(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料としてガスを使用するディーゼルエンジンにガスを供給するガス供給システムであって、
液化ガスを貯留する貯留器と、
前記液化ガスを気化させる気化器と、
前記貯留器から前記気化器へ液化ガスを導く第１供給ラインと、
前記気化器から前記ディーゼルエンジンへ気化したガスを導く第２供給ラインと、
前記第１供給ラインに設けられたポンプと、
前記第２供給ラインに設けられ、前記ディーゼルエンジンのガス運転時以外は閉じられた切換弁と、
前記第２供給ラインにおける前記切換弁の上流側部分の圧力を計測するための圧力計測器と、
前記ポンプよりも下流側で前記第１供給ラインから分岐して前記貯留器へつながる還流ラインと、
前記還流ラインに設けられた流量制御弁と、
前記ポンプおよび前記流量制御弁を制御する制御装置であって、ディーゼルエンジンの制御部からガス運転開始の指示を受ける制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記ガス運転開始の指示を受ける前は、前記流量制御弁の開度を全閉にして前記ポンプを起動し、その後は前記圧力計測器で計測される圧力が設定圧力に保たれるように、前記ポンプの回転数を最低回転数に保持したままで、前記流量制御弁の開度を調整し、
前記ガス運転開始の指示を受けた後であって、前記切換弁が開かれた後は、前記圧力計測器で計測される圧力が前記ディーゼルエンジンの制御部からの要求ガス圧に一致するように、前記ポンプの回転数と前記流量制御弁の開度の少なくとも一方を調整し、
前記圧力計測器で計測される圧力が前記要求ガス圧に到達した後であって、前記ポンプの回転数を前記最低回転数に保持された状態で前記ディーゼルエンジンでガス噴射が開始されてからは、ガス噴射の開始とともに徐々に上昇する前記ディーゼルエンジンの制御部から送られるガス消費量がポンプ増速許容値を超えるまでは、前記ポンプの回転数の上昇を禁止して、前記ポンプの回転数を前記最低回転数に保持する、ガス供給システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記ガス運転開始の指示を受けてから前記ディーゼルエンジンでガス噴射が開始されるまでの間、前記ポンプの回転数を最低回転数に保持したままで、前記流量制御弁の開度を調整する、請求項１に記載のガス供給システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記ガス運転開始の指示を受けた後、
前記要求ガス圧から前記圧力計測器で計測される圧力を引いた圧力差が基準値よりも大きい場合には、前記圧力差が所定の値以下になるまで、前記ポンプの回転数を前記最低回転数よりも大きい回転数に設定するとともに、前記流量制御弁を全閉にし、
前記圧力差が基準値よりも小さい場合には、前記ポンプの回転数を最低回転数に保持したままで、前記流量制御弁の開度を調整する、請求項１に記載のガス供給システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記ディーゼルエンジンでガス噴射が開始されてからは、前記圧力計測器で計測される圧力が前記要求ガス圧に維持されるか前記要求ガス圧よりも大きくなるように、前記ポンプの回転数を最低回転数に保持したままで、前記流量制御弁の開度を小さくし、前記流量制御弁が全閉になった場合には、前記ポンプの回転数を上昇させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス供給システム。
【請求項５】
前記第２供給ラインにおける前記切換弁よりも上流側部分に設けられた圧力調整弁を更に備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガス供給システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記ディーゼルエンジンでガス噴射が開始される前は、前記圧力調整弁を全開にし、前記ディーゼルエンジンでガス噴射が開始されてからは、ガス消費量が閾値を超えるまでは、前記圧力調整弁を全開にする、請求項５に記載のガス供給システム。
【請求項７】
燃料としてガスを使用するディーゼルエンジンにガスを供給するガス供給システムであって、
液化ガスを貯留する貯留器と、
前記液化ガスを気化させる気化器と、
前記貯留器から前記気化器へ液化ガスを導く第１供給ラインと、
前記気化器から前記ディーゼルエンジンへ気化したガスを導く第２供給ラインと、
前記第１供給ラインに設けられたポンプと、
前記第２供給ラインに設けられ、前記ディーゼルエンジンのガス運転時以外は閉じられた切換弁と、
前記第２供給ラインにおける前記切換弁の上流側部分の圧力を計測するための圧力計測器と、
前記ポンプよりも下流側で前記第１供給ラインから分岐して前記貯留器へつながる還流ラインと、
前記還流ラインに設けられた流量制御弁と、
前記ポンプおよび前記流量制御弁を制御する制御装置であって、ディーゼルエンジンの制御部からガス運転開始の指示を受ける制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記ガス運転開始の指示を受ける前は、前記流量制御弁の開度を全閉にして前記ポンプを起動し、その後は前記圧力計測器で計測される圧力が設定圧力に保たれるように、前記流量制御弁の開度を調整し、
前記ガス運転開始の指示を受けた後であって、前記切換弁が開かれた後は、前記圧力計測器で計測される圧力が前記ディーゼルエンジンの制御部からの要求ガス圧に一致するように、前記ポンプの回転数と前記流量制御弁の開度の少なくとも一方を調整し、
前記第２供給ラインにおける前記切換弁よりも上流側部分に設けられた圧力調整弁を更に備え、
前記制御装置は、前記ディーゼルエンジンでガス噴射が開始される前は、前記圧力調整弁を全開にし、前記ディーゼルエンジンでガス噴射が開始されてからは、ガス消費量が閾値を超えるまでは、前記圧力調整弁を全開にし、
前記圧力計測器は、前記第２供給ラインにおける前記圧力調整弁の上流側部分に設けられた第１圧力計測器であって、
前記ガス供給システムは、前記第２供給ラインにおける前記圧力調整弁と前記切換弁との間の部分に設けられた第２圧力計測器を更に備え、
前記制御装置は、前記ガス消費量が前記閾値を超えてからは、前記第１圧力計測器で計測される圧力が前記要求ガス圧より所定の値だけ大きい圧力に一致するように、前記ポンプの回転数と前記流量制御弁の開度の少なくとも一方を調整し、前記第２圧力計測器で計測される圧力が前記要求ガス圧に一致するように、前記圧力調整弁の開度を調整する、ガス供給システム。
【請求項８】
燃料としてガスを使用するディーゼルエンジンにガスを供給するガス供給システムであって、
液化ガスを貯留する貯留器と、
前記液化ガスを気化させる気化器と、
前記貯留器から前記気化器へ液化ガスを導く第１供給ラインと、
前記気化器から前記ディーゼルエンジンへ気化したガスを導く第２供給ラインと、
前記第１供給ラインに設けられたポンプと、
前記第２供給ラインに設けられ、前記ディーゼルエンジンのガス運転時以外は閉じられた切換弁と、
前記第２供給ラインにおける前記切換弁の上流側部分の圧力を計測するための圧力計測器と、
前記ポンプよりも下流側で前記第１供給ラインから分岐して前記貯留器へつながる還流ラインと、
