(57)【要約】【課題】船舶用の燃料供給システムが開示される。【解決手段】前記船舶用の燃料供給システムは、エンジン（Ｅ）から排出された余剰燃料を減圧する第１減圧装置（５０）と、前記第１減圧装置（５０）によって減圧された気液混合状態の流体を気相と液相とに分離する気液分離器（６０）とを備える。前記気液分離器（６０）によって分離された気体状態のガスを貯蔵タンク（Ｔ）に戻し、前記エンジン（Ｅ）に過剰の液化ガスを燃料として供給した後、前記エンジン（Ｅ）で使用されずに残った余剰燃料を前記エンジン（Ｅ）から排出させて前記第１減圧装置（５０）に供給する。【選択図】図１
2021526106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出された余剰燃料を減圧する第１減圧装置；と
前記第１減圧装置によって減圧された気液混合状態の流体を気相と液相とに分離する気液分離器；とを備え、
前記気液分離器によって分離された気体状態のガスを貯蔵タンクに戻し、
前記エンジンに過剰の液化ガスを燃料として供給した後、前記エンジンで使用されずに残った余剰燃料を前記エンジンから排出させて前記第１減圧装置に供給する、ことを特徴とする船舶用の燃料供給システム。
【請求項２】
前記気液分離器によって分離された液化ガスを、前記貯蔵タンクから排出された液化ガスと合流させることを特徴とする、請求項１に記載の船舶用の燃料供給システム。
【請求項３】
前記第１減圧装置が、前記貯蔵タンクから排出された液化ガスの圧力まで前記エンジンから排出された余剰燃料を減圧することを特徴とする、請求項２に記載の船舶用の燃料供給システム。
【請求項４】
前記気液分離器によって分離された気体状態のガスを減圧する第２減圧装置をさらに備え、
前記気液分離器によって分離された気体状態のガスを第２減圧装置で減圧させた後に前記貯蔵タンクに送ることを特徴とする、請求項３に記載の船舶用の燃料供給システム。
【請求項５】
前記気液分離器によって分離された液化ガスを、前記貯蔵タンクの内部に送ることを特徴とする、請求項１に記載の船舶用の燃料供給システム。
【請求項６】
前記第１減圧装置は、前記貯蔵タンクの内部圧力まで前記エンジンから排出された余剰燃料を減圧することを特徴とする、請求項５に記載の船舶用の燃料供給システム。
【請求項７】
前記貯蔵タンクの内部に設置されて、前記貯蔵タンク内に貯蔵される液化ガスを前記貯蔵タンクの外部に排出させる第１ポンプをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の船舶用の燃料供給システム。
【請求項８】
前記貯蔵タンクから排出されて前記エンジンに供給される液化ガスを、前記エンジンの要求圧力まで加圧する第２ポンプをさらに備えることを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の船舶用の燃料供給システム。
【請求項９】
前記気液分離器によって分離された液化ガスを、前記第２ポンプの上流で前記貯蔵タンクから排出される液化ガスと合流させて、再び前記エンジンの燃料として使用することを特徴とする、請求項８に記載の船舶用の燃料供給システム。
【請求項１０】
前記気液分離器によって分離された液化ガスが排出されるライン上に、バルブが設置されることを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の船舶用の燃料供給システム。
【請求項１１】
前記貯蔵タンクから排出されて前記エンジンに供給される液化ガスを、前記エンジンの要求温度まで加熱する加熱器をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の船舶用の燃料供給システム。
【請求項１２】
１）エンジンに過剰の液化ガスを燃料として供給した後、前記エンジンで使用されずに残った余剰燃料を前記エンジンから排出させるステップ；と
２）前記１）のステップで前記エンジンから排出された余剰燃料を減圧するステップ；と
