開始する前であっても、燃料ガス供給管５に燃料ガスが供給される速度が小さくなり、燃料ガス供給管５の圧力上昇が緩和され、燃料ガス供給管５の圧力を許容範囲に抑えることができる。
なお、圧縮装置２０がアンローダ４１を有しない場合は、例えば、逆止弁２２として、スピルバック弁２９より応答速度が大きく、制御部９によって直接制御されて開閉する制御弁（例えば油圧吸入式の制御弁）を用いてもよい。また、本明細書において、逆止弁を制御するという場合、逆止弁を、例えば上記したアンローダを用いて制御する場合のほか、逆止弁を直接制御する場合も含まれる。
【００３４】
燃料ガス供給装置１は、図１に示されるように、さらに、昇圧ポンプ３とディーゼルエンジン１０との間の燃料ガス供給管５の位置に接続され、燃料ガス供給管５内の燃料を収容可能な容積タンク（燃料収容容器）１１，１２を備えることが好ましい。燃料ガス供給管５に容積タンク１１，１２が接続されていることによって、燃料ガス供給管５の内容積よりも大きい内部空間が形成され、シャットダウン信号を受けてディーゼルエンジン１０内の遮断弁が閉じた場合に、燃料ガス供給管５の圧力が上昇する速度が小さくなる。容積タンクの数は、２つに制限されず、１つ、あるいは、３つ以上であってもよい。容積タンクの数が複数である場合、容積は等しくても、異なってもよい。また、容積タンクの容積は、一定であってもよく、可変であってもよい。
このように容積タンク１１，１２を設けることによって、燃料ガス供給管５の圧力が上昇する速度が小さくなる効果と、上述した、逆止弁２２の逆止機能が解除されるように逆止弁２２を制御することで得られる、燃料ガス供給管５に燃料ガスが供給される速度が小さくなる効果との相乗効果によって、燃料ガス供給管５の圧力を、より確実に許容範囲に抑えることができる。
【００３５】
燃料ガス供給装置１は、容積タンク１１，１２を備える場合に、さらに、容積タンク１１，１２と燃料ガス供給管５とを連通させる制御弁（不図示）を備えていてもよい。この制御弁は、具体的には、ディーゼルエンジン１０からのシャットダウン信号が制御部９に入力されることに伴って制御部９が出力する制御信号を受けて、燃料ガス供給管５と容積タンク１１，１２とが連通する。燃料ガス供給管５と容積タンク１１，１２は、スピルバック弁２９が開く動作を開始すると同時もしくはその後に連通する。これにより、燃料ガス供給管５内の燃料ガスが容積タンク１１，１２に移動し、燃料ガス供給管５の圧力を許容範囲に抑えることができる。なお、ディーゼルエンジン１０の通常の運転時は、容積タンク１１，１２内に燃料ガスが供給されない。
【００３６】
制御部９は、スピルバック弁２９が開いた後、逆止弁２２の逆止機能が復活するよう逆止弁２２を制御することが好ましい。シャットダウン後、ディーゼルエンジン１０内の遮断弁が閉じた後であっても、スピルバック弁２９が開いた後であれば、吐出スナッバ２５内の燃料ガスはバイパス管２７を通って吸入スナッバ２３に戻ることができる。このため、逆止弁２２が閉じて、圧縮室２１ａから吸入スナッバ２３に燃料ガスが戻ることができなくても、燃料ガス供給管５に燃料ガスが供給される速度は小さく、燃料ガス供給管５の圧力は許容範囲に抑えられる。
また、昇圧ポンプ３は、いずれかの圧縮装置においてアンロード状態が発生すると、昇圧ポンプ３内の燃料ガスの圧力は低下するが、一旦下がった燃料ガスを再度昇圧して所望の圧力にするまでには、ある程度の時間を要し、その分、ディーゼルエンジン１０への燃料ガスの供給は遅れてしまう。このため、シャットダウン後、スピルバック弁２９が開いた後は、逆止弁２２が閉じるよう逆止弁２２を制御することが好ましい。逆止弁２２を閉じるための制御は、例えば、ケーシング６１内に空気圧を供給することを停止する制御信号を出力し、逆止弁２２が閉じるようアンローダ４１が駆動することで行うことができる。逆止弁２２を閉じるための制御は、スピルバック弁２９が完全に開いてから行うことが好ましい。これは、スピルバック弁２９の開度が大きいほど、圧縮室２１ａの出口側と入口側とで差圧が小さくなり、好ましいためである。
【００３７】