前記還流ラインに設けられた流量制御弁と、
前記ポンプおよび前記流量制御弁を制御する制御装置であって、ディーゼルエンジンの制御部からガス運転開始の指示を受ける制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記ガス運転開始の指示を受ける前は、前記流量制御弁の開度を全閉にして前記ポンプを起動し、その後は前記圧力計測器で計測される圧力が設定圧力に保たれるように、前記流量制御弁の開度を調整し、
前記ガス運転開始の指示を受けた後であって、前記切換弁が開かれた後は、前記圧力計測器で計測される圧力が前記ディーゼルエンジンの制御部からの要求ガス圧に一致するように、前記ポンプの回転数と前記流量制御弁の開度の少なくとも一方を調整し、
前記第２供給ラインにおける前記切換弁よりも上流側部分に設けられた圧力調整弁を更に備え、
前記第２供給ラインにおける前記圧力調整弁の上流側部分から前記圧力調整弁の下流側部分へとつながるバイパスラインと、
前記バイパスラインに設けられたバイパス弁と、を更に備え、
前記制御装置は、前記ディーゼルエンジンでガス噴射が開始される前は、前記バイパス弁を開き、前記ディーゼルエンジンでガス噴射が開始されてからは、ガス消費量が閾値を超えるまでは、前記バイパス弁を開く、ガス供給システム。
【請求項９】
前記圧力計測器は、前記第２供給ラインにおける前記圧力調整弁の上流側部分に設けられた第１圧力計測器であって、
前記ガス供給システムは、前記第２供給ラインにおける前記圧力調整弁と前記切換弁との間の部分に設けられた第２圧力計測器を更に備え、
前記制御装置は、前記ガス消費量が前記閾値を超えてからは、前記バイパス弁を閉めるとともに、前記第１圧力計測器で計測される圧力が前記要求ガス圧より所定の値だけ大きい圧力に一致するように、前記ポンプの回転数と前記流量制御弁の開度の少なくとも一方を調整し、前記第２圧力計測器で計測される圧力が前記要求ガス圧に一致するように、前記圧力調整弁の開度を調整する、請求項８に記載のガス供給システム。
【請求項１０】
前記ディーゼルエンジンは、油のみを燃料として使用する油運転と油とガスの両方を燃料として使用するガス運転とで切り換え可能である二元燃料ディーゼルエンジンである、請求項１〜９のいずれか一項に記載のガス供給システム。
【請求項１１】
前記ディーゼルエンジンは、２サイクルディーゼルエンジンである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガス供給システム。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のガス供給システムを備えた船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスを燃料として使用するディーゼルエンジンへのガス供給システム及びそれを備える船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、舶用の主推進機関として、ガスを燃料として使用するディーゼルエンジンであるガス焚きディーゼルエンジンが知られている。ガス焚きディーゼルエンジンには、例えば、ガス専焼のディーゼルエンジンや、油とガスの両方を燃料として利用でき、油運転とガス運転との切り換えや、油とガスを任意の割合で使用することのできる二元燃料ディーゼルエンジンがある。
【０００３】
ガス焚きディーゼルエンジンには、圧縮空気中への噴射を可能にするために、例えば１５〜３０ＭＰａと高圧の燃料ガスを供給する必要がある。例えば、特許文献１には、ＬＮＧを気化させたガスを燃料としてディーゼルエンジンへ供給するガス供給システムが開示されている。このガス供給システムは、ＬＮＧを貯蔵するＬＮＧタンクと、ＬＮＧタンクから導かれたＬＮＧを昇圧するＬＮＧポンプと、ＬＮＧポンプから導かれた高圧ＬＮＧを気化する気化器と、気化器にて気化された圧縮天然ガスをエンジンへと導く主配管とを備える。主配管には圧力調整弁が設けられている。特許文献１に開示されたガス供給システムでは、ＬＮＧポンプによって圧力調整弁の上流側の圧力が常に高圧に保たれ、圧力調整弁でエンジンへ供給されるガスの圧力が調整されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２０９９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、ガス供給システムには、ディーゼルエンジンの制御部とは別に制御装置が設けられる。そして、ディーゼルエンジンの制御部からガス供給システムの制御装置へ、エンジンの負荷に応じた要求ガス圧が出力される。
ところで、特許文献１には、ガス運転中のエンジンへの供給ガス圧の制御方法については記載されているが、ガス運転開始時にどのようにして供給ガス圧を上昇させるかは記載されていない。例えば、特許文献１のガス供給システムでは、ガス運転開始時に、主配管がつながるエンジンの燃料噴射弁を閉じておいて、ポンプを起動することが考えられる。しかしながら、ポンプの稼働によって気化したガスを１５〜３０ＭＰａに加圧するには、かなりの時間（例えば、５〜１０分）を要する。しかも、燃料噴射弁を閉じている間は圧力調整弁を通過するガスの流量はほぼゼロであるので、圧力調整弁で供給ガス圧を調整することはできない。
【０００６】
そこで、本発明は、ガス運転開始時に、気化したガスを速やかに要求ガス圧に調整することができるガス供給システムとそれを備える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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明に係るガス供給システムは、燃料としてガスを使用するディーゼルエンジンにガスを供給するガス供給システムであって、液化ガスを貯留する貯留器と、前記液化ガスを気化させる気化器と、前記貯留器から前記気化器へ液化ガスを導く第１供給ラインと、前記気化器から前記ディーゼルエンジンへ気化したガスを導く第２供給ラインと、前記第１供給ラインに設けられたポンプと、前記第２供給ラインに設けられ、前記ディーゼルエンジンのガス運転時以外は閉じられた切換弁と、前記第２供給ラインにおける前記切換弁の上流側部分の圧力を計測するための圧力計測器と、前記ポンプよりも下流側で前記第１供給ラインから分岐して前記貯留器へつながる還流ラインと、前記還流ラインに設けられた流量制御弁と、前記ポンプおよび前記流量制御弁を制御する制御装置であって、ディーゼルエンジンの制御部からガス運転開始の指示を受ける制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記ガス運転開始の指示を受ける前は、前記流量制御弁の開度を全閉にして前記ポンプを起動し、その後は前記圧力計測器で計測される圧力が設定圧力に保たれるように、前記流量制御弁の開度を調整し、前記ガス運転開始の指示を受けた後であって、前記切換弁が開かれた後は、前記圧力計測器で計測される圧力が前記ディーゼルエンジンの制御部からの要求ガス圧に一致するように、前記ポンプの回転数と前記流量制御弁の開度の少なくとも一方を調整することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、ポンプの回転数と流量制御弁の開度を制御して、ポンプで昇圧された液化ガスの一部を還流ラインから戻してポンプ下流側の圧力を一定に維持することが可能になるため、ガス運転が開始される前であっても燃料ガスの圧力を設定圧力（例えば、１５ＭＰａ）に調整して維持することができる。このため、ガス運転開始時に燃料ガスの圧力を要求ガス圧まで上昇させる時間を短縮して速やかに要求ガス圧まで調整することができる。さらに、本発明によれば、エンジンでのガス噴射が開始される前であり、ガス流量が僅かである場合であっても、エンジンへの供給ガス圧をエンジンからの要求ガス圧に調整することができる。