３）前記２）のステップで減圧された気液混合状態の流体を気相と液相とに分離するステップ；と
４）前記３）のステップで分離された気体状態のガスを貯蔵タンクに戻すステップ；とを含み、
前記貯蔵タンクから排出された液化ガスを前記エンジンに燃料として供給する、ことを特徴とする船舶用の燃料供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非圧縮性流体をエンジンの燃料として使用する船舶における燃料供給システム及び燃料供給方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、石油ガスは生産地で低温液化した液化石油ガス（Liquefied Petroleum Gas、以下、ＬＰＧという）の状態で製造した後、ＬＰＧ運搬船によって目的地まで遠距離輸送される。
【０００３】
従来のＬＰＧ運搬船におけるエンジン用燃料としては、ＨＦＯ（Heavy Fuel Oil）またはＭＤＯ（Marine Diesel Oil）などのオイル燃料が使用される。また、従来のＬＰＧ運搬船は、貨物としてのＬＰＧを貯蔵タンクで貯蔵して運搬するが、貯蔵タンクで発生したＢＯＧ（Boil Off Gas、ボイルオフガス）は再液化プラントで再液化された後、再び貯蔵タンクに移送されて貯蔵される。
【０００４】
このように、従来のＬＰＧ運搬船では、燃料と貨物とが２つのシステムで使用または処理され、貨物として貯蔵タンクに貯蔵されるＬＰＧを燃料として使用できるエンジンなどの手段は存在しなかった。
【０００５】
近年、貨物として貯蔵タンクに貯蔵されるＬＰＧをエンジンの燃料として供給する方案に対する関心が高まっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
エンジンから排出された余剰燃料を貯蔵タンクに戻す際、液体状態の液化ガスが減圧され、多量のフラッシュガス（flash gas）が発生する。
【０００７】
本発明は、エンジンから排出された余剰燃料を貯蔵タンクに戻す際に発生するフラッシュガスによって貯蔵タンクの内部圧力が増加することを防止するため、エンジンから排出された後で減圧されて気液混合状態（two phase）になった余剰燃料を気液分離器で分離して、気液分離器で分離された流体を貯蔵タンクに送る、船舶用の燃料供給システム及び燃料供給方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため本発明の一実施形態では、エンジンから排出された余剰燃料を減圧する第１減圧装置と、前記第１減圧装置によって減圧された気液混合状態の流体を気相と液相とに分離する気液分離器とを備え、前記気液分離器によって分離された気体状態のガスを貯蔵タンクに戻し、前記エンジンに過剰の液化ガスを燃料として供給した後、前記エンジンで使用されずに残った余剰燃料を前記エンジンから排出させて前記第１減圧装置に供給する、ことを特徴とする船舶用の燃料供給システムが提供される。
【０００９】
前記気液分離器によって分離された液化ガスを、前記貯蔵タンクから排出された液化ガスと合流させることが好ましい。
【００１０】
前記第１減圧装置が、前記貯蔵タンクから排出された液化ガスの圧力まで前記エンジンから排出された余剰燃料を減圧することが好ましい。
【００１１】
前記気液分離器によって分離された気体状態のガスを減圧する第２減圧装置をさらに備え、前記気液分離器によって分離された気体状態のガスを第２減圧装置で減圧させた後に前記貯蔵タンクに送ることが好ましい。
【００１２】
前記気液分離器によって分離された液化ガスを、前記貯蔵タンクの内部に送ることが好ましい。
【００１３】
前記第１減圧装置は、前記貯蔵タンクの内部圧力まで前記エンジンから排出された余剰燃料を減圧することが好ましい。
【００１４】
前記船舶用の燃料供給システムは、前記貯蔵タンクの内部に設置されて、前記貯蔵タンク内に貯蔵される液化ガスを前記貯蔵タンクの外部に排出させる第１ポンプをさらに備えることが好ましい。