燃料ガス供給装置１は、昇圧ポンプ３が、制御部９による逆止弁２２およびスピルバック弁２９の制御の期間中も駆動を継続する場合、すなわち、昇圧ポンプ３の駆動が、ディーゼルエンジン１０内の遮断弁が閉じた後も維持される場合に好適に用いることができる。昇圧ポンプ３は、一旦駆動を停止させると、昇圧ポンプ３内の圧力が下がり、燃料ガスを再度昇圧するために、ある程度の時間を要する。特に、昇圧ポンプ３が多段型の往復動圧縮機である場合、例えば燃料ガスの供給量を少なくする（絞る）場合には、一般に、昇圧ポンプ３内の圧力上昇を抑えるために、全ての圧縮装置のスピルバック弁を開いて、吐出スナッバ内の燃料ガスを最も入口側の吸入スナッバに戻すこと（全量スピルバック）が行われることから、燃料ガスを大気圧から所望の圧力に昇圧するために要する時間は長くなる。したがって、ディーゼルエンジン１０に燃料ガスを円滑に供給する観点からは、昇圧ポンプ３の駆動はなるべく停止させないことが好ましい。本実施形態では、上記説明したように、シャットダウン後、スピルバック弁が全開に至る前に、逆止弁２２の逆止機能が解除されるよう逆止弁２２が制御される。このため、例えばシャットダウン後すぐにディーゼルエンジン１０に燃料ガスを再度供給する場合であっても、昇圧ポンプ３の駆動を維持しつつ、燃料ガス供給管５の圧力を許容範囲に抑えることができる。
【００３８】
本実施形態によれば、ディーゼルエンジン１０内の遮断弁が閉じるときに、スピルバック弁２９が開く動作を開始し、スピルバック弁２９が全開となる前に、逆止弁２２の逆止機能が解除されるよう逆止弁２２が制御されるため、燃料ガス供給管５に燃料ガスが供給される速度が小さくなり、燃料ガス供給管５の圧力上昇が緩和されるため、燃料ガス供給管５の圧力を許容範囲に抑えることができる。
【００３９】
本実施形態では、昇圧ポンプ３が多段型の往復動圧縮機である場合に、最終段の圧縮装置２０でのみアンロードを行ってもよく、最終段の圧縮装置２０を含む複数の圧縮装置でアンロードを行ってもよい。また、上記説明した圧縮装置は、ピストンが動く方向の片側（図３においてピストンの上方の空間）でだけ燃料ガスを圧縮する単動型である場合を例にしたが、ピストンが動く方向の両側で燃料ガスを圧縮する複動型であってもよい。圧縮装置が複動型である場合、吸入スナッバ、吐出スナッバ、逆止弁、バイパス管、スピルバック弁、およびアンローダは、ピストンの両側に設けられ、アンローダの一方または両方を制御して、アンロードを行うことができる。
燃料ガス供給装置１によって燃料ガスが供給されるディーゼルエンジン１０は、燃料ガスのみを燃料とするガス焚きディーゼルエンジンであってもよく、重油を燃料とすることもでき、ガス焚きと重油焚きとを切替可能なディーゼルエンジンであってもよい。また、燃料ガス供給装置１によって燃料ガスが供給されるエンジンは、ディーゼルエンジン以外のエンジン（例えばレシプロエンジン）であってもよい。
【００４０】
（燃料供給方法）
次に、本実施形態の燃料供給方法を説明する。
本実施形態の燃料供給方法は、上記説明した燃料ガス供給装置１を用いて、ディーゼルエンジン１０に燃料ガスを供給することができる。燃料供給方法は、スピルバック弁２９を開くステップ（ＳＴ１０）と、スピルバック弁２９が全開となる前に、逆止弁２２の逆止機能が解除されるようにするステップ（ＳＴ２０）と、を行う。
【００４１】
スピルバック弁２９を開くステップ（ＳＴ１０）では、具体的に、制御部９から、スピルバック弁２９を閉じることを指示する制御信号をスピルバック弁２９に出力して、スピルバック弁２９を開く。
逆止弁２２の逆止機能が解除されるようにするステップ（ＳＴ２０）では、具体的には、制御部９から、逆止弁２２の逆止機能を解除することを指示する制御信号を、例えばアンローダ４１に出力して、逆止弁２２を開状態にする。
制御部９から、スピルバック弁２９、およびアンローダ４１に出力される各制御信号は、シャットダウン信号の制御部９への入力と同時に出力される。
【００４２】
例えば、本実施形態の燃料供給方法では、ディーゼルエンジン１０内部への燃料ガスの供給が遮断（シャットダウン）されると、シャットダウンから約３秒後に、アンローダ４１が駆動を開始して逆止弁２２が開き始め、さらに約２．５秒経過後（シャットダウンから約５．５秒経過後）に、逆止弁２２は完全に開いてアンロード状態が完成する。このため、スピルバック弁２９が全開に至る前であっても、圧縮室２１ａの燃料ガスを吸入スナッバ２３に戻すことができる。なお、スピルバック弁２９は、逆止弁２２が開き始める前に、開く動作を開始し、アンロード状態が完成した後に完全に開く。また、逆止弁２２は、アンロード状態が約数秒から約１０秒間持続した後、アンローダ４１によって閉じるよう制御され、昇圧ポンプ３はロード状態となるが、この時点では、昇圧ポンプ３が駆動を維持していても、吐出スナッバ２５の燃料ガスはバイパス管２７を通って吸入スナッバ２３に戻ることができる。