【０００９】
上記のガス供給システムにおいて、前記制御装置は、前記ガス運転開始の指示を受ける前は、前記ポンプの回転数を最低回転数に保持したままで、前記流量制御弁の開度を調整してもよい。
この構成によれば、ポンプの回転数を最低回転数に固定して流量制御弁の開度のみを調節するため、ポンプを起動してから燃料ガスが設定圧力に維持されるまでにおいて、還流ラインから貯留器に戻される液化ガスの量を最小限に抑えて、燃料ガスを設定圧力に調整することができる。還流ラインから貯留器に戻される液化ガスの量を最小限に抑えることにより、貯留器に戻される液化ガスに起因する貯留器への入熱を最小限に抑えることができる。
【００１０】
上記のガス供給システムにおいて、前記制御装置は、前記ガス運転開始の指示を受けてから前記ディーゼルエンジンでガス噴射が開始されるまでの間、前記ポンプの回転数を最低回転数に保持したままで、前記流量制御弁の開度を調整してもよい。
この構成によれば、ポンプの回転数を最低回転数に固定して流量制御弁の開度のみを調節するため、エンジンへの供給ガス圧が設定圧力に維持された状態からエンジンでのガス噴射開始までにおいて、還流ラインから貯留器に戻される液化ガスの量を最小限に抑えて、燃料ガスをエンジンの要求ガス圧に調整することができる。還流ラインから貯留器に戻される液化ガスの量を最小限に抑えることにより、貯留器に戻される液化ガスに起因する貯留器への入熱を最小限に抑えることができる。
【００１１】
上記のガス供給システムにおいて、前記制御装置は、前記ガス運転開始の指示を受けた後、前記要求ガス圧から前記圧力計測器で計測される圧力を引いた圧力差が基準値よりも大きい場合には、前記圧力差が所定の値以下になるまで、前記ポンプの回転数を前記最低回転数よりも大きい回転数に設定するとともに、前記流量制御弁を全閉にし、前記圧力差が基準値よりも小さい場合には、前記ポンプの回転数を最低回転数に保持したままで、前記流量制御弁の開度を調整してもよい。
この構成によれば、圧力計測器で計測される圧力から要求ガス圧を引いた圧力差が基準値よりも大きい場合には、圧力差が所定の範囲の値以下になるまで、ポンプの回転数を最低回転数よりも大きい回転数に設定し、流量制御弁を全閉にするため、燃料ガスの昇圧時間を短縮することができる。また、前記圧力差が基準値よりも小さい場合には、前記ポンプの回転数を最低回転数に保持したままで、前記流量制御弁の開度を調整するため、オーバーシュートを最小限とすることができる。
【００１２】
上記のガス供給システムにおいて、前記制御装置は、前記ディーゼルエンジンでガス噴射が開始されてからは、前記圧力計測器で計測される圧力が前記要求ガス圧に維持されるか前記要求ガス圧よりも大きくなるように、前記ポンプの回転数を最低回転数に保持したままで、前記流量制御弁の開度を小さくし、前記流量制御弁が全閉になった場合に、前記ポンプの回転数を上昇させてもよい。
この構成によれば、ポンプの回転数を最低回転数に固定して流量制御弁の開度のみを調節するため、ポンプでの消費電力を最小限に抑えることができる。
【００１３】
上記のガス供給システムにおいて、前記制御装置は、前記ディーゼルエンジンでガス噴射が開始されてからは、前記ディーゼルエンジンの制御部から送られるガス消費量がポンプ増速許容値を超えるまでは、前記ポンプの回転数を前記最低回転数に保持させてもよい。
この構成によれば、実質的にディーゼルエンジンでのガス消費がゼロに近い状態でも、安定的に燃料ガスの圧力を制御することができる。
【００１４】
上記のガス供給システムにおいて、前記第２供給ラインにおける前記切換弁よりも上流側部分に設けられた圧力調整弁を更に備えてもよい。
【００１５】
上記のガス供給システムにおいて、前記制御装置は、前記ディーゼルエンジンでガス噴射が開始される前は、前記圧力調整弁を全開にしてもよく、前記ディーゼルエンジンでガス噴射が開始されてからは、ガス消費量が閾値を超えるまでは、前記圧力調整弁を全開にしてもよい。
エンジンへの供給ガス圧を調整するための圧力調整弁が設けられたガス供給システムでは、エンジンでのガス噴射が開始される前は、圧力調整弁を通過するガスの流量はほぼゼロであるので、圧力調整弁で供給ガス圧を調整することはできない。また、エンジンでのガス消費量が少なく、圧力調整弁を通過するガスの流量が僅かであるときは、圧力調整弁での圧力調整は不安定になる。しかしながら、この構成によれば、圧力調整弁が設けられたガス供給システムであっても、圧力調整弁を通過するガスの流量がほぼゼロである場合や僅かである場合には、エンジンへの供給ガス圧の調整を圧力調整弁で行なわずに、ポンプの回転数と流量制御弁の開度を制御することにより行うことができる。一方、圧力調整弁を通過する流量が十分な場合には圧力調整弁を使用して圧力調整をすることができる。
【００１６】
上記のガス供給システムにおいて、前記圧力計測器は、前記第２供給ラインにおける前記圧力調整弁の上流側部分に設けられた第１圧力計測器であって、前記ガス供給システムは、前記第２供給ラインにおける前記圧力調整弁と前記切換弁との間の部分に設けられた第２圧力計測器を更に備え、前記制御装置は、前記ガス消費量が前記閾値を超えてからは、前記第１圧力計測器で計測される圧力が前記要求ガス圧より所定の値だけ大きい圧力に一致するように、前記ポンプの回転数と前記流量制御弁の開度の少なくとも一方を調整し、前記第２圧力計測器で計測される圧力が前記要求ガス圧に一致するように、前記圧力調整弁の開度を調整してもよい。
この構成によれば、圧力調整弁の上流側の圧力を要求ガス圧より所定の値だけ大きい圧力にすることにより、圧力調整弁を用いて圧力調整弁の下流側の圧力を要求ガス圧に調整することができる。また、圧力調整弁で過大な圧力差を生じさせる必要がないため、ポンプの吐出圧を低下させることが可能であり、ポンプの負荷を下げることができる。
【００１７】
上記のガス供給システムにおいて、前記第２供給ラインにおける前記圧力調整弁の上流側部分から前記圧力調整弁の下流側部分へとつながるバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられたバイパス弁と、を更に備え、前記制御装置は、前記ディーゼルエンジンでガス噴射が開始される前は、前記バイパス弁を開き、前記ディーゼルエンジンでガス噴射が開始されてからは、ガス消費量が閾値を超えるまでは、前記バイパス弁を開いてもよい。
この構成によれば、圧力調整弁が設けられたガス供給システムであっても、第２供給ラインを流れるガスの流量がほぼゼロである場合や僅かである場合には、エンジンへの供給ガス圧の調整を圧力調整弁で行なわずに、ポンプの回転数と流量制御弁の開度を制御することにより行うことができる。一方、第２供給ラインを流れるガスの流量が十分な場合には圧力調整弁を使用して圧力調整をすることができる。また、バイパス弁を開いてガスを通過させることにより、圧力調整弁を全開にしてガスを通過させる場合に比べて、圧力損失が少ないため、ポンプの負荷を下げることができる。