【００１５】
前記船舶用の燃料供給システムは、前記貯蔵タンクから排出されて前記エンジンに供給される液化ガスを、前記エンジンの要求圧力まで加圧する第２ポンプをさらに備えることが好ましい。
【００１６】
前記気液分離器によって分離された液化ガスを、前記第２ポンプの上流で前記貯蔵タンクから排出される液化ガスと合流させて、再び前記エンジンの燃料として使用することが好ましい。
【００１７】
前記気液分離器によって分離された液化ガスが排出されるライン上に、バルブが設置されることが好ましい。
【００１８】
前記貯蔵タンクから排出されて前記エンジンに供給される液化ガスを、前記エンジンの要求温度まで加熱する加熱器をさらに備えることが好ましい。
【００１９】
前記目的を達成するための本発明の他実施形態では、１）エンジンに過剰の液化ガスを燃料として供給した後、前記エンジンで使用されずに残った余剰燃料を前記エンジンから排出させるステップと、２）前記１）のステップで前記エンジンから排出された余剰燃料を減圧するステップと、３）前記２）のステップで減圧された気液混合状態の流体を気相と液相とに分離するステップと、４）前記３）のステップで分離された気体状態のガスを貯蔵タンクに戻すステップとを含み、前記貯蔵タンクから排出された液化ガスを前記エンジンに燃料として供給する、ことを特徴とする船舶用の燃料供給方法が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一実施形態では、貯蔵タンクに気液混合状態の流体を供給せずに、気液分離器によって分離された気体状態のガスのみを供給する。このため、液体状態の液化ガスが減圧されることによるフラッシュガスの発生が抑制され、貯蔵タンクの内部の圧力を容易に制御することができる。
【００２１】
また、本発明の一実施形態では、貯蔵タンクに気液混合状態の流体を供給せずに、気液分離器によって分離された気体状態のガスと液体状態の液化ガスとを別々に供給する。液体状態の液化ガスは、貯蔵タンクの内部圧力まで減圧された状態であるため、液体状態の液化ガスが減圧されることによるフラッシュガスの発生が抑制され、貯蔵タンクの内部の圧力を容易に制御することができる。
【００２２】
さらに、本発明の一実施形態では、気液分離器によって分離された液体状態の液化ガスを貯蔵タンクから排出された液化ガスと合流させて第２ポンプに送るため、第１ポンプで加圧される液化ガスの流量を減らすことができ、第１ポンプの消費電力（power consumption）を低減することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る船舶用の燃料供給システムの概略図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る船舶用の燃料供給システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の構成と作用を詳細に説明する。下記の実施形態は、他の様々な形態に変更することができ、本発明の技術思想の範囲は下記の実施形態によって限定されない。
【００２５】
図１は、本発明の第１実施形態に係る船舶用の燃料供給システムの概略図である。
【００２６】
図１を参照して、本実施形態の船舶用の燃料供給システムは、エンジン（Ｅ）から排出された余剰燃料を減圧させる第１減圧装置（５０）と、第１減圧装置（５０）によって減圧された気液混合状態の流体を気相と液相とに分離する気液分離器（６０）とを備える。
【００２７】
本実施形態の貯蔵タンク（Ｔ）は液化ガスを貯蔵し、貯蔵タンク（Ｔ）から排出された液化ガスはエンジン（Ｅ）に燃料として供給される。貯蔵タンク（Ｔ）の内部には、液化ガスをポンピングして貯蔵タンク（Ｔ）の外部に排出させる第１ポンプ（１０）が設置される。
【００２８】
