(57)【要約】【課題】船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システムを提供する。【解決手段】本発明の船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システムは、ＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵されたＬＮＧから発生するＢＯＧを圧縮する圧縮装置と、前記ＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵されたＬＮＧを供給されて圧縮させる高圧ポンプと、前記高圧ポンプで圧縮された前記ＬＮＧを気化させる気化器と、前記圧縮装置を経て圧縮された前記ＢＯＧが燃料として供給されるＤＦ（Ｄｕａｌ  Ｆｕｅｌ）エンジンとを含む。前記船舶用エンジンは、１５０乃至４００ｂａｒに圧縮された高圧ガスを燃料として使用し、前記圧縮装置で圧縮された前記ＢＯＧ及び前記高圧ポンプで圧縮された前記ＬＮＧのうち少なくとも１つが燃料として供給されて駆動される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶用エンジンの燃料供給システムであって、
ＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵されたＬＮＧから発生するＢＯＧを圧縮する圧縮装置と、
前記ＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵されたＬＮＧを供給されて圧縮させる高圧ポンプと、
前記高圧ポンプで圧縮された前記ＬＮＧを気化させる気化器と、
前記圧縮装置を経て圧縮された前記ＢＯＧを燃料として供給されるＤＦ（Ｄｕａｌ  Ｆｕｅｌ）エンジンとを含み、
前記船舶用エンジンは、１５０乃至４００ｂａｒに圧縮された高圧ガスを燃料として使用し、前記圧縮装置で圧縮された前記ＢＯＧ及び前記高圧ポンプで圧縮された前記ＬＮＧのうち少なくとも１つが燃料として供給されて駆動されることを特徴とする船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システム。
【請求項２】
前記圧縮装置は、複数のコンプレッサ及び複数のインタークーラを含む多段圧縮機であることを特徴とする請求項１に記載の船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システム。
【請求項３】
前記ＤＦエンジンは、前記多段圧縮機に含まれる複数のコンプレッサのうち少なくとも一部を経て圧縮された前記ＢＯＧが供給されることを特徴とする請求項２に記載の船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システム。
【請求項４】
前記船舶用エンジン及び前記ＤＦエンジンの燃料として供給された後の残りの前記ＢＯＧを燃焼させるＧＣＵ（Ｇａｓ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ）をさらに含む請求項１に記載の船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システム。
【請求項５】
前記ＬＮＧ貯蔵タンクに設けられて前記ＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵された前記ＬＮＧを前記高圧ポンプに供給する燃料ポンプをさらに含む請求項１に記載の船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システム。
【請求項６】
前記ＢＯＧの再液化のための別途の冷媒サイクルを用いた再液化システムが設けられないことを特徴とする請求項１に記載の船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システム。
【請求項７】
前記船舶の積載状態（Ｌａｄｅｎ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）で、前記船舶用エンジンは、前記圧縮装置によって圧縮された前記ＢＯＧが燃料として供給されることを特徴とする請求項１に記載の船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システム。
【請求項８】
前記船舶のバラスト状態（Ｂａｌｌａｓｔ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）で、前記船舶用エンジンは、前記高圧ポンプによって圧縮された前記ＬＮＧを燃料として供給されることを特徴とする請求項１に記載の船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システム。
【請求項９】
前記船舶のバラスト状態で、前記船舶用エンジンは、前記圧縮装置によって圧縮された前記ＢＯＧ及び前記高圧ポンプによって圧縮された前記ＬＮＧのうち少なくとも１つが燃料として供給されることを特徴とする請求項１に記載の船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システム。