【００１８】
上記のガス供給システムにおいて、前記圧力計測器は、前記第２供給ラインにおける前記圧力調整弁の上流側部分に設けられた第１圧力計測器であって、前記ガス供給システムは、前記第２供給ラインにおける前記圧力調整弁と前記切換弁との間の部分に設けられた第２圧力計測器を更に備え、前記制御装置は、前記ガス消費量が前記閾値を超えてからは、前記バイパス弁を閉めるとともに、前記第１圧力計測器で計測される圧力が前記要求ガス圧より所定の値だけ大きい圧力に一致するように、前記ポンプの回転数と前記流量制御弁の開度の少なくとも一方を調整し、前記第２圧力計測器で計測される圧力が前記要求ガス圧に一致するように、前記圧力調整弁の開度を調整してもよい。
この構成によれば、圧力調整弁の上流側の圧力を要求ガス圧より所定の値だけ大きい圧力にすることにより、圧力調整弁を用いて圧力調整弁の下流側の圧力を要求ガス圧に調整することができる。また、圧力調整弁で過大な圧力差を生じさせる必要がないため、ポンプの吐出圧を低下させることが可能であり、ポンプの負荷を下げることができる。
【００１９】
例えば、前記ディーゼルエンジンは、油のみを燃料として使用する油運転と油とガスの両方を燃料として使用するガス運転とで切り換え可能である二元燃料ディーゼルエンジンである。この構成によれば、油運転からガス運転に速やかに切り換えることができる。
【００２０】
例えば、前記ディーゼルエンジンは、２サイクルディーゼルエンジンである。
【００２１】
上記ガス供給システムは、例えば船舶に備えられる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ガス運転開始時に、気化したガス圧力を速やかに要求ガス圧に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガス供給システムの概略構成図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、図１のガス供給システムのポンプ起動後の各値の経時的変化を示すグラフであり、（ａ）は、気化したガスの圧力及びガスロードの経時的変化を示し、（ｂ）は、ポンプの回転数の経時的変化を示し、（ｃ）は、流量制御弁の開度の経時的変化を示す。
【図３】エンジン負荷に対するエンジンからの要求ガス圧の一例を示すグラフである。
【図４】ガス噴射開始後のガスロードの経時的変化の一例を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係るガス供給システムの概略構成図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、図５のガス供給システムのポンプ起動後の各値の経時的変化を示すグラフであり、（ａ）は、気化したガスの圧力及びガスロードの経時的変化を示し、（ｂ）は、ポンプの回転数の経時的変化を示し、（ｃ）は、流量制御弁及び圧力調整弁の開度の経時的変化を示す。
【図７】本発明の第３実施形態に係るガス供給システムの概略構成図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、図７のガス供給システムのポンプ起動後の各値の経時的変化を示すグラフであり、（ａ）は、気化したガスの圧力及びガスロードの経時的変化を示し、（ｂ）は、ポンプの回転数の経時的変化を示し、（ｃ）は、流量制御弁、圧力調整弁及びバイパス弁の開度の経時的変化を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１には、ＬＮＧタンクを備えたＬＮＧ運搬船に適用した第１実施形態に係るガス供給システム１０Ａが示されている。この実施形態に係るガス供給システム１０Ａを適用されたＬＮＧ運搬船１Ａは、プロペラ６１を駆動する推進用主機としてガス焚きディーゼルエンジン６（以下、単に「エンジン６」という）を搭載している。ガス供給システム１０Ａは、ＬＮＧタンク２のＬＮＧを昇圧及び気化し、気化したガスを燃料ガスとしてエンジン６に供給する。エンジン６は、油とガスの両方を燃料として利用できる二元燃料ディーゼルエンジンである。エンジン６は、油も燃料として使用できるため、ＬＮＧ運搬船１Ａには油供給システム（図示せず）も設けられているが、以下ではガス供給システム１０Ａについて説明し、油供給システムについては説明を省略する。
【００２５】
エンジン６は、油とガスの噴射を電子制御することができる電子制御式ガスインジェクション（ＭＥ−ＧＩ）方式の二元燃料２サイクル低速ディーゼルエンジンである。エンジン６は、電子制御により油のみを燃料として使用する油運転と油及びガスを燃料とするガス運転とを切り換えることができる。エンジン６は、複数のシリンダを有しており、各シリンダは、燃料油噴射弁と燃料ガス噴射弁を備える（何れも図示せず）。燃料油は、油供給システムから油供給配管１１を通じて導かれて、燃料油噴射弁を介してシリンダの燃焼室に供給され、燃料ガスは、ガス供給システム１０Ａにより燃料ガス噴射弁を介してシリンダの燃焼室に供給される。エンジン６は、燃料ガスを１５〜３０ＭＰａ程度の高圧でシリンダ内に直接噴射して着火・燃焼させる。
【００２６】
ガス供給システム１０Ａは、ＬＮＧを貯留するＬＮＧタンク２と、ＬＮＧを気化させる気化器５とを備える。また、ガス供給システム１０Ａは、ＬＮＧタンク２から気化器５へＬＮＧを導く第１供給ライン３１と、気化器５から前記エンジン６へ気化したガスを導く第２供給ライン３２とを備える。
【００２７】
ＬＮＧタンク２は、ＬＮＧ運搬船１Ａの船長方向に配列された大型の輸送タンクの少なくとも１つである。ＬＮＧタンク２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。
【００２８】
気化器５は、例えば、蛇行したチューブがシェル内に配置された熱交換器であり、チューブの両端が第１供給ライン３１及び第２供給ライン３２に接続される。シェルは、図略の循環ラインに接続されており、シェル及び循環ラインを通じて、例えばグリコールなどの熱媒体が循環させられる。
【００２９】
第１供給ライン３１には、ＬＮＧポンプ４１が設けられている。このＬＮＧポンプ４１は、気化器５で気化されたガスがエンジン６の噴射圧（例えば１５〜３０ＭＰａ）となるようにＬＮＧを昇圧するピストンポンプである。ＬＮＧポンプ４１は、油圧モータ又は電動モータによって駆動されてＬＮＧをシリンダから押し出す複数のピストンを含む。ＬＮＧポンプ４１は、その回転数（正確には、モータの回転数）を後述する制御装置８によって変更可能に構成されており、ＬＮＧポンプ４１の回転数にほぼ比例するポンプ吐出流量を変更することができる。
【００３０】
ガス供給システム１０Ａは、ＬＮＧポンプ４１よりも下流側で第１供給ライン３１から分岐してＬＮＧタンク２へつながる還流ライン７と、前記還流ライン７に設けられた流量制御弁７１とを更に備えている。ＬＮＧポンプ４１で昇圧されたＬＮＧは、その一部をこの還流ライン７を介してＬＮＧタンク２に戻すことができ、流量制御弁７１の開度を変更することによって還流ラインを通過するＬＮＧの流量を調整することができる。