本実施形態の燃料供給方法によれば、ディーゼルエンジン１０内の遮断弁が閉じるときに、スピルバック弁２９が全開する前に、逆止弁２２の逆止機能が解除されるよう逆止弁２２が制御されるため、燃料ガス供給管５に燃料ガスが供給される速度が小さくなり、燃料ガス供給管５の圧力上昇が緩和されるため、燃料ガス供給管５の圧力を許容範囲に抑えることができる。
【００４３】
（実験例）
本発明の効果を確認するために、上記説明した燃料ガス供給装置１を用いて、アンローダ４１によって逆止弁２２を開いた場合（アンロードを行った場合）、または、開かなかった場合（アンロードを行わなかった場合）と、容積タンクを備える場合、または、備えない場合と、を組み合わせて得られる４つの場合における、シャットダウン後の燃料ガス供給管５の圧力変化を測定した。昇圧ポンプ３には５段の往復動圧縮機を用いた。容積タンクには、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を充填するのに用いられる、内容積１ｍ３のＣＮＧ燃料用容器１本を用いた。ディーゼルエンジン１０に供給される燃料ガスの圧力の目標値は３０ＭＰａとした。シャットダウンは、ディーゼルエンジン１０の出力（負荷）を２万ｋＷから０ｋＷにステップ状に落とすことで行った。シャットダウン後のアンロードは、最終段の圧縮装置２０において用いて行った。ディーゼルエンジン１０の負荷が０ｋＷに下がった時点から３秒後にアンローダ４１によって逆止弁２２が開き始め、さらに２．５秒後に逆止弁２２が完全に開いてアンロード状態が完成した。燃料ガス供給管５の圧力は、燃料ガス供給管５の途中に設けた圧力計を用いて測定した。燃料ガス供給管５の圧力が３１．５ＭＰａ以下である場合を、許容範囲とした。
【００４４】
この結果、容積タンクを備えない場合、燃料ガス供給管５の圧力は、アンロードを行った場合は３２．３３Ｍｐａに上昇したのに対し、アンロードを行わなかった場合は３０．９８ＭＰａに上昇した。このことから、アンロードが行われることで、アンロードを行わなかった場合と比べ、燃料ガス供給管５の圧力を許容範囲（３１．５ＭＰａ以下）に抑えられることが分かった。
また、容積タンクを備える場合、燃料ガス供給管５の圧力は、アンロードを行った場合は３１．９１ＭＰａに上昇したのに対し、アンロードを行った場合は３０．２５ＭＰａに上昇した。このことからも、アンロードが行われることで、アンロードを行わなかった場合と比べ、燃料ガス供給管５の圧力を許容範囲に抑えられることが分かった。しかも、容積タンクを備える場合には、容積タンクを備えない場合と比べ、燃料ガス供給管５の圧力上昇を抑制する効果が大きいことが分かった。
【００４５】
以上、本発明の燃料供給装置、および燃料供給方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態および例に限定されず、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】
【００４６】
１  燃料ガス供給装置（燃料供給装置）
３  昇圧機
５  燃料ガス供給管（燃料供給管）
７  調圧弁（遮断弁）
９  制御部
１０  ディーゼルエンジン
１１，１２  タンク（燃料収容容器）
２０  第１の圧縮装置
２１  第１の圧縮室
２２  逆止弁
２３  吸入スナッバ（吸入室）
２５  吐出スナッバ（吐出室）
２７  バイパス管
２９  スピルバック弁
３０ａ、３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ  第２の圧縮装置
３１  第２の圧縮室
４１  アンローダ
【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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