(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスを貯蔵するタンクと、
吐出量が可変な圧縮機と、
ガス焚き可能なエンジンと、
前記タンク内で発生した気化ガスを前記圧縮機へ導く気化ガスラインと、
前記気化ガスを含むガスが前記圧縮機によって圧縮されてなる燃料ガスを前記エンジンへ導く燃料ガス供給ラインと、
前記燃料ガス供給ライン内の前記燃料ガスの圧力を検出する燃料ガス圧力計と、
前記燃料ガス供給ラインと接続されて前記燃料ガスの一部又は全部を前記タンク内の液相へ導く返送ラインと、
前記返送ラインに設けられ、開度が可変な返送バルブと、
前記燃料ガス圧力計で検出された圧力が前記エンジンの要求圧力範囲内となるように前記圧縮機の吐出量を制御し、前記エンジンの負荷の低下を監視し、前記エンジンの負荷の低下を判定したときにエンジン消費ガス量と前記タンクから前記気化ガスラインへ流入する前記気化ガスの量との差に実質的に相当する量の前記燃料ガスが前記返送ラインを通じて前記タンクへ返送されるように前記返送バルブの開度を制御する制御装置とを備える、
液化ガス運搬船。
【請求項２】
前記制御装置は、前記気化ガスラインへ流入する前記気化ガスの量と前記エンジン消費ガス量とを比較し、前記気化ガスの量が前記エンジン消費ガス量を上回るときに、前記エンジンの負荷の低下を判定するように構成されている、請求項１に記載の液化ガス運搬船。
【請求項３】
前記制御装置は、前記液化ガス運搬船の操縦装置の操作量に基づいて、前記エンジン消費ガス量を求めるように構成されている、請求項２に記載の液化ガス運搬船。
【請求項４】
前記タンク内の気相の圧力を検出する気化ガス圧力計と、
前記燃料ガスを焼却するガス燃焼装置と、
前記燃料ガス供給ラインと前記ガス燃焼装置とを接続する排気ラインと、
前記排気ラインに設けられた排気バルブとを更に備え、
前記制御装置は、前記気化ガス圧力計で検出された圧力が所定のタンク圧許容範囲を超えるときに、前記排気ラインを通じて前記ガス燃焼装置へ導かれる前記燃料ガスの量が増加するように前記排気バルブの開度を制御し、前記排気バルブの開度の増加に対応して前記返送バルブの開度を減少させるように前記返送バルブの開度を制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液化ガス運搬船。
【請求項５】
前記タンク内の前記液化ガスを前記圧縮機へ導く強制気化ガスラインと、
前記強制気化ガスラインに設けられた気化器と、
前記強制気化ガスラインに設けられ、前記気化器へ流入する前記液化ガスの流量を制御する強制気化バルブとを更に備え、
前記制御装置は、前記エンジンの負荷の低下を判定したときに閉止するように前記強制気化バルブを制御する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液化ガス運搬船。
【請求項６】
前記燃料ガス供給ラインの途中に、他の部分よりも大きな流路断面積を有するガスヘッダが設けられており、当該ガスヘッダに前記返送ラインが接続されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の液化ガス運搬船。
【請求項７】
複数組の前記エンジン及び当該エンジンが出力した機械エネルギから電力を得る発電機を有する発電ユニットと、
前記発電ユニットで発電した電力で駆動される推進電動機、及び、前記推進電動機の出力で回転する推進器を有する推進ユニットと、
前記発電ユニットから前記推進ユニットへの電力供給系統に設けられ、前記発電ユニットで発電した電力を配電するとともに、前記推進電動機の出力を制御する配電・制御ユニットとを備える、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の液化ガス運搬船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス焚き可能なエンジンへの燃料ガス供給システム、及び、これらを搭載した液化ガス運搬船に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液化天然ガス（以下、「ＬＮＧ」という）などの液化ガスを輸送するための液化ガス運搬船が知られている。液化ガス運搬船には、ガス焚き可能な内燃機関が搭載され、液化ガスを貯溜したタンク内で気化した液化ガスを内燃機関の燃料ガスとして利用するように構成されたものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の液化ガス運搬船は、船舶の電気装置のため及び船舶を推進するための供給電力を生成するために、交流発電機を駆動するディーゼルエンジンを含むエネルギ生成ユニットを備えており、このディーゼルエンジンの燃料として積荷である液化ガスの気化ガス（ボイルオフガス）が使用される。この気化ガスは、コンプレッサへ連続的に吸い込まれてマニホルドへ吐出される。このマニホルドはエネルギ生成ユニットの入口と接続されており、燃料ガス（即ち、圧縮された気化ガス）がマニホルドからエネルギ生成ユニットへ供給される。更に、このマニホルドには、過剰圧力を排出するためのパイプが接続されており、このパイプによって余剰の燃料ガスが焼却炉へ導かれる。
【０００４】