【請求項１０】
前記船舶は、１３００００乃至３５００００ｍ３級のＬＮＧキャリアであることを特徴とする請求項１に記載の船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶用エンジンに対するハイブリッド燃料供給システムに関し、さらに詳しくは、高圧ガス噴射エンジン、すなわち推進手段に対してＬＮＧ貯蔵タンク内のＢＯＧ又はＬＮＧを燃料として供給できる船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液化天然ガス（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ、以下「ＬＮＧ」と称する）はメタン（ｍｅｔｈａｎｅ）を主成分とする天然ガスを約−１６２℃まで冷却して液化させることによって得られる無色透明な液体であって、天然ガスに比べ約１／６００程度の体積を有する。したがって、天然ガスを液化してＬＮＧにすると、非常に効率的に移送することができ、一例としてＬＮＧを海上で輸送（運搬）できるＬＮＧ運搬船が使用されている。
【０００３】
天然ガスの液化温度は、常圧で約−１６３℃の極低温であるため、ＬＮＧはその温度が常圧−１６３℃より少し高いだけで容易に蒸発する。ＬＮＧ運搬船のＬＮＧ貯蔵タンクの場合は断熱処理が施されてはいるが、外部の熱がＬＮＧに持続的に伝達されるため、ＬＮＧ運搬船によってＬＮＧを輸送する途中にＬＮＧがＬＮＧ貯蔵タンク内で持続的に自然気化して、ＬＮＧ貯蔵タンク内にボイルオフガス（ＢＯＧ、Ｂｏｉｌ−Ｏｆｆ  Ｇａｓ）が発生する。
【０００４】
ＢＯＧは、一種のＬＮＧ損失であって、ＬＮＧの輸送効率における重要な問題であり、ＬＮＧ貯蔵タンク内にボイルオフガスが蓄積すると、ＬＮＧ貯蔵タンク内の圧力が過度に上昇しＬＮＧ貯蔵タンクが破損する危険があるため、ＬＮＧ貯蔵タンク内で発生するＢＯＧを処理するための様々な方法が研究されている。
【０００５】
最近では、ＢＯＧの処理のために、ＢＯＧを再液化して貯蔵タンクに戻す方法、ＢＯＧを船舶のエンジンのエネルギー源として使用する方法などが用いられている。そして、残りのＢＯＧに対してはガス燃焼装置（Ｇａｓ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ、ＧＣＵ）で燃焼させる方法を用いている。
【０００６】
ガス燃焼装置は、ＢＯＧを他に活用する方法がない場合に貯蔵タンクの圧力を調節するために不可避的に残りのＢＯＧを燃焼するものであって、ＢＯＧの持つ化学エネルギーが燃焼によって浪費される結果を招くという問題がある。
【０００７】
ＬＮＧ運搬船の推進システムでメインの推進装置として二元燃料（Ｄｕａｌ  Ｆｕｅｌ、ＤＦ）エンジンを適用する場合、ＬＮＧ貯蔵タンク内で発生するボイルオフガスをＤＦエンジンの燃料として使用してボイルオフガスを処理できるが、ＬＮＧ貯蔵タンク内で発生するボイルオフガスの量がＤＦエンジンで船舶の推進に使用される燃料の量を超える場合、ＬＮＧ貯蔵タンクを保護するためにボイルオフガスをガス燃焼装置に送って焼却させる場合もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
船舶の推進システムとして、ＤＦエンジンが使用されており、また、高圧ガスを噴射して利用するエンジンなども開発されている。このような船舶の推進システムでは、船級規定上装置の故障による運航中断に対応してエンジンの燃料供給装置の重複化（ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）を行わなければならない。
【０００９】
図１に示すように、ＬＮＧキャリアなどで高圧ガス噴射エンジンを推進システムに構成してＬＮＧの運搬時に発生するＢＯＧを船舶用エンジンの燃料として供給する場合、２セットの圧縮機１０，２０を具備すべきである。しかし、重複化規定のために使用されない余分な装備を保有することはコスト面で非常に大きな負担になる。特に、ＢＯＧを高圧に圧縮する圧縮機は高価な装備であるため、コスト負担が大きい。また、カーゴタンクにＬＮＧが満タンの状態では発生するＢＯＧが多いため圧縮して燃料として供給できるが、ＬＮＧを荷役してカーゴタンクに積載されたＬＮＧの量が少ない場合は、発生するＢＯＧが少ないため、強制的にＢＯＧを発生させなければならない。
【００１０】
図２に示すように、ＢＯＧの代わりにＬＮＧをポンピング及び気化させて燃料として供給される高圧ガス噴射エンジンを構成する場合、２セットのポンプ３０，４０を具備すべきであるが、ポンプの価格は圧縮機に比べて相対的に低く、装備保有の費用負担を軽減することができ、カーゴタンクに貯蔵されたＬＮＧを消費することになるので、安定した燃料供給は可能である。一方で、ＬＮＧのフルロード状態で発生する多量のＢＯＧは活用できない虞があり、ＢＯＧを再液化させるための装置が要求される。
【００１１】