本実施形態において、エンジン（Ｅ）に過剰の液化ガスを燃料として供給した後、エンジン（Ｅ）で使用されずに残った燃料がエンジン（Ｅ）から排出されると、エンジン（Ｅ）から排出された余剰燃料は第１減圧装置（５０）に送られる。
【００２９】
気体状態の圧縮性流体（Compressible Fluid）をエンジン（Ｅ）の燃料として供給する場合、燃料供給ライン（Ｆ１）をエンジン（Ｅ）で要求される量よりも少し高い圧力で満しておくことで、圧縮性流体である燃料がある程度圧縮された状態で燃料供給ライン（Ｆ１）に存在する。これにより、エンジン（Ｅ）が急に大量の燃料を必要とする場合でも、燃料を直ぐに供給することができるため、エンジン（Ｅ）の負荷が変動しても安定的に燃料を供給することができる。
【００３０】
しかし、液体状態の非圧縮性流体（Incompressible Fluid）をエンジン（Ｅ）の燃料として供給する場合、非圧縮性流体は圧力を加えても体積の変化が微々たるものであるため、燃料供給ライン（Ｆ１）をエンジン（Ｅ）で要求される量よりも少し高い圧力で満たしておく方法を使用することができない。
【００３１】
さらに、エンジン（Ｅ）で急に大量の燃料を必要とする場合、エンジン（Ｅ）が必要とする量の燃料を供給することができなくなり、エンジン（Ｅ）においてキャビテーション（Cavitation）などが発生する虞がある。
【００３２】
したがって、本発明の発明者らは、エンジン（Ｅ）に供給される燃料が不足する場合を発生させるよりも、エンジンで必要な量よりも多量の燃料を供給する方がより良いと判断した。
【００３３】
本実施形態では、エンジン（Ｅ）で要求される量の液化ガスのみをエンジン（Ｅ）に供給するのではなく、エンジン（Ｅ）の負荷変動に対応できる十分な量の液化ガスをエンジン（Ｅ）に供給し、エンジン（Ｅ）で使用されずに残った余剰の液化ガスをエンジン（Ｅ）から排出させる。
【００３４】
したがって、本発明では、液体状態の非圧縮性流体をエンジンの燃料として供給する場合でも、エンジンに燃料を安定的に供給することができる。
【００３５】
本実施形態では、エンジン（Ｅ）の要求量の約１００％〜１２０％の液化ガスをエンジン（Ｅ）に供給し、好ましくは、エンジン（Ｅ）の要求量の約１１０％の液化ガスをエンジン（Ｅ）に供給する。
【００３６】
本実施形態の第１減圧装置（５０）としては、液体を減圧させる様々な手段を適用することができ、例えば第１減圧装置（５０）はジュール−トムソンバルブであることが好ましい。
【００３７】
本実施形態の気液分離器（６０）は、エンジン（Ｅ）から排出された後で第１減圧装置（５０）により減圧されて気液混合状態になった余剰燃料を、気体状態のガスと液体状態の液化ガスとに分離する。
【００３８】
気液分離器（６０）によって分離された気体状態のガスは、貯蔵タンク（Ｔ）に戻されて、気液分離器（６０）によって分離された液体状態の液化ガスは、貯蔵タンク（Ｔ）から排出される液化ガスと合流されて、再びエンジン（Ｅ）の燃料として使用される。
【００３９】
気液分離器（６０）によって分離された液化ガスが排出されるライン上には、バルブ（Ｖ）が設置され、気液分離器（６０）の内部に集まった液化ガスの水位が所定範囲内で維持されるようにバルブ（Ｖ）の開閉が調整される。
【００４０】
本実施形態の船舶用の燃料供給システムは、貯蔵タンク（Ｔ）から排出された後でエンジン（Ｅ）に供給される液化ガスをエンジン（Ｅ）の要求圧力まで加圧する第２ポンプ（２０）、及び貯蔵タンク（Ｔ）から排出された後でエンジン（Ｅ）に供給される液化ガスをエンジン（Ｅ）の要求温度まで加熱する加熱器（４０）の少なくとも何れか１つをさらに備える。
【００４１】
本実施形態の加熱器（４０）は、液化ガスを約４０℃〜５０℃まで加熱し、好ましくは、約４５℃まで加熱する。
【００４２】