上記特許文献１には、タンクが満載のときは、外部との熱交換条件に依存して、マニホルド内の圧力が所定の高圧力よりも大きな値に到達し、自然蒸発による気化ガスの生成が過剰となる状況が生じうることが記載されている。このような状況では、マニホルド内の圧力が過度に上昇するのを回避するために、エネルギ生成ユニットによって燃焼されない過剰の燃料ガスが焼却炉へ導かれて焼却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２４７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の液化ガス運搬船の構成では、焼却炉で焼却された過剰の燃料ガスのエネルギは利用されないまま放出され、航行中の液化ガスの消費量が増加することとなる。よって、上記構成では、航行中の液化ガスの消費量を低減するという点で改善の余地があった。
【０００７】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、タンクで発生した液化ガスの気化ガスを燃料として使用するガス焚き可能なエンジンを搭載した液化ガス運搬船において、航行中の液化ガスの消費量を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る液化ガス運搬船は、
液化ガスを貯蔵するタンクと、
吐出量が可変な圧縮機と、
ガス焚き可能なエンジンと、
前記タンク内で発生した気化ガスを前記圧縮機へ導く気化ガスラインと、
前記気化ガスを含むガスが前記圧縮機によって圧縮されてなる燃料ガスを前記エンジンへ導く燃料ガス供給ラインと、
前記燃料ガス供給ライン内の前記燃料ガスの圧力を検出する燃料ガス圧力計と、
前記燃料ガス供給ラインと接続されて前記燃料ガスの一部又は全部を前記タンク内の液相へ導く返送ラインと、
前記返送ラインに設けられ、開度が可変な返送バルブと、
前記燃料ガス圧力計で検出された圧力が前記エンジンの要求圧力範囲内となるように前記圧縮機の吐出量を制御し、前記エンジンの負荷の低下を監視し、前記エンジンの負荷の低下を判定したときにエンジン消費ガス量と前記タンクから前記気化ガスラインへ流入する前記気化ガスの量との差に実質的に相当する量の前記燃料ガスが前記返送ラインを通じて前記タンクへ返送されるように前記返送バルブの開度を制御する制御装置とを備えることを特徴としている。
【０００９】
上記構成の液化ガス運搬船によれば、エンジンの負荷が低下したときに、燃料ガスがタンクの液相へ返送される。燃料ガスの返送によって燃料ガス供給ラインの圧力が低下するので、圧縮機の吐出量が増加する。これにより、燃料ガス供給ラインの圧力がエンジンの要求圧力範囲内に維持されるとともに、気化ガスラインへ流入する気化ガスの流量が増加するので、タンクガス圧の上昇が抑制される。また、気化ガスラインへ流入する気化ガスの量がエンジン消費ガス量を上回る状況となっても、燃料ガス供給ラインの過剰な燃料ガスはタンクへ戻され、この燃料ガスはＬＮＧ又は気化ガスとして再び利用される。ここで、燃料ガスはタンクの液相に返送されるので、返送された燃料ガスによるタンクガス圧の上昇が抑制される。以上の通り、タンクガス圧の上昇を抑制しつつ燃料ガスをタンクへ戻すことによって、航行中の液化ガスの消費量を低減することができる。
【００１０】
上記液化ガス運搬船において、前記制御装置は、前記気化ガスラインへ流入する前記気化ガスの量と前記エンジン消費ガス量とを比較し、前記気化ガスの量が前記エンジン消費ガス量を上回るときに、前記エンジンの負荷の低下を判定するように構成されていることが望ましい。ここで、前記制御装置は、前記液化ガス運搬船の操縦装置の操作量に基づいて、エンジン消費ガス量を求めるように構成されていてもよい。
【００１１】
操縦装置を操作してから実際にエンジンの負荷が低下するタイミングまでにタイムラグがある。よって、上記構成によれば、エンジンの負荷が低下するタイミングに先行して、燃料ガス供給ラインの燃料ガスのタンクへの返送量を増加させることができる。
【００１２】
上記液化ガス運搬船が、前記タンク内の気相の圧力を検出する気化ガス圧力計と、
前記燃料ガスを焼却するガス燃焼装置と、
前記燃料ガス供給ラインと前記ガス燃焼装置とを接続する排気ラインと、
前記排気ラインに設けられた排気バルブとを更に備え、
前記制御装置は、前記気化ガス圧力計で検出された圧力が所定のタンク圧許容範囲を超えるときに、前記排気ラインを通じて前記ガス燃焼装置へ導かれる前記燃料ガスの量が増加するように前記排気バルブの開度を制御し、前記排気バルブの開度の増加に対応して前記返送バルブの開度を減少させるように前記返送バルブの開度を制御するように構成されていることが望ましい。
【００１３】
上記構成により、気化ガス圧がタンク圧許容範囲を超えた場合には、燃料ガス供給ラインの余剰の燃料ガスの一部がガス燃焼装置へ送られて焼却処理されるとともに、余剰の燃焼ガスの一部がタンクの液相部分に返送される。これにより、燃料ガス供給ラインの圧力が低下するので、圧縮機の吐出量が増加する。圧縮機の吐出量の増加により気化ガスラインへ流入する気化ガスの流量が増加し、その結果、タンクガス圧の上昇が抑制される。
【００１４】
上記液化ガス運搬船が、前記タンク内の前記液化ガスを前記圧縮機へ導く強制気化ガスラインと、
前記強制気化ガスラインに設けられた気化器と、
前記強制気化ガスラインに設けられ、前記気化器へ流入する前記液化ガスの流量を制御する強制気化バルブとを更に備え、
前記制御装置は、前記エンジンの負荷の低下が判定されたときに閉止するように前記強制気化バルブを制御するように構成されていてよい。
【００１５】
これにより、エンジンの負荷の低下が判定されたときには、強制気化ガスの供給が停止し、タンク内の気化ガスが優先的に圧縮機へ送られることとなり、タンク内からより多くの気化ガスを抜き出すことができる。
【００１６】
上記液化ガス運搬船において、前記燃料ガス供給ラインの途中に、他の部分よりも大きな流路断面積を有するガスヘッダが設けられており、当該ガスヘッダに前記返送ラインが接続されていてよい。このガスヘッダのボリュームにより燃料ガス圧力の変動を吸収することができる。
【００１７】