したがって、コスト面で合理的で、発生するＢＯＧを十分に活用するとともに、ＢＯＧの発生量が少ない場合にも安定的に燃料を供給して船舶を推進できる燃料供給システムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一側面によれば、船舶用エンジンの燃料供給システムであって、ＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵されたＬＮＧから発生するＢＯＧを圧縮する圧縮装置と、前記ＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵されたＬＮＧを供給されて圧縮させる高圧ポンプと、前記高圧ポンプで圧縮された前記ＬＮＧを気化させる気化器と、及び前記圧縮装置を経て圧縮された前記ＢＯＧを燃料として供給されるＤＦ（Ｄｕａｌ  Ｆｕｅｌ）エンジンとを含み、前記船舶用エンジンは、１５０乃至４００ｂａｒに圧縮された高圧ガスを燃料として使用し、前記圧縮装置で圧縮された前記ＢＯＧ及び前記高圧ポンプで圧縮された前記ＬＮＧのうち少なくとも１つが燃料として供給されて駆動されることを特徴とする船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システムが提供される。
【００１３】
前記圧縮装置は、複数のコンプレッサ及び複数のインタークーラを含む多段圧縮機であり得る。
【００１４】
前記ＤＦエンジンは、前記多段圧縮機に含まれる複数のコンプレッサのうち少なくとも一部を経て圧縮された前記ＢＯＧが供給され得る。
【００１５】
本発明の一実施形態による船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システムは、前記船舶用エンジン及び前記ＤＦエンジンの燃料として供給された後の残りの前記ＢＯＧを燃焼させるＧＣＵ（Ｇａｓ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ）をさらに含むことができる。
【００１６】
本発明の一実施形態による船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システムは、前記ＬＮＧ貯蔵タンクに設けられて前記ＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵された前記ＬＮＧを前記高圧ポンプに供給する燃料ポンプをさらに含むことができる。
【００１７】
本発明の一実施形態による船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システムは、前記ＢＯＧの再液化のための別途の冷媒サイクルを用いた再液化システムを有しない。
【００１８】
前記船舶の積載状態（Ｌａｄｅｎ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）で、前記船舶用エンジンは、前記圧縮装置によって圧縮された前記ＢＯＧが燃料として供給され得る。
【００１９】
前記船舶のバラスト状態（Ｂａｌｌａｓｔ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）で、前記船舶用エンジンは、前記高圧ポンプによって圧縮された前記ＬＮＧを燃料として供給され得る。
【００２０】
又は、前記船舶のバラスト状態で、前記船舶用エンジンは、前記圧縮装置によって圧縮された前記ＢＯＧ及び前記高圧ポンプによって圧縮された前記ＬＮＧのうち少なくとも１つが燃料として供給され得る。
【００２１】
前記船舶は、１３００００乃至３５００００ｍ３級のＬＮＧキャリアであり得る。
【００２２】
本発明の他の側面によれば、船舶用エンジンの燃料供給方法であって、船舶のＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵されたＬＮＧから発生するＢＯＧが前記船舶用エンジンの燃料必要量を満たす場合は前記ＢＯＧを圧縮させて供給し、前記ＢＯＧの発生量が前記燃料必要量より少ない場合は前記ＬＮＧを圧縮及び強制気化させて前記船舶用エンジンに供給し、前記船舶用エンジンは、１５０乃至４００ｂａｒの高圧に圧縮された高圧ガスを燃料として使用し、多段で圧縮される間に少なくとも一部の圧縮ステップを経て圧縮された前記ＢＯＧは前記船舶に設けられたＤＦエンジンに供給されることを特徴とする船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給方法が提供され得る。
【００２３】