【００３１】
第２供給ライン３２には、切換弁４２が設けられており、切換弁４２よりも下流側に第２の切換弁としての遮断弁４３が設けられている。切換弁４２及び遮断弁４３は、共に開閉弁である。第２供給ライン３２には、切換弁４２と遮断弁４３との間の圧力を解放する圧力解放ライン３３が接続されている。また、第２供給ライン３２には、遮断弁４３よりも下流側に、アキュムレータ４４が設けられている。さらに、第２供給ライン３２には、切換弁４２の上流側部分の圧力、すなわち、気化器５により気化されたガスの圧力を計測するための圧力計測器８２が設けられている。
【００３２】
ガス供給システム１０Ａは、制御装置８を更に備えている。制御装置８は、上述のＬＮＧポンプ４１の回転数及び流量制御弁７１の開度を制御する。制御装置８は、圧力計測器８２に接続されている。また、制御装置８は、操船者から各種の操作が入力される入力装置８１に接続されている。入力装置８１からは、例えば、ガス供給システム１０Ａが、ガス運転開始前にエンジン６への供給ガス圧を一定の高圧に維持した状態であるスタンバイ状態に入るように、スタンバイの開始を操作することができる。
【００３３】
第２供給ライン３２の下流側末端に配置されるエンジン６は、エンジン制御部６２に接続されている。さらに、エンジン制御部６２は、制御装置８に接続されており、また、エンジン制御部６２を操作するための操作装置６３に接続されている。ガス運転と油運転との切り換えは、例えば操船者が操作装置６３により油運転とガス運転のどちらかの選択を操作することにより行うことができる。操作装置６３と上述の入力装置８１とは、一つの操作パネルに組み込まれていてもよい。ガス運転の選択は、上述のスタンバイ状態が一定時間保たれたことがエンジン制御部６２で判定されることにより、自動的に選択されてもよい。ガス運転と油運転とでは、シリンダへのガス及び油の全噴射量に対するガス噴射量の比率（以下、「ガス比率」という）が異なる。油運転におけるガス比率は、０％（ガス：油＝０：１００）である。ガス運転におけるガス比率は、エンジン制御部６２に予めセットされた設定値（例えば７５％（ガス：油＝７５：２５））に基づく。
【００３４】
ガス運転と油運転との切り換えは、エンジン制御部６２によりガス比率を徐々に変更するように制御することにより行われる。例えば、ガス比率の変更は、燃料油噴射弁から噴射される燃料油噴射の継続時間と燃料ガス噴射弁から噴射される燃料ガス噴射の継続時間とを徐々に変更することによって行われる。例えば油運転からガス運転に切り換える途中において、エンジン制御部６２は、エンジン出力を一定に維持したままで、燃料油噴射の継続時間を短くしていくとともに、燃料ガス噴射の継続時間を長くしていき、ガス比率を０％から設定値に達するまで上昇させる。そうして、エンジン制御部６２は、ガス比率が設定値に達したところで維持するようにエンジン６を制御する。ガス比率の設定値は、操作装置６３で変更することもできる。
【００３５】
操作者が操作装置６３によりガス運転の選択を入力した場合、ガス運転選択の入力を受けたエンジン制御部６２は、制御装置８にガス運転開始の指示を送るとともに、エンジン６への供給ガス圧（例えば噴射圧）としてガス供給システム１０Ａに要求する圧力値（以下、「要求ガス圧Ｐｒ」という）を制御装置８に送り始める。ただし、要求ガス圧Ｐｒとは別にガス運転開始の指示を送らずに、要求ガス圧Ｐｒを送られたことをガス運転開始の指示としてもよい。また、エンジン制御部６２は、ガス運転開始の指示を受ける前から要求ガス圧Ｐｒを制御装置８に送っていてもよく、この場合、例えば制御装置が受けている要求ガス圧Ｐｒが閾値を超えたことをガス運転開始の指示としてもよい。要求ガス圧Ｐｒは、例えば図３に示すようにエンジン６の負荷などに応じてエンジン制御部６２で予め設定されている。このＬＮＧ運搬船１Ａでは、エンジン制御部６２でエンジン負荷を算出し、そのエンジン負荷に応じた要求ガス圧Ｐｒを算出している。その他の方法として、エンジン制御部６２から制御装置８に対して、エンジンの負荷率や回転数を出力し、制御装置８で要求ガス圧Ｐｒを算出してもよい。切換弁４２及び遮断弁４３は、ディーゼルエンジンのガス運転時以外は閉じられており、エンジン制御部６２は、エンジン６への供給ガス圧が要求ガス圧に達すると、切換弁４２及び遮断弁４３を開く。エンジン制御部６２は、制御装置８にガス運転開始の指示を送るとともに、切換弁４２及び遮断弁４３を開いてもよい。切換弁４２及び遮断弁４３の開閉を制御するものは、エンジン制御部６２に限られず、制御装置８であってもよい。例えば、切換弁４２及び遮断弁４３は、エンジン６への供給ガス圧が要求ガス圧に達したことを知らせる信号を制御装置８に送った後に、制御装置８によって開かれてもよい。
【００３６】
また、エンジン６のシリンダへのガス噴射が始まると、エンジン制御部６２は、エンジン６でのガス消費量を制御装置８に送り始める。エンジン６でのガスの消費量、すなわちガス噴射量は、エンジン出力とガス比率に依存する。例えば、エンジン６の定格出力に対する現在のエンジン出力の割合にガス比率を乗じたもの（以下、「ガスロードＧＬ」という）は、エンジン６でのガス消費量におおよそ比例する。このＬＮＧ運搬船１Ａでは、ガス消費量として、ガスロードＧＬがエンジン制御部６２から制御装置８に送られる。エンジン制御部６２から制御装置８に送られるガスの消費量は、ガス消費量を算出するための複数のパラメータであってもよく、例えばエンジン出力を示すパラメータとガス比率の両方であってもよい。
【００３７】
ＬＮＧポンプの稼働からエンジンの要求ガス圧まで昇圧するのには、かなりの時間を要する。この実施形態に係るガス供給システム１０Ａでは、ガス運転を開始する前に、ＬＮＧポンプ４１を稼働させて、気化したガスを一定の高圧に維持した状態であるスタンバイ状態をとることにより、ガス運転開始時に要求ガス圧Ｐｒまで昇圧する時間の短縮を図っている。以下では、この実施形態に係るガス供給システム１０Ａを用いた、ガス運転開始前からガス運転に移行するためのエンジン６への供給ガス圧の制御方法について、図２を参照して説明する。図２は、ＬＮＧ運搬船１Ａの航海中における油運転からガス運転に切り換えられる場合における各値の経時的変化であり、以下では、ガス運転開始前の一例として、油運転からガス運転に切り換えられる前のガス圧制御方法について説明する。本願において、「ガス運転開始時」とは、ガス運転開始の指示が制御装置８に送られた時点をいい、「ガス運転」とは、ガス運転開始の指示が制御装置８に送られた後の運転をいう。
【００３８】
（ポンプ起動からスタンバイ状態までのガス圧制御方法）
ガス運転に入るための準備段階である上記スタンバイ状態に入るために、入力装置８１においてスタンバイ状態開始が入力される。例えば、スタンバイ状態開始の入力は、航海中における油運転からガス運転に切り換えられる前、または出港当初からガス運転を行う場合は出港する前に行われる。スタンバイ状態開始が入力されると、制御装置８は、スタンバイ状態を達成するためにＬＮＧポンプ４１を起動させる。
【００３９】
具体的に、切換弁４２及び遮断弁４３が閉じられた状態で、制御装置８は、まず、図２に示すように、流量制御弁７１を全閉にし、ＬＮＧポンプ４１を最低回転数ｒ０で稼働させる。ここで、「全閉」とは、流量制御弁７１の開度が０％だけでなく、流量制御弁７１の開度がＬＮＧの流通が実質的に禁止される程度（例えば、５％以下）であることをいう。また、「最低回転数」とは、ＬＮＧポンプ４１内部が十分に潤滑され、かつ、キャビテーションの発生を防止するのに最低限必要な回転数である。