上記液化ガス運搬船が、複数組の前記エンジン及び当該エンジンが出力した機械エネルギから電力を得る発電機を有する発電ユニットと、
前記発電ユニットで発電した電力で駆動される推進電動機、及び、前記推進電動機の出力で回転する推進器を有する推進ユニットと、
前記発電ユニットから前記推進ユニットへの電力供給系統に設けられ、前記発電ユニットで発電した電力を配電するとともに、前記推進電動機の出力を制御する配電・制御ユニットとを備えていてよい。
【００１８】
上記構成の液化ガス運搬船では、エンジンで出力した機械エネルギで発電した電力で、推進ユニットを駆動している。よって、推進ユニットの負荷の変動に先行して、エンジンの負荷を変動させて、実際の推進ユニットの負荷の変動に備えることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、タンクで発生した液化ガスの気化ガスを燃料として使用するガス焚き可能なエンジンを搭載した液化ガス運搬船において、航行中の液化ガスの消費量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る液化ガス運搬船の推進システムの概略構成図である。
【図２】液化ガス運搬船の燃料ガス供給システムの概略構成図である。
【図３】燃料ガス供給システムの制御系統の構成を示すブロック図である。
【図４】燃料ガス供給システムの制御の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態に係る液化ガス運搬船であるＬＮＧ運搬船について、図面を参照しながら説明する。図１には、本発明の一実施形態に係るＬＮＧ運搬船１の推進システム９０の概略構成図が示されている。図１に示すＬＮＧ運搬船１は、推進システム９０としてＤＦＤ（２元燃料ディーゼル）電気推進方式を採用している。但し、本発明が適用されるＬＮＧ運搬船１は本実施形態に限定されず、燃料としてガスを使用することのできるガス焚き可能なエンジンを備えていればよい。
【００２２】
ＬＮＧ運搬船１の推進システム９０は、発電ユニット９１と、発電ユニット９１で発電した電力で駆動される推進ユニット９３と、発電ユニット９１から推進ユニット９３への電力供給系統に設けられた配電・制御ユニット９２とを備えている。
【００２３】
発電ユニット９１には、複数組の発電用のエンジン２及び発電機９１２などが含まれている。エンジン２で発生した機械エネルギは、発電機９１２で電力として取り出される。
【００２４】
推進ユニット９３には、少なくとも１つの推進電動機９３１、推進電動機９３１の出力で駆動される推進器９３３、推進電動機９３１から推進器９３３の動力伝達経路上に設けられた減速機９３２などが含まれている。配電・制御ユニット９２には、発電ユニット９１からの電力を分配する配電盤９２１や推進電動機９３１の出力（即ち、回転数）を制御するインバータ９２２などが含まれている。但し、推進電動機９３１の回転数が一定であって、可変ピッチプロペラを採用してピッチを変化させることにより推進力が調整されてもよい。
【００２５】
推進電動機９３１の回転数は、例えば、図示されないテレグラフレバーなどの操縦装置の操作量によって決定され、この回転数に対応した電力要求値に相当する電力が配電・制御ユニット９２から推進ユニット９３へ供給される。このように推進ユニット９３で使用される電力に加えて、補機や船内設備等で使用される電力が、発電ユニット９１で発電された電力で賄えるように、発電量に応じた量の燃料が発電ユニット９１へ供給される。
【００２６】
上記構成の推進システム９０において、本実施形態に係るエンジン２は油とガスを焚ける２元燃料方式の４サイクルディーゼルエンジンである。そのため、エンジン２への燃料供給系統には、エンジン２へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給系統９６と、エンジン２へ燃料油タンク９５に貯蔵された重油等の燃料油を供給する燃料油供給系統９７とが含まれている。なお、図１では、燃料ガス供給系統９６が破線矢印で示され、燃料油供給系統９７が実線矢印で示されている。燃料ガス供給系統９６は、ＬＮＧ搬送用のタンク３内のＬＮＧが自然気化したガス（以下、「ＮＢＯＧ」という）及び／又はタンク３内のＬＮＧが強制気化された強制気化ガス（以下、「ＦＢＯＧ」という）を、エンジン２へ供給する燃料ガス供給システム１０によって構成されている。以下、燃料ガス供給システム１０について詳細に説明する。
【００２７】
図２は、本実施形態に係る燃料ガス供給システム１０の概略構成を示す図である。図２に示す燃料ガス供給システム１０は、液化ガスであるＬＮＧを貯蔵するタンク３と、吐出量が可変な圧縮機４と、タンク３内で発生したＮＢＯＧを圧縮機４へ導く気化ガスライン４１と、ＮＢＯＧを含むガスが圧縮機４によって圧縮されてなる燃料ガスをエンジン２へ導く燃料ガス供給ライン４２と、燃料ガス供給システム１０の動作を司る制御装置７とを概ね備えている。
【００２８】
ＬＮＧ運搬船１には、船長方向に配列された複数の大型のタンク３が設けられており、図２にはこのうちの４つが示されている。タンク３は、ＬＮＧを大気圧下の約−１６２℃の液体状態で保持できるように、極低温状態を保持可能な防熱性能を有する。タンク３内は、収容されたＬＮＧの液面を介して下側が液相部分３ａ、同じく上側が気相部分３ｂとなっており、気相部分３ｂにはＮＢＯＧを含むガスが存在している。タンク３には、タンク３内のＬＮＧの液面レベルを検出する液位計３２が設けられている。
【００２９】