本発明のさらに他の側面によれば、船舶用エンジンの燃料供給システムであって、船舶のＬＮＧ貯蔵タンクに連結され前記ＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵された液化天然ガスから発生するＢＯＧ（Ｂｏｉｌ  Ｏｆｆ  Ｇａｓ）を前記船舶の高圧ガス噴射エンジンに供給する第１流路と、船舶のＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵された液化天然ガスをポンピング及び気化させて前記高圧ガス噴射エンジンに供給する第２流路と、前記第１流路に設けられて前記ＢＯＧを圧縮する圧縮機とを含み、前記高圧ガス噴射エンジンは、１５０乃至４００ｂａｒの高圧に圧縮された高圧ガスを燃料として使用し、前記第１流路から分岐する第３流路をさらに含み、前記第３流路には前記ＢＯＧを供給されるＤＦＤＥが設けられることを特徴とする船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システムが提供され得る。
【００２４】
本発明の一実施形態による船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システムによれば、前記ＬＮＧ貯蔵タンクで発生する前記ＢＯＧが前記高圧ガス噴射エンジンの燃料必要量を満たす場合は前記第１流路で前記ＢＯＧを供給され、前記ＢＯＧの発生量が前記燃料必要量より少ない場合はポンピング及び気化された前記液化天然ガスを供給され得る。
【００２５】
前記圧縮機は、複数のコンプレッサ及び複数のインタークーラを含み、多段で構成され得る。
【００２６】
前記ＤＦＤＥは、前記圧縮機のうち少なくとも一部を経て圧縮されたＢＯＧを供給され得る。
【００２７】
前記圧縮機は、多段で構成された１つのセットのみ設けられ得る。
【００２８】
前記第２流路には、前記ＬＮＧ貯蔵タンクの液化天然ガスを供給されて高圧でポンピングする高圧ポンプ及び前記高圧ポンプでポンピングされた前記液化天然ガスを気化させて前記高圧ガス噴射エンジンに供給する気化器が設けられ得る。
【００２９】
本発明の一実施形態による船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システムは、前記ＬＮＧ貯蔵タンクに設けられて前記高圧ポンプに前記液化天然ガスを供給するＦＧポンプをさらに含むことができる。
【００３０】
前記高圧ポンプは複数設けられ、複数の前記高圧ポンプは並列に設けられ得る。
【００３１】
本発明の一実施形態による船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システムは、前記ＢＯＧの再液化のための別途の冷媒サイクルを用いた再液化システムを有しない。
【００３２】
前記高圧ガス噴射エンジンは、前記船舶の積載状態では、前記圧縮機で圧縮された前記ＢＯＧを圧縮して供給されて駆動され得る。
【００３３】
前記船舶のバラスト状態では、前記ＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵された前記液化天然ガスをポンピング及び気化させて前記高圧ガス噴射エンジンに供給できる。
【００３４】
前記バラスト状態では、前記ＬＮＧ貯蔵タンクで発生するＢＯＧは圧縮されてＤＦＤＥ又は前記高圧ガス噴射エンジンに供給され得る。
【００３５】
本発明のさらに他の側面によれば、船舶用エンジンの燃料供給方法であって、船舶のＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵された液化天然ガスから発生するＢＯＧを圧縮させて高圧ガス噴射エンジンに供給する、または前記液化天然ガスをポンピング及び強制気化させて前記高圧ガス噴射エンジンに供給して前記ＢＯＧ又は液化天然ガスを選択的に前記高圧ガス噴射エンジンに供給し、前記高圧ガス噴射エンジンは、１５０乃至４００ｂａｒの高圧に圧縮された高圧ガスを燃料として使用し、ＢＯＧは分岐してＤＦＤＥに供給することを特徴とする船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給方法が提供され得る。
【００３６】
前記ＢＯＧを圧縮させる圧縮機は、複数のコンプレッサ及び複数のインタークーラを含み、多段で構成された１つのセットのみ設けられ得る。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システムでは、高圧ガス噴射エンジンが設けられた船舶で、第１流路及び第２流路を具備し、使用されない別の余分な装備を設けることなく燃料供給の重複化が可能になる。
【００３８】
本発明は、ＢＯＧと液化天然ガスとを選択的に高圧ガス噴射エンジンに燃料として供給することによって、船舶のバラスト状態でＢＯＧの発生量が不足して高圧ガス噴射エンジンへの燃料供給のために強制的にＢＯＧを発生しなければならない問題を解決することができ、積載状態で発生する多量のＢＯＧを再液化させるコストも低減できる。
【００３９】
また、船舶のＬＮＧ貯蔵タンクで発生する多量のＢＯＧを圧縮して高圧ガス噴射エンジンの燃料として供給することによって、ＧＣＵで燃焼されて浪費されるＢＯＧの量を低減し効果的にＢＯＧを活用することができ、ＢＯＧの発生量が少ない時は、液化天然ガスを高圧ガス噴射エンジンに供給するようにシステムを構成することによって安定的に燃料を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】燃料供給装置の重複化（ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）のために２セットの圧縮機が設けられてＢＯＧを高圧ガス噴射エンジンに燃料として供給するシステムを示す図である。