【００４０】
ＬＮＧポンプが起動されると、ＬＮＧポンプ４１から吐出されるＬＮＧが気化器５で気化されて、図２（ａ）に示すように、第２供給ライン３２中の気化したガスの圧力（すなわち、圧力計測器８２での計測圧力Ｐ０）が次第に上昇する。その後、圧力計測器８２で計測される圧力Ｐ０が、制御装置８に予めセットされた設定圧力Ｐｓに近づくと、ＬＮＧポンプ４１の回転数を最低回転数ｒ０に保持したままで、流量制御弁７１の開度を大きくしていく。そうして、計測圧力Ｐ０が設定圧力Ｐｓに保たれるように、流量制御弁７１の開度は自動制御され、スタンバイ状態が維持される。設定圧力Ｐｓは、例えば低負荷運転中における要求ガス圧である。
【００４１】
（スタンバイ状態からガス噴射開始までのガス圧制御方法）
圧力計測器８２での計測圧力Ｐ０が設定圧力Ｐｓに（例えば一定時間）保たれていること、すなわちスタンバイ状態にあることが制御装置８で判定されると、スタンバイ状態に入ったことを知らせる信号が制御装置８からエンジン制御部６２を介して操作装置６３に送られる。操作装置６３は、スタンバイ状態に入ってからでなければガス運転の選択を操作できないように構成されていてもよい。
【００４２】
操作装置６３においてガス運転が選択されると、ガス運転選択の入力を受けたエンジン制御部６２は、上述したように、ガス運転開始の指示とともに、油運転中のエンジン負荷に応じた要求ガス圧Ｐｒ（図３参照）を制御装置８に送り始める。
【００４３】
制御装置８は、ガス運転開始の指示を受けた後は、圧力計測器８２で計測される圧力Ｐ０が要求ガス圧Ｐｒに一致するように、ＬＮＧポンプ４１の回転数と流量制御弁７１の開度の少なくとも一方を調整する。
【００４４】
具体的に、制御装置８は、設定圧力Ｐｓが要求ガス圧Ｐｒより小さい場合、まず、ＬＮＧポンプ４１の回転数を最低回転数ｒ０に保持したままで、流量制御弁７１を全閉にする。ＬＮＧポンプ４１から吐出されたＬＮＧは気化器５で気化され続ける一方で、還流ライン７からＬＮＧタンク２に戻るＬＮＧはほぼゼロであるため、図２（ａ）に示すように、第２供給ライン３２中の気化したガスの圧力（すなわち、圧力計測器８２での計測圧力Ｐ０）が次第に上昇する。その後、前記圧力計測器８２で計測される圧力Ｐ０が、要求ガス圧Ｐｒに近づくと、ＬＮＧポンプ４１の回転数を最低回転数ｒ０に保持したままで、流量制御弁７１の開度を大きくしていく。
【００４５】
計測圧力Ｐ０が要求ガス圧Ｐｒに達すると、エンジン制御部６２は、切換弁４２及び遮断弁４３を開き、これにより、アキュムレータ４４に気化したガスが流れて図２に示すように計測圧力Ｐ０は降下する。また、設定圧力Ｐｓと要求ガス圧Ｐｒとが等しかった場合にも同様に、ガス運転開始の指示を受けた後、制御装置８は、切換弁４２及び遮断弁４３を開き、計測圧力Ｐ０は降下する。計測圧力Ｐ０と要求ガス圧Ｐｒが乖離したため、制御装置８は、ＬＮＧポンプ４１の回転数を最低回転数ｒ０に保持したままで、再び流量制御弁７１を全閉にする。
【００４６】
この実施形態に係るガス供給システム１０Ａは、要求ガス圧Ｐｒに対して計測圧力Ｐ０が一定以上低い場合には、高速昇圧モードをとることができる。高速昇圧モードでは、制御装置８は、より速やかに計測圧力Ｐ０を昇圧するように、ＬＮＧポンプ４１と流量制御弁７１を制御する。
【００４７】
具体的には、制御装置８は、要求ガス圧Ｐｒから圧力計測器８２で計測される圧力Ｐ０を引いた圧力差ΔＰが基準値（例えば５ＭＰａ）よりも大きい場合には、圧力差ΔＰが所定の値（例えば２ＭＰａ）以下になるまで、ＬＮＧポンプ４１の回転数を最低回転数ｒ０よりも大きい回転数（例えば２ｒ０）に設定し、流量制御弁７１を全閉する。そして、前記圧力差ΔＰが上述の所定の値以下になった後は、流量制御弁７１を全閉のまま、再び最低回転数ｒ０に戻す。これにより、燃料ガスの圧力Ｐ０をより速やかに要求ガス圧Ｐｒに近づけることができる。ただし、ガス供給システム１０Ａは、上記高速昇圧モードを必ずしもとる必要はなく、図２（ａ）及び図２（ｂ）の二点鎖線で示すように、要求ガス圧Ｐｒを受けてからエンジン６でガス噴射が開始されるまでの間、ＬＮＧポンプ４１の回転数を最低回転数ｒ０に保持したままで、流量制御弁７１の開度のみを調整してもよい。ＬＮＧポンプ４１の回転数を上昇させると、ＬＮＧポンプ４１の消費電力が増加してしまうが、回転数を最低回転数ｒ０に保持することにより、消費電力を抑えることができる。
【００４８】
また、上記実施形態に係るガス供給システム１０Ａは、エンジンがガス噴射していない状態において、要求ガス圧Ｐｒに対して計測圧力Ｐ０が一定以上高い場合（例えば、エンジンの高負荷運転中にガス運転が中断された場合など）には、より速やかに計測圧力Ｐ０を減圧する高速減圧モードをとってもよい。高速減圧モードでは、制御装置８は、より速やかに計測圧力Ｐ０を減圧するように、ＬＮＧポンプ４１と流量制御弁７１を制御する。
【００４９】
具体的には、制御装置８は、圧力計測器８２で計測される圧力Ｐ０から要求ガス圧Ｐｒを引いた圧力差ΔＰが基準値（例えば２ＭＰａ）よりも大きい場合には、圧力差ΔＰが所定の値（例えば１ＭＰａ）以下になるまで、ＬＮＧポンプ４１を停止させるとともに、流量制御弁７１の開度を大きくする。そして、前記圧力差ΔＰが所定の値以下になった後は、計測圧力Ｐ０が要求ガス圧Ｐｒに近づくように、再びＬＮＧポンプ４１の回転数を最低回転数ｒ０で稼働させ、流量制御弁７１の開度を調整する。これにより、燃料ガスの圧力Ｐ０をより速やかに要求ガス圧Ｐｒに近づけることができる。
【００５０】
その後、圧力計測器８２で計測される圧力Ｐ０が要求ガス圧Ｐｒに近づくと、ＬＮＧポンプ４１の回転数を最低回転数ｒ０に保持したまま、流量制御弁７１の開度を調整する。そうして、計測圧力Ｐ０が要求ガス圧Ｐｒに保たれるように、流量制御弁７１の開度を調整する。
【００５１】
（ガス噴射開始からガス比率が設定値に達するまでのガス圧制御方法）
圧力計測器８２での計測圧力Ｐ０が要求ガス圧Ｐｒに一定時間保たれていることが制御装置８で判定されると、エンジン供給圧が要求ガス圧Ｐｒすなわち噴射圧に達したことを知らせる信号が制御装置８からエンジン制御部６２に送られ、エンジン６ではシリンダへのガス噴射が始まる。また、エンジン制御部６２は、ガス噴射の開始とともに、上述のガスロードＧＬをガス消費量として制御装置８に送り始める。
【００５２】
エンジン制御部６２は、ガス噴射を開始するとともに、エンジン６の出力を一定に（例えば、エンジン６の定格出力に対する現在のエンジン出力の割合を２０％に）維持したまま、ガス比率を０％から設定値（例えば７５％）に達するまで徐々に上昇させる。これに伴い、ガスロードＧＬ、すなわち、気化器５で気化したガスのエンジン６での消費量も徐々に上昇する（図２（ａ）及び図４参照）。一方、エンジン制御部６２は、ガス比率の上昇に伴い、油比率を徐々に低下させる（図４参照）。
【００５３】