ＬＮＧ運搬船１では、一般的に、産ガス地からガス消費地へ航行する時と、ガス消費地から産ガス地へと航行する時とで、タンク３内の液相部分３ａと気相部分３ｂとの比率が異なる。例えば、ＬＮＧ運搬船１が産ガス地からガス消費地へ航行する時には、タンク３内はＬＮＧで満たされている。例えば、ＬＮＧの液相部分３ａがタンク容量の約９８．５％以上を占めた状態が「満載」とされる。ＬＮＧ運搬船１がガス消費地から産ガス地へと航行する時には、タンク３内には少量のＬＮＧが収容されている。例えば、ＬＮＧの液相部分３ａがタンク容量の約１．５％以下である状態が「空載」とされる。なお、ＬＮＧ運搬船１の航行中、タンク３内でＬＮＧが蒸発することにより、液相部分３ａと気相部分３ｂとの比率は多少変動する。
【００３０】
気化ガスライン４１は、タンク３の上部に開口するガス吸入口４１ａと圧縮機４の入口とを繋ぐ少なくとも１つの配管などから構成されている。この気化ガスライン４１によって、タンク３内のＮＢＯＧが圧縮機４へ導かれる。本実施形態においては、各タンク３と接続された気化ガスライン４１はベーパガスヘッダ４１ｂで一つに束ねられており、気化ガスライン４１のベーパガスヘッダ４１ｂから下流側では各タンク３から流出したＬＮＧが合流して圧縮機４へ流れる。ベーパガスヘッダ４１ｂには、気化ガス圧力計７２が設けられている。この気化ガス圧力計７２では、各タンク３から流出したＬＮＧ（気化ガス）の圧力（以下、「気化ガス圧Ｐ２」という）が検出される。ベーパガスヘッダ４１ｂは各タンク３と接続されているので、気化ガス圧力計７２で検出された気化ガス圧Ｐ２は各タンク３内のガス圧（以下、「タンクガス圧」ということもある）とほぼ等しい。なお、気化ガスライン４１のベーパガスヘッダ４１ｂより下流側には、図示されないが、圧縮機４に流入するガスを冷却するプレクーラーや、圧縮機４に流入するガスから水分を除去するミストセパレータなどが設けられている。
【００３１】
気化ガスライン４１には、タンク３内のＬＮＧを圧縮機４へ導く強制気化ガスライン５１の下流端が接続されている。強制気化ガスライン５１には、タンク３内の液相部分３ａに配置されたポンプ３１と、気化器５２と、気化器５２へ流入するＬＮＧの流量を制御する強制気化バルブ５３が設けられており、これらが配管等によって接続されている。この強制気化ガスライン５１では、ポンプ３１の稼働によりタンク３内のＬＮＧが気化器５２へ圧送され、気化器５２でＬＮＧが強制的に気化されてなるＦＢＯＧが圧縮機４へ送られる。
【００３２】
強制気化バルブ５３の開度は制御装置７により制御されている。強制気化バルブ５３の開度を変化させることにより、気化器５２に流入するＦＢＯＧの量（以下、「強制気化ガス量」という。）が変化する。なお、本実施形態に係る強制気化ガスライン５１では、強制気化バルブ５３の開度を変更することによって強制気化ガス量を変化させているが、これに限定されず、例えば、ポンプ３１の回転数を変更することによっても強制気化ガス量を変化させることができる。
【００３３】
圧縮機４は、上流側から導かれたガスを下流側へと圧送する装置である。圧縮機４で吸入されたＮＢＯＧ及び／又はＦＢＯＧは、圧縮されて燃料ガス供給ライン４２に吐出される。このように圧縮されたＮＢＯＧ及び／又はＦＢＯＧは、燃料ガスとしてエンジン２で利用される。本実施形態に係る圧縮機４は、ローデューティコンプレッサであって、例えば、大気圧のガスを吸入して、エンジン２の要求圧力である５００KPa（≒５bar）程度に昇圧して吐出するように構成されている。本実施形態に係る圧縮機４は、例えば軸流式又は遠心式の圧縮機であって、吸入口の開口度及び／又はモータの回転数を調整することによって吐出量（又は、吸入量）が可変に構成されている。圧縮機４の吐出量（又は、吸入量）は、制御装置７によって制御されている。
【００３４】
燃料ガス供給ライン４２は、圧縮機４の吐出口とエンジン２の入口とを繋ぐ少なくとも１つ以上の配管などにより構成されている。燃料ガス供給ライン４２には、他の部分よりも大きな流路断面積を有するガスヘッダ４２ａが設けられている。ガスヘッダ４２ａは分岐管としての機能を有し、燃料ガス供給ライン４２はこのガスヘッダ４２ａから下流側で分岐して複数のエンジン２と接続されている。なお、図２では、複数のエンジン２のうち１つだけが示されている。ガスヘッダ４２ａには、燃料ガス供給ライン４２のガス圧（以下、「燃料ガス圧Ｐ１」という。）を計測するための燃料ガス圧力計７１が設けられている。
【００３５】
燃料ガス供給ライン４２には、燃料ガス供給ライン４２の燃料ガスをタンク３に返送する返送ライン６１が接続されている。本実施形態に係る返送ライン６１の上流端は、ガスヘッダ４２ａに接続されている。返送ライン６１の下流端６３は、タンク３内の液相部分３ａに位置している。なお、本実施形態では、返送ライン６１は各タンク３と接続されており、燃料ガス供給ライン４２から各タンク３へ燃料ガスが返送されるように構成されているが、返送ライン６１は複数のタンク３のうち少なくとも１つへ燃料ガスを返送するように構成されていればよい。
【００３６】
返送ライン６１には、返送ライン６１の流路断面積が可変となるように、開度が可変な返送バルブ６２が設けられている。制御装置７によって返送バルブ６２の開度が制御されることにより、返送ライン６１を通じてタンク３へ戻される燃料ガスの流量が制御されて、返送バルブ６２の上流側である燃料ガス供給ライン４２の燃料ガス圧Ｐ１を調整することができる。
【００３７】
さらに、燃料ガス供給ライン４２には、ガス燃焼装置（ＧＣＵ；Gas Combustion Unit）８３にガスを導く排気ライン８１が接続されている。本実施形態に係る排気ライン８１の上流端はガスヘッダ４２ａと接続されている。ガス燃焼装置８３は、燃料ガス供給ライン４２から排気ライン８１を介して導かれたガスを燃焼し、ＬＮＧ運搬船１の外部へ排気する。排気ライン８１には、排気バルブ８２が設けられている。排気バルブ８２の開度を制御することにより、気化ガス圧Ｐ２（即ち、タンクガス圧）を調整することができる。