気液分離器（６０）によって分離された液化ガスを貯蔵タンク（Ｔ）から排出された液化ガスと合流させる場合、第１減圧装置（５０）は貯蔵タンク（Ｔ）から排出された液化ガスの圧力（すなわち、合流地点の圧力、第１ポンプ（１０）を備える場合は第１ポンプ（１０）によってポンピングされた液化ガスの圧力、第２ポンプ（２０）を備える場合は第２ポンプ（２０）の上流の圧力）まで液化ガスを減圧させた後で気液分離器（６０）に送ることが好ましい。また、気液分離器（６０）によって分離された気体状態のガスは、第２減圧装置（７０）によって貯蔵タンク（Ｔ）の内部の圧力まで減圧された後で貯蔵タンク（Ｔ）に送ることが好ましい。
【００４３】
本実施形態の第２減圧装置（７０）としては、液体を減圧させる様々な手段を適用することができ、例えば第２減圧装置（７０）はジュール−トムソンバルブなどの膨張バルブであることが好ましい。また、第２減圧装置（７０）によって減圧された流体の圧力は、約１５ｂａｒ〜２０ｂａｒであり、好ましくは約１９ｂａｒである。
【００４４】
本実施形態において、貯蔵タンク（Ｔ）に気液混合状態の流体を供給せずに、気液分離器（６０）によって分離された気体状態のガスのみを供給するため、液体状態の液化ガスが減圧されることによるフラッシュガスの発生が抑制され、貯蔵タンク（Ｔ）の内部圧力を容易に制御することができる。
【００４５】
また、本実施形態が第１ポンプ（１０）及び第２ポンプ（２０）の両方を備える場合、気液分離器（６０）によって分離された液体状態の液化ガスを、貯蔵タンク（Ｔ）から排出された液化ガスと合流させて第２ポンプ（２０）に送ることで、第１ポンプ（１０）で加圧される液化ガスの流量を減らすことができる。その結果、必要な流量をすべて第１ポンプ（１０）によりポンピングする場合と比較して、第１ポンプ（１０）の消費電力（power consumption）を減らすことができるという利点がある。
【００４６】
図２は、本発明の第２実施形態に係る船舶用の燃料供給システムの概略図である。
【００４７】
図２に示す第２実施形態の船舶用の燃料供給システムは、図１に示す第１実施形態の船舶用の燃料供給システムと比較して、気液分離器（６０）によって分離された液化ガスを貯蔵タンク（Ｔ）に送る点で相違する。以下では相違点を中心に説明し、前述した第１実施形態の船舶用の燃料供給システムと同じ部材については詳細な説明を省略する。
【００４８】
本実施形態では、気液分離器（６０）によって分離された液化ガスを、第１実施形態のように貯蔵タンク（Ｔ）から排出された液化ガスと合流させずに、貯蔵タンク（Ｔ）の内部に送るため、第１減圧装置（５０）は貯蔵タンク（Ｔ）の内部の圧力まで液化ガスを減圧させた後で気液分離器（６０）に送ることが好ましい。したがって、本実施形態では、第１実施形態のように、第２減圧装置（７０）を追設する必要がない。
【００４９】
第１減圧装置（５０）によって減圧された流体の圧力は、約１５ｂａｒ〜２０ｂａｒであり、好ましくは約１９ｂａｒである。
【００５０】
本実施形態では、貯蔵タンク（Ｔ）に気液混合状態の流体を供給せずに、気液分離器（６０）によって分離された気体状態のガスと液体状態の液化ガスとを別々に供給する。液体状態の液化ガスは貯蔵タンク（Ｔ）の内部圧力まで減圧された状態であるため、液体状態の液化ガスが減圧されることによるフラッシュガスの発生が抑制され、貯蔵タンク（Ｔ）の内部圧力を容易に制御することができる。
【００５１】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の技術的要旨を超えない範囲内で多様に変形または変更して実施できることは、本発明の属する技術分野における当業者にとって自明である。
【図１】
2021526106.tif 000003
【図２】
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【国際調査報告】
2021526106.tif 000005
2021526106.tif 000006
2021526106.tif 000007
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