制御装置８は、圧力計測器８２で計測される圧力Ｐ０が要求ガス圧Ｐｒに維持されるように、ＬＮＧポンプ４１の回転数を最低回転数ｒ０に保持したままで、流量制御弁７１の開度を小さくしていく。そうして、ガス比率が設定値に達したところで、要求ガス圧Ｐｒに維持されるように流量制御弁７１の開度を自動制御する。流量制御弁が全閉になった後も、圧力Ｐ０が要求ガス圧Ｐｒに満たない場合には、ＬＮＧポンプ４１の回転数を上昇させていく（図２（ｂ）参照）。そうして、ガス比率が設定値に達したところで、要求ガス圧Ｐｒに維持されるようにＬＮＧポンプ４１の回転数を自動制御する。このように、ＬＮＧポンプ４１の回転数を最低回転数ｒ０に固定して流量制御弁７１の開度のみを調節するため、ＬＮＧポンプ４１での消費電力を最小限に抑えることができる。
【００５４】
なお、この実施形態に係るガス供給システム１０Ａでは、上述のように、前記制御装置８は、流量制御弁７１が全閉になった場合にＬＮＧポンプ４１の回転数を上昇させるように制御するが、流量制御弁７１が全閉になる前にＬＮＧポンプ４１の回転数を上昇させてもよい。ただし、制御装置８は、エンジン６でガス噴射が開始されてからは、エンジン制御部６２から送られるガスロードＧＬが、ポンプ増速許容値（例えば３％）を超えるまでは、ＬＮＧポンプ４１の回転数を最低回転数ｒ０に保持する、換言すれば、ＬＮＧポンプ４１の回転数の上昇を禁止することが望ましい。これにより、ガスロードＧＬが低く実質的にガス消費量がゼロに近い状態でも、安定的に燃料ガスの圧力を制御することができる。
【００５５】
以上説明したように、この実施形態に係るガス供給システム１０Ａでは、制御装置８がＬＮＧポンプ４１の回転数と流量制御弁７１の開度を調整して、ＬＮＧポンプ４１で昇圧されたＬＮＧの一部を還流ライン７から戻してＬＮＧポンプ４１の下流側の圧力を一定に維持することが可能になるため、ガス運転が開始される前であっても燃料ガスの圧力を設定圧力Ｐｓに維持されたスタンバイ状態をとることができる。このため、ガス運転開始時には、既にポンプ下流側圧力が一定の高圧状態に保たれているため、燃料ガスを要求ガス圧Ｐｒまで上昇させる時間を短縮して速やかに要求ガス圧まで調整することができる。
また、エンジン６でのガス噴射が開始されていないために、ガス流量がほぼゼロである場合であっても、エンジン６からの要求ガス圧Ｐｒに調整することができる。
さらに、ガス運転が開始されるまでは、ＬＮＧポンプ４１の回転数を最低回転数ｒ０に固定して流量制御弁７１の開度のみを調節するため、還流ライン７からＬＮＧタンク２に戻されるＬＮＧの量を最小限に抑えて、燃料ガスを設定圧力Ｐｓに調整することができる。還流ライン７からＬＮＧタンク２に戻されるＬＮＧの量を最小限に抑えることにより、ＬＮＧタンクに戻されるＬＮＧに起因するＬＮＧタンク２への入熱を最小限に抑えることができる。
【００５６】
＜第２実施形態＞
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係るガス供給システム１０Ｂについて説明する。なお、本実施形態及び次に説明する第３実施形態において、第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００５７】
第２実施形態に係るガス供給システム１０Ｂは、第１実施形態の構成要素に加えて、第２供給ライン３２における切換弁４２よりも上流側部分に設けられた圧力調整弁９を更に備えている。また、第２実施形態に係るガス供給システム１０Ｂは、第１実施形態の上述の圧力計測器８２の代わりに、圧力調整弁９より上流側の圧力Ｐ１を計測するための第１圧力計測器８３と、圧力調整弁９より下流側の圧力Ｐ２を計測するための第２圧力計測器８４とを備える。圧力調整弁９、第１圧力計測器８３及び第２圧力計測器８４は、いずれも制御装置８に接続されており、制御装置８は、圧力調整弁９の開度を制御する。
【００５８】
以下では、この実施形態に係るガス供給システム１０Ｂを用いた、ガス運転開始前からガス運転に移行するためのエンジン６への供給ガス圧の制御方法について、図６を参照して説明する。図６は、ガス供給システム１０Ｂを適用されたＬＮＧ運搬船１Ｂの航海中における油運転からガス運転に切り換えられる場合における各値の経時的変化であり、以下では、ガス運転開始前の一例として、油運転からガス運転に切り換えられる前のガス圧制御方法について説明する。
【００５９】
ＬＮＧポンプ４１を起動してからスタンバイ状態を経てエンジン６でガス噴射が開始するまで、ＬＮＧポンプ４１、流量制御弁７１などの制御方法は、第１実施形態における制御方法と同じである。制御装置８は、エンジン６でガス噴射が開始するまで、圧力調整弁９を全開にするように制御する。ここで、「全開」とは、圧力調整弁９の開度が１００％だけでなく、圧力調整弁９の開度が気化器５で気化されたガスの流通を阻害しない程度（例えば９５％以上）であることをいう。図６（ａ）では、第１圧力計測器８３で計測される圧力Ｐ１を実線で、第２圧力計測器８４で計測される圧力Ｐ２を破線で示し、また、計測圧力Ｐ１と計測圧力Ｐ２が重なった部分は実線で示す。エンジン６でガス噴射が開始するまでにおいて、圧力調整弁９をガスが僅かながら通過するため圧力調整弁９では圧力損失が生じる。しかしながら、設定圧力Ｐｓ又は要求ガス圧Ｐｒを維持しているときには、圧力調整弁９を通過するガス流量がほぼゼロであり、計測圧力Ｐ１と計測圧力Ｐ２は一致する。このため、第１圧力計測器８３と第２圧力計測器８４のいずれもが、本発明の圧力計測器になり得る。すなわち、ガス運転開始前は、第１圧力計測器８３と第２圧力計測器８４のどちらに基づいてＬＮＧポンプ４１の回転数と流量制御弁７１の開度を制御してもよい。
【００６０】
エンジン６でガス噴射が開始されてからは、ガス比率が設定値に達するまでガスロードＧＬが徐々に上昇する。制御装置８は、図６（ｃ）に示すように、ガス消費量を示すガスロードＧＬが所定の閾値ＧＬ１（例えばＧＬ＝２０％）を超えるまでは、圧力調整弁９を全開にしたままにする。また、制御装置８は、ガスロードＧＬが閾値ＧＬ１を超えるまでは、第２供給ライン３２における圧力調整弁９の下流側部分の圧力、すなわち計測圧力Ｐ２が要求ガス圧Ｐｒに一致するように、ＬＮＧポンプ４１の回転数と流量制御弁７１の開度の少なくとも一方を調整する。例えば、制御装置８は、第２圧力計測器８４に基づいて、ＬＮＧポンプ４１の回転数と流量制御弁７１の開度について第１実施形態と同様の制御を行う。ガスロードＧＬが所定の閾値ＧＬ１以下である場合、すなわち圧力調整弁９を通過するガスの流量が僅かである場合には、圧力調整弁９を全開にして圧力調整弁９での圧力調整を行わない。この閾値ＧＬ１は、例えば圧力調整弁９を通過するガス流量が、圧力調整することのできる最低流量である場合のガスロードである。
【００６１】
ガスロードＧＬが閾値ＧＬ１を超えてからは、制御装置８は、第２供給ライン３２における圧力調整弁９の上流側部分の圧力、すなわち計測圧力Ｐ１が要求ガス圧Ｐｒより所定の値（例えば１ＭＰａ）だけ大きい圧力に一致するように、ＬＮＧポンプ４１の回転数と流量制御弁７１の開度の少なくとも一方を調整する。また、制御装置８は、第２供給ライン３２における圧力調整弁９の下流側部分の圧力、すなわち計測圧力Ｐ２が要求ガス圧Ｐｒに一致するように、圧力調整弁９の開度を調整する。これにより、圧力調整弁９を用いて圧力調整弁９の下流側の圧力を調整することができる。
【００６２】