【図２】燃料供給装置の重複化（ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）のために２セットのポンプが設けられてＬＮＧを高圧ガス噴射エンジンに燃料として供給するシステムを概略的に示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態による船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システムの構成を概略的に示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態によるハイブリッド燃料供給システムを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明及び本発明の動作上の利点並びに本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の好ましい実施形態を例示する添付図面及び添付図面に記載された内容を参照すべきである。
【００４２】
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明することによって、本発明を詳細に説明する。各図面に提示された同じ符号は同じ部材を示す。
【００４３】
図３は、本発明の第１実施形態による船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システムの構成を概略的に示す図である。
【００４４】
図３に示すように、本実施形態の船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システムは、船舶用エンジンの燃料供給システムであって、船舶のＬＮＧ貯蔵タンクＣＴに連結され、ＬＮＧ貯蔵タンクＣＴに貯蔵された液化天然ガスから発生するＢＯＧ（Ｂｏｉｌ  Ｏｆｆ  Ｇａｓ）を船舶の高圧ガス噴射エンジン１００に供給する第１流路Ｌ１と、船舶のＬＮＧ貯蔵タンクＣＴに貯蔵された液化天然ガスをポンピング及び気化させて高圧ガス噴射エンジン１００に供給する第２流路Ｌ２と、第１流路Ｌ１に設けられてＢＯＧを圧縮する圧縮機２００をと含み、高圧ガス噴射エンジン１００は、１５０乃至４００ｂａｒの高圧に圧縮された高圧ガスを燃料として使用する。
【００４５】
本実施形態で、ＬＮＧ貯蔵タンクＣＴで発生するＢＯＧが高圧ガス噴射エンジン１００の燃料必要量を満たす場合は第１流路Ｌ１でＢＯＧが供給され、ＢＯＧの発生量が燃料必要量より少ない場合はポンピング及び気化された液化天然ガスのみが供給される、またはＢＯＧが供給されるとともに燃料の不足分だけのポンピング及び気化された液化天然ガスが供給され得る。このように、本実施形態は、第１流路Ｌ１と第２流路Ｌ２とに重複化された燃料供給流路を構成することによって、普段は使用されないが、単に重複性を満たすために具備される余分な装備、例えば追加圧縮機を構成しない。
【００４６】
重複化（Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）とは、余分な装備を構成して要求機能を行うための主構成装備の動作時は待機状態に置き、主構成装備が故障などで作動できない場合に機能を引き継いでその機能を行うことができるように重複設計することをいうが、主にローテートが行われる装備に対してこのような重複性を満たすための余分な装備が重複設計される。本実施形態における燃料供給システムでは圧縮機やポンピングのためのポンプなどがこれに該当する。
【００４７】
高圧ガス噴射エンジン１００は、例えば、船舶の積載状態では、圧縮機２００で圧縮されたＢＯＧを圧縮して供給され、船舶のバラスト状態では、ＬＮＧ貯蔵タンクＣＴに貯蔵された液化天然ガスをポンピング及び気化させて供給されて、駆動され得る。
【００４８】
積載状態とは、ＬＮＧ運搬船舶でＬＮＧ貯蔵タンクＣＴに液化天然ガス（ＬＮＧ）がフルロードされ、通常、タンクの体積の９８％前後にＬＮＧが積載された状態をいい、この状態では、ＬＮＧ貯蔵タンクＣＴで発生するＢＯＧの量も多い。バラスト状態とは、ＬＮＧをアンロードしてＬＮＧ貯蔵タンクＣＴに貯蔵されたＬＮＧが少ない状態をいい、この状態ではＢＯＧの発生量も少ない。本実施形態は、船舶、特にＬＮＧキャリアのＬＮＧ貯蔵タンクＣＴで発生する多量のＢＯＧを効果的に活用できるように、ＢＯＧを船舶の推進用エンジンに供給するとともに、このような点を考慮して積載状態及びバラスト状態に応じて効果的に推進用エンジンに燃料を供給できるようにシステムを構成した。
【００４９】
貯蔵タンクの容量及び外部温度などの条件に応じて異なるが、一例として、ＬＮＧ貯蔵タンクＣＴでのＢＯＧ発生量は１５００００容量（ＬＮＧ貯蔵タンクの容量が１５００００ｍ３）の船舶の場合は、積載状態では３乃至４ｔｏｎ／ｈ、バラスト状態では０．３乃至０．４ｔｏｎ／ｈである。高