【００３８】
制御装置７は、いわゆるコンピュータであって、ＣＰＵ等の演算処理部、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部を有している（いずれも図示せず）。記憶部には、演算処理部が実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。演算処理部は、外部装置とのデータ送受信を行う。また、演算処理部は、各種計器からの検出信号の入力や各制御対象への制御信号の出力を行う。制御装置７では、記憶部に記憶されたプログラム等のソフトウェアを演算処理部が読み出して実行することにより燃料ガス供給システム１０の動作を制御するための処理が行われる。なお、制御装置７は単一のコンピュータによる集中制御により各処理を実行してもよいし、複数のコンピュータの協働による分散制御により各処理を実行してもよい。
【００３９】
図３は、燃料ガス供給システム１０の制御系統の構成を示すブロック図である。この図では、特に、燃料ガス圧Ｐ１と気化ガス圧Ｐ２を制御するための構成が示され、他の制御に係る構成は省略されている。図３に示すように、制御装置７には、燃料ガス圧力計７１、気化ガス圧力計７２、及び液位計３２の各計器から検出信号、並びに、テレグラフレバー８０から操作量信号が入力される。テレグラフレバー８０はＬＮＧ運搬船１を操縦するための操作手段であって、前進，後進，全速，半速，低速，微速，停止などのテレグラフレバー８０の操作量信号又はこれと対応関係にある信号が制御装置７へ直接的又は間接的に入力される。
【００４０】
また、制御装置７には、圧縮機４の吐出量を制御する圧縮機制御部７５、強制気化バルブ５３の開度を制御する強制気化バルブ制御部７６、返送バルブ６２の開度を制御する返送バルブ制御部７７、及び、排気バルブ８２の開度を制御する排気バルブ制御部７８の各機能部を有している。そして、制御装置７からは、圧縮機４、強制気化バルブ５３、返送バルブ６２、及び、排気バルブ８２へ制御信号が出力される。
【００４１】
上記構成の燃料ガス供給システム１０において、エンジン２に供給する燃料ガスのガス圧は、エンジン２のガス圧要求範囲内に収められる。この実施形態では、燃料ガス圧Ｐ１は、エンジン２のガス圧要求範囲内である燃料ガス設定圧Ｐｓ１に維持するように制御される。ここで、燃料ガス設定圧Ｐｓ１は、一例にすぎないが、エンジン２のガス圧要求範囲の上限値と下限値の中間の値である。
【００４２】
また、気化ガス圧Ｐ２は、所定の下側閾値から所定の上側閾値までの所定のタンク圧許容範囲内に収められる。下側閾値は、例えば、ＬＮＧの凝固点やタンク容量やタンク３への入熱量などに基づいて予め設定された値である。気化ガス圧Ｐ２が下側閾値より低下すると、タンク３内の温度が低下してＬＮＧの一部の成分や不純物などが凍結するおそれがある。一方、上側閾値は、例えば、タンク３の設計圧に安全率を加味して予め設定された値である。気化ガス圧Ｐ２が上側閾値を超えると、気化ガス圧Ｐ２がタンク３の設計許容圧を超えるおそれがある。
【００４３】
そこで、制御装置７は、燃料ガス圧Ｐ１が燃料ガス設定圧Ｐｓ１に維持され、且つ、気化ガス圧Ｐ２が、所定のタンク圧許容範囲内に維持されるように、燃料ガス供給システム１０の動作、特に、強制気化バルブ５３、圧縮機４、返送バルブ６２、及び、排気バルブ８２の動作を制御する。
【００４４】
図４は制御装置７による燃料ガス供給システム１０の制御の流れを示すフローチャートである。以下では、このフローチャートを用いて、制御装置７による排気バルブ８２と返送バルブ６２の制御の流れについて説明する。
【００４５】
なお、制御装置７による燃料ガス供給システム１０の制御が開始されたときの制御モードは、定常制御モードとする。定常制御モードにおいて、圧縮機４の吐出量は、原則として、燃料ガス圧Ｐ１が燃料ガス設定圧Ｐｓ１になるように制御される。具体的には、制御装置７は、燃料ガス圧Ｐ１が燃料ガス設定圧Ｐｓ１となるように、検出された燃料ガス圧Ｐ１をフィードバックさせて圧縮機４の吐出量を制御する。また、定常制御モードにおいて、強制気化バルブ５３の開度は、原則として、強制気化ガス量が、圧縮機４が吸入するガスの量とタンク３から気化ガスライン４１へ流入するＮＢＯＧの量（以下、「ＮＢＯＧ量ＱNBOG」という）との差に相当する量となるように制御される。
【００４６】
図４に示すように、制御装置７は、ＮＢＯＧ量ＱNBOGとエンジン消費ガス量ＱFuelとを取得し（ステップＳ１）、これら比較してエンジン２の負荷状態を監視している（ステップＳ２）。
【００４７】
上記において、ＮＢＯＧ量ＱNBOGは、タンク３から気化ガスライン４１へ流入するＮＢＯＧの量である。ＮＢＯＧ量ＱNBOGは、単純にタンク３でのＮＢＯＧの発生量であってもよいが、ＮＢＯＧの発生量に気化ガス圧Ｐ２が加味された利用可能なＮＢＯＧの量であることがより望ましい。ＮＢＯＧ量ＱNBOGは実測値を用いることもできるが、本実施形態では計算により求めたＮＢＯＧ量ＱNBOGの予測値を用いている。ＮＢＯＧの発生量は、タンク３内のＬＮＧのレベルやタンク３への入熱量などのパラメータを所定の演算式又は所定のマップ等に当てはめることにより、１日に発生するＮＢＯＧの量を求めて、これを２４で割ったものである。つまり、ＮＢＯＧの発生量は、単位時間当たりに発生したＮＢＯＧの推定量である。なお、上記においてタンク３内のＬＮＧの液面レベルは、タンク３に設けられた液位計３２の検出値から取得することができ、例えば、満載時と空載時とで区別される。また、上記においてタンク３への入熱量は、タンク３の形状、航行時期、航行ルート、気象条件などのうち少なくとも１つを用いて求められた値である。このようにして算出されたＮＢＯＧの発生量に気化ガス圧Ｐ２が加味されて、気化ガスライン４１へ送り出されるＮＢＯＧの単位時間当たりの流量がＮＢＯＧ量ＱNBOGとして算出される。
【００４８】
制御装置７は、ＮＢＯＧ量ＱNBOGとして、予め記憶部に記憶された値を読み出して利用することができる。或いは、制御装置７がＮＢＯＧ量演算機能を備えていて、制御装置７によってＮＢＯＧ量ＱNBOGが算出される。この場合、タンク３内のＬＮＧのレベル（満載・空載）や気化ガス圧Ｐ２やタンク３への入熱量などのＮＢＯＧ量ＱNBOGのパラメータは、予め記憶部に記憶された値であってよいし、或いは、ＬＮＧ運搬船１に搭載された各種計器の計測値に基づいて算出された値であってもよい。
【００４９】
また、上記において、エンジン消費ガス量ＱFuelとは、エンジン２で消費される燃料ガスの量である。エンジン消費ガス量ＱFuelは、例えば、ＬＮＧ運搬船１を操縦するテレグラフレバー８０の操作量（操作位置）と対応する値であってよい。テレグラフレバー８０の操作量により推進電動機９３１の回転数が定まり、推進電動機９３１の回転数に対応した電力要求値に基づいて発電ユニット９１の発電量が決まり、発電量に基づいてエンジン２に消費される燃料ガスの量が決まる。本実施形態においては、制御装置７はエンジン消費ガス量演算機能を備えていて、制御装置７は、所定の演算式又は所定のマップ等を用いてテレグラフレバー８０の操作量に基づいてエンジン消費ガス量ＱFuelを算出し、算出されたエンジン消費ガス量ＱFuelを利用する。
【００５０】
但し、エンジン消費ガス量ＱFuelの算出方法は上記に限定されない。例えば、エンジン消費ガス量ＱFuelは、圧縮機４の吐出量から返送ライン６１を通じてタンク３へ返送された燃料ガス量を差し引いた値であってもよい。前述の通り、圧縮機４の回転数は燃料ガス圧Ｐ１を一定に保持するように制御されていることから、燃料ガス供給ライン４２へ供給された燃料ガスの量（即ち、圧縮機４の吐出量）は、エンジン２へ供給された燃料ガスの量（即ち、エンジン消費ガス量ＱFuel）と返送ライン６１を通じてタンク３へ返送された燃料ガス量の和となる。
【００５１】
上記のように、本実施形態に係る制御装置７は、圧縮機４の回転数又は返送バルブ６２の開度に基づいてエンジン消費ガス量ＱFuelを算出し、算出されたエンジン消費ガス量ＱFuelを利用する。但し、上記のような算出されたエンジン消費ガス量ＱFuelに代えて、エンジン消費ガス量ＱFuelの実測値が用いられてもよい。この場合、例えば、燃料ガス供給ライン４２又は各エンジン２の入口にエンジン２に流入する燃料ガスの流量を検出する少なくとも１つの流量計（図示略）を設けて、この少なくとも１つの流量計で検出された値（流量計が複数である場合は合算値）をエンジン消費ガス量ＱFuelとしてもよい。
【００５２】
制御装置７は、エンジン２の負荷状態を監視し、ＮＢＯＧ量ＱNBOGがエンジン消費ガス量ＱFuelよりも大きい（ＱNBOG＞ＱFuel）場合に（ステップＳ２でＹＥＳ）低負荷であると判定し（ステップＳ５）、余の場合（ステップＳ２でＮＯ）に低負荷でないと判定する（ステップＳ３）。
【００５３】
制御装置７は、エンジン２の負荷状態が低負荷でないと判定したとき（ステップＳ３）、定常制御モードを維持する（ステップＳ４）。
【００５４】
定常制御モードでは、返送バルブ６２は、原則として、燃料ガス圧Ｐ１が燃料ガス設定圧Ｐｓ１を維持するように、その開度が制御される。但し、定常制御モードの返送バルブ６２は閉止（開口度０％）とされてもよい。また、定常制御モードの排気バルブ８２は、原則として、閉止（開口度０％）となるように、その開度が制御される。
【００５５】
一方、制御装置７は、エンジン２の負荷状態が低負荷であると判定したとき（ステップＳ５）、エンジン２の負荷の低下したときのエンジン消費ガス量ＱFuelとＮＢＯＧ量ＱNBOGとの差である返送ガス量ＱRETURN（ＱRETURN＝ＱNBOG−ＱFuel）に実質的に相当する流量の燃料ガスがタンク３へ返送されるように、返送バルブ６２の開度を増加させる（ステップＳ６）。なお、エンジン２の負荷の低下したときのエンジン消費ガス量ＱFuelは、ステップＳ１で取得したエンジン消費ガス量ＱFuelである。返送ガス量ＱRETURNは、ＮＢＯＧ量ＱNBOGからエンジン消費ガス量ＱFuelを差し引いた値である。例えば、ＮＢＯＧ量ＱNBOGが２．０ton/h、エンジン消費ガス量ＱFuelが１．５ton/hであるとき、返送ガス量ＱRETURNは０．５ton/hとなり、この返送ガス量ＱRETURNに相当する燃料ガスが燃料ガス供給ライン４２からタンク３へ返送される。
【００５６】
制御装置７には、返送バルブ６２の流量特性（開度と流量との関係）が予め記憶されている。制御装置７は、この所定の対応関係に基づいて、返送ガス量ＱRETURNに実質的に相当する燃料ガスが返送ライン６１を流れるように、返送バルブ６２の開度を制御する。但し、制御装置７が、返送ライン６１に設けられた図示されない流量計の検出値に基づいて、この検出値が返送ガス量ＱRETURNに実質的に等しくなるように、返送バルブ６２の開度を制御してもよい。
【００５７】
上記のように、テレグラフレバー８０の操作に基づいてエンジン２の低負荷を判定することによって、実際のエンジン２の負荷の低下のタイミングに先行して返送バルブ６２の開度が増加する。返送バルブ６２の開度が増加することによって、燃料ガス供給ライン４２の燃料ガスのタンク３への返送量が増える。燃料ガスはタンク３内の液相部分３ａに返送されて、燃料ガスの多くは液相部分３ａを上昇するうちに液化してＬＮＧとなる。よって、燃料ガスが気相部分３ｂに返送される場合と比較して、気化ガス圧Ｐ２（即ち、タンクガス圧）の上昇を抑えることができる。更に、燃料ガスの返送によって燃料ガス供給ライン４２の圧力が低下するので、燃料ガスの圧力を維持するために圧縮機４の吐出量が増加する。このように圧縮機４の吐出量を増加させるために気化ガスライン４１へ流入する気化ガスの流量が増加し、その結果、気化ガス圧Ｐ２の上昇が抑制される。