本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、この実施形態は、圧力調整弁９を設けたガス供給システム１０Ｂであるが、圧力調整弁９を通過するガスの流量がほぼゼロである場合や僅かである場合には、エンジン６への供給ガス圧の調整を圧力調整弁９で行なわずに、ＬＮＧポンプ４１の回転数と流量制御弁７１の開度を制御することにより行うことができる。一方、圧力調整弁９を通過する流量が十分な場合には圧力調整弁９を使用して圧力調整をすることができる。
【００６３】
＜第３実施形態＞
次に、図７を参照して、本発明の第３実施形態に係るガス供給システム１０Ｃについて説明する。本実施形態では、第２実施形態の構成要素に加えて、第２供給ライン３２における圧力調整弁９の上流側部分から圧力調整弁９の下流側部分へとつながるバイパスライン９１と、バイパスライン９１に設けられたバイパス弁９２を更に備えている。バイパス弁９２は、開閉弁であり、制御装置８に接続されている。制御装置８は、バイパス弁９２の開閉を制御する。
【００６４】
以下では、この実施形態に係るガス供給システム１０Ｃを用いた、ガス運転開始前からガス運転に移行するためのエンジン６への供給ガス圧の制御方法について、図８を参照して説明する。図８は、ガス供給システム１０Ｃを適用されたＬＮＧ運搬船１Ｃの航海中における油運転からガス運転に切り換えられる場合における各値の経時的変化であり、以下では、ガス運転開始前の一例として、油運転からガス運転に切り換えられる前のガス圧制御方法について説明する。
【００６５】
ＬＮＧポンプ４１を起動してからスタンバイ状態を経てエンジン６でガス噴射が開始するまで、ＬＮＧポンプ４１、流量制御弁７１などの制御方法は、第１実施形態における制御方法と同じである。制御装置８は、エンジン６でガス噴射が開始するまで、バイパス弁９２を開くように制御する。エンジン６でガス噴射が開始するまで、圧力調整弁９の開度はいずれでもよい。
【００６６】
エンジン６でガス噴射が開始されてからは、ガス比率が設定値に達するまでガスロードＧＬが徐々に上昇する。制御装置８は、図８（ｃ）に示すように、ガス消費量を示すガスロードＧＬが所定の閾値ＧＬ１（例えばＧＬ＝２０％）を超えるまでは、バイパス弁９２を開いたままにする。このため、第１圧力計測器８３の計測圧力Ｐ１と第２圧力計測器８４の計測圧力Ｐ２との圧力差はほとんどない。このため、第１圧力計測器８３と第２圧力計測器８４のいずれもが、本発明の圧力計測器になり得る。すなわち、第１圧力計測器８３と第２圧力計測器８４のどちらに基づいてＬＮＧポンプ４１の回転数と流量制御弁７１の開度を制御してもよい。ガスロードＧＬが所定の閾値ＧＬ１を超えるまでは、ＬＮＧポンプ４１、流量制御弁７１などの制御方法は、第１実施形態における制御方法と同じである。
【００６７】
ガスロードＧＬが閾値ＧＬ１を超えてからは、制御装置８は、バイパス弁９２を閉めるとともに、第２供給ライン３２における圧力調整弁９の上流側部分の圧力、すなわち計測圧力Ｐ１が要求ガス圧Ｐｒより所定の値（例えば１ＭＰａ）だけ大きい圧力に一致するように、ＬＮＧポンプ４１の回転数と流量制御弁７１の開度の少なくとも一方を調整する。例えば、ガスロードＧＬが閾値ＧＬ１を超えたときに流量制御弁７１が全閉でなければ、制御装置８は、計測圧力Ｐ１が要求ガス圧Ｐｒより所定の値だけ大きい前記圧力に一致するように、ＬＮＧポンプ４１の回転数を最低回転数ｒ０に保持したままで、流量制御弁７１の開度を小さくしていき、計測圧力Ｐ１が要求ガス圧Ｐｒより所定の値だけ大きい前記圧力に維持されるように流量制御弁７１の開度を自動制御する。例えば、ガスロードＧＬが閾値ＧＬ１を超えたときに流量制御弁が全閉であった場合には、制御装置８は、計測圧力Ｐ１が要求ガス圧Ｐｒより所定の値（例えば１ＭＰａ）だけ大きい圧力に一致するように、ＬＮＧポンプ４１の回転数を上昇させていき、圧力Ｐ１が要求ガス圧Ｐｒより所定の値だけ大きい圧力に達したところで、圧力Ｐ１が一定に保たれるようにＬＮＧポンプ４１の回転数を自動制御する（図８（ａ）参照）。また、ガスロードＧＬが閾値ＧＬ１を超えてからは、制御装置８は、第２供給ライン３２における圧力調整弁９の下流側部分の圧力、すなわち計測圧力Ｐ２が要求ガス圧Ｐｒに一致するように、圧力調整弁９の開度を調整する。
【００６８】
本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、この実施形態は、圧力調整弁９を設けたガス供給システム１０Ｃであるが、第２供給ライン３２を流れるガスの流量がほぼゼロである場合や僅かである場合には、エンジン６への供給ガス圧の調整を圧力調整弁９で行なわずに、ＬＮＧポンプの回転数と流量制御弁７１の開度を制御することにより行うことができる。一方、第２供給ライン３２を流れるガスの流量が十分な場合には圧力調整弁９を使用して圧力調整をすることができる。また、開閉弁であるバイパス弁９２を開いてガスを通過させることにより、圧力調整弁９を全開にしてガスを通過させる第２実施形態に比べて、圧力損失が少ないため、ＬＮＧポンプ４１の負荷を下げることができる。さらに、圧力調整弁９の上流側の圧力Ｐ１を要求ガス圧Ｐｒより所定の値だけ大きい圧力にすることにより、圧力調整弁９を用いて圧力調整弁９の下流側の圧力Ｐ２を調整することができる。
【００６９】
＜その他の実施形態＞
上記実施形態では、ＬＮＧ運搬船に適用したガス供給システムが説明されたが、本発明のガス供給システムが適用される船舶は、ＬＮＧ運搬船に限定されず、ＬＮＧ燃料船などその他の用途の船舶であってもよいし、貯留器は、燃料専用タンクであってもよい。また、液化ガスは、ＬＮＧに限定されず、ＬＰＧや液体水素ＬＨ２であってもよい。また、本発明に係るガス供給システムは、船舶に適用されたものに限定されず、例えば陸上の発電用ディーゼルエンジンに適用されてもよい。
また、上記実施形態では、エンジン６は、二元燃料エンジンに限定されず、ガス専焼エンジンであってもよく、また、２サイクルエンジンに限定されず、４サイクルエンジンであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、ガスを燃料として使用するディーゼルエンジンへのガス供給システム及びそれを備える船舶に適用することができる
【符号の説明】
【００７１】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  ＬＮＧ運搬船
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  ガス供給システム
２  ＬＮＧタンク
３１  第１供給ライン
３２  第２供給ライン
４１  ＬＮＧポンプ
４２  切換弁
５  気化器
６  エンジン
６２  エンジン制御部
７  還流ライン
７１  流量制御弁
８  制御装置
８２  圧力計測器
８３  第１圧力計測器
８４  第２圧力計測器
９  圧力調整弁
９１  バイパスライン
９２  バイパス弁
Ｐｒ  要求ガス圧
Ｐｓ  設定圧力
【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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【図７】
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【図８】
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