【００５８】
また、エンジン２の負荷の低下によって、ＮＢＯＧ量ＱNBOGがエンジン消費ガス量ＱFuelを上回ったときに、燃料ガス供給ライン４２の余剰の燃料ガスはガス燃焼装置８３ではなくタンク３へ返送される。タンク３へ返送された燃料ガスは、再びＬＮＧ又は燃料ガスとして利用される。よって、ガス燃焼装置８３で焼却処理される燃料ガスを削減することができる。
【００５９】
なお、上記のようにエンジン２の負荷の低下を判定したときには、強制気化バルブ５３が閉止するように制御されることが望ましい。これにより、タンク３のＮＢＯＧがＦＢＯＧに優先して燃料ガス供給ライン４２へ流入することとなる。
【００６０】
このように気化ガス圧Ｐ２が上昇しないように余剰の燃料ガスを処理しても、気化ガス圧Ｐ２がタンク圧許容範囲を超えることがあるかもしれない。例えば、ＬＮＧ運搬船１が荷揚げ港へ入港するときなどには、入港のために船速を低下させているのでＮＢＯＧ量ＱNBOGがエンジン消費ガス量ＱFuelを上回ることがあり、タンク３は満載状態なので液相部分３ａに燃料ガスが返送されても気化ガス圧Ｐ２が徐々に増加する。
【００６１】
そこで、制御装置７は、気化ガス圧Ｐ２を取得し（ステップＳ７）、気化ガス圧Ｐ２と所定のタンク圧許容範囲の上側閾値とを比較し（ステップＳ８）、気化ガス圧Ｐ２が上側閾値を超えたときは（ステップＳ８でＹＥＳ）、排気バルブ８２の開度を所定の開度まで増加させる（ステップＳ９）。さらに、制御装置７は、排気バルブ８２の所定の開度に応じて、返送バルブ６２の開度を減少させる（ステップＳ１０）。
【００６２】
上記のように排気バルブ８２を所定の開度まで開くと、余剰の燃料ガスの一部又は全部がガス燃焼装置８３へ送られるとともに、余剰の燃料ガスの一部又は全部がタンク３へ返送される。これにより、燃料ガス供給ライン４２の圧力が更に低下するので、圧縮機４の吐出量が更に増大する。このようにしてタンク３から圧縮機４へ吸入されるＮＢＯＧの量が増加することにより、気化ガス圧Ｐ２の過上昇を免れることができる。ここで、気化ガス圧Ｐ２がタンク圧許容範囲内に収まることを条件に、ガス燃焼装置８３へ送られる燃料ガスがより少なくなり且つタンク３へ返送される燃料ガスがより多くなるように、排気バルブ８２の所定の開度に応じて返送バルブ６２の開度が制御されることが、タンク３のＬＮＧを有効に利用する観点で望ましい。但し、タンク３へ返送される燃料ガスが少なくなることでタンク３への入熱が低減されるので、タンク３への入熱を減らす観点では、タンク３へ返送される燃料ガスを減らすことが望ましい。
【００６３】
以上に説明した排気バルブ８２と返送バルブ６２の制御の流れは、所定の制御周期（例えば、２００msec）で繰り返される。
【００６４】
以上に説明したように、本実施形態に係るＬＮＧ運搬船１は、液化ガスの一例であるＬＮＧを貯蔵するタンク３と、吐出量が可変な圧縮機４と、ガス焚き可能なエンジン２と、タンク３内で発生したＮＢＯＧを圧縮機４へ導く気化ガスライン４１と、ＮＢＯＧを含むガスが圧縮機４によって圧縮されてなる燃料ガスをエンジン２へ導く燃料ガス供給ライン４２と、燃料ガス供給ライン４２内の燃料ガスの圧力を検出する燃料ガス圧力計７１と、燃料ガス供給ライン４２と接続されて燃料ガスの一部又は全部をタンク３内の液相部分３ａへ導く返送ライン６１と、返送ライン６１に設けられ、開度が可変な返送バルブ６２と、制御装置７とを備えている。そして、制御装置７は、燃料ガス圧力計７１で検出された圧力がエンジン２の要求圧力範囲内となるように圧縮機４の吐出量を制御する。さらに、制御装置７は、エンジン２の負荷の低下を監視し、エンジン２の負荷の低下を判定したときにエンジン消費ガス量ＱFuelとタンク３から気化ガスライン４１へ流入する気化ガスの量（ＮＢＯＧ量ＱNBOG）との差に実質的に相当する量（返送ガス量ＱRETURN）の燃料ガスが返送ライン６１を通じてタンク３へ返送されるように返送バルブ６２の開度を制御する。
【００６５】
上記構成のＬＮＧ運搬船１では、エンジン２の負荷が低下して気化ガスライン４１へ流入する気化ガスの量（ＮＢＯＧ量ＱNBOG）がエンジン消費ガス量ＱFuelを上回ったときには、燃料ガス供給ライン４２の過剰な燃料ガスはタンク３へ戻されるので、ガス燃焼装置８３で焼却処理される燃料ガスを削減することができる。
【００６６】
また、燃料ガスはタンク３の液相部分３ａに返送されるので、返送された燃料ガスによる気化ガス圧Ｐ２の上昇が抑制される。加えて、燃料ガスの返送によって燃料ガス供給ライン４２の圧力が低下するので、圧縮機４の吐出量を増加させるために気化ガスライン４１へ流入する気化ガスの流量が増加し、その結果、気化ガス圧Ｐ２の上昇が抑制される。このようにして、ＬＮＧ運搬船１では、気化ガス圧Ｐ２の上昇を抑制しつつ、航行中の燃料消費量を削減することができる。
【００６７】
また、本実施形態のＬＮＧ運搬船１において、制御装置７は、ＬＮＧ運搬船１の操縦装置であるテレグラフレバー８０の操作量に基づいて、エンジン消費ガス量ＱFuelを求めている。そして、制御装置７は、ＮＢＯＧ量ＱNBOGとエンジン消費ガス量ＱFuelとを比較し、ＮＢＯＧ量ＱNBOGがエンジン消費ガス量ＱFuelを上回るときに、エンジン２の負荷の低下を判定するように構成されている。
【００６８】
テレグラフレバー８０を操作してから実際にエンジン２の負荷が低下するタイミングまでにタイムラグがある。そのため、上記によれば、エンジン２の負荷が低下するタイミングに先行して、燃料ガス供給ライン４２の燃料ガスのタンク３への返送量を増加させることができる。なお、テレグラフレバー８０はＬＮＧ運搬船１の操縦装置の一例であって、テレグラフレバー８０と異なる他の操縦装置の操作量に基づいてエンジン消費ガス量ＱFuelが決定されてもよい。あるいは、エンジン消費ガス量ＱFuelは実測値が用いられてもよい。また、エンジン２の負荷の低下は、航海計画とＬＮＧ運搬船１の現在位置とに基づいて決定することもできる。例えば、制御装置７が、予め記憶された航海計画と、図示されないＧＰＳ装置で計測したＬＮＧ運搬船１の現在位置とに基づいて、港湾内に進入するときのエンジン２の負荷の低下を予測し、ＬＮＧ運搬船１が港湾内に進入する前に、燃料ガス供給ライン４２の燃料ガスのタンク３への返送量を増加させてもよい。
【００６９】
また、本実施形態のＬＮＧ運搬船１は、タンク３内の気相部分３ｂの圧力を検出する気化ガス圧力計７２と、燃料ガスを焼却するガス燃焼装置８３と、燃料ガス供給ライン４２とガス燃焼装置８３とを接続する排気ライン８１と、排気ライン８１に設けられた排気バルブ８２とを更に備えている。そして、制御装置７は、気化ガス圧力計７２で検出された圧力が所定のタンク圧許容範囲を超えるときに、排気ライン８１を通じてガス燃焼装置８３へ導かれる燃料ガスの量が増加するように排気バルブ８２の開度を制御し、排気バルブ８２の開度の増加に対応して返送バルブ６２の開度を減少させるように返送バルブ６２の開度を制御する。
【００７０】
これにより、タンク３の気化ガス圧Ｐ２がタンク圧許容範囲を超えた場合には、燃料ガス供給ライン４２の余剰の燃料ガスの一部又は全部はガス燃焼装置８３へ送られて焼却処理される。よって、燃料ガス供給ライン４２の圧力が低下するので、圧縮機４の吐出量が増える。これにより、タンク３から圧縮機４へ送られるＮＢＯＧの量が増えるので、気化ガス圧Ｐ２の過度な上昇を防止することができる。
【００７１】
また、本実施形態のＬＮＧ運搬船１は、タンク３内の液化ガスを圧縮機４へ導く強制気化ガスライン５１と、強制気化ガスライン５１に設けられた気化器５２と、強制気化ガスライン５１に設けられ、気化器５２へ流入する液化ガスの流量を制御する強制気化バルブ５３とを更に備えている。そして、制御装置７は、エンジン２の負荷の低下が判定されたときに閉止するように強制気化バルブ５３を制御する。
【００７２】
これにより、エンジン２の負荷の低下が判定されたときには、ＦＢＯＧの供給が停止し、ＮＢＯＧが優先的に圧縮機４へ送られることとなり、タンク３内からより多くのＮＢＯＧを抜き出すことができる。
【００７３】
また、本実施形態のＬＮＧ運搬船１の燃料ガス供給システム１０は、燃料ガス供給ライン４２の途中に、他の部分よりも大きな流路断面積を有するガスヘッダ４２ａが設けられている。このガスヘッダ４２ａに返送ライン６１が接続されている。このガスヘッダ４２ａのボリュームにより燃料ガス圧力の変動を緩和することができる。
【００７４】
また、本実施形態のＬＮＧ運搬船１は、複数組のエンジン２及び当該エンジン２が出力した機械エネルギから電力を得る発電機９１２を有する発電ユニット９１と、発電ユニット９１で発電した電力で駆動される推進電動機９３１、及び、推進電動機９３１の出力で回転する推進器９３３を有する推進ユニット９３と、発電ユニット９１から推進ユニット９３への電力供給系統に設けられ、発電ユニット９１で発電した電力を配電するとともに、推進電動機９３１の出力を制御する配電・制御ユニット９２とを備えている。
【００７５】
上記構成のＬＮＧ運搬船１では、エンジン２で出力した機械エネルギで発電した電力で、推進ユニット９３を駆動している。例えば、推進ユニット９３の負荷の変動に先行して、エンジン２の負荷を変動させて、実際の推進ユニット９３の負荷の変動に備えることができる。そのため、上記実施形態に係る燃料ガス供給システム１０は、上記構成のＬＮＧ運搬船１に適している。
【００７６】
以上に本発明の好適な実施形態を説明したが、当業者にとっては、この説明から本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【００７７】
例えば、上記実施形態に係るＬＮＧ運搬船１の燃料ガス供給システム１０は、本実施形態の推進システム９０とは異なる態様の推進システムへ燃料ガスを供給するシステムとして応用することも可能である。上記実施形態に係る燃料ガス供給システム１０が、例えば、燃料ガスのみを燃料として利用するガス専焼エンジン、燃料油と燃料ガスの両方を燃料として利用できる２元燃料エンジン、ボイラを搭載した蒸気タービンエンジンなどのうち一つ以上のエンジンに燃料ガスを供給するシステムに適用されてもよい。また、本実施形態に係るＬＮＧ運搬船１は電気推進方式であるが、ＬＮＧ運搬船１の推進方式はこれに限定されず、エンジン２の出力で直接的に推進器が駆動される推進方式であってもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１    ＬＮＧ運搬船（液化ガス運搬船の一例）
２    エンジン
３    タンク
４    圧縮機
１０  燃料ガス供給システム
４１  気化ガスライン
４２  燃料ガス供給ライン
５１  強制気化ガスライン
５２  気化器
６１  返送ライン
６２  返送バルブ
８１  排気ライン
８２  排気バルブ
８３  ガス燃焼装置
９０  推進システム
９１  発電ユニット
９２  配電・制御ユニット
９３  推進ユニット
Ｐ１  燃料ガス圧
Ｐ２  気化ガス圧
【図１】
0006613179.tif 000002
【図２】
0006613179.tif 000003
【図３】
0006613179.tif 000004
【図４】
0006613179.tif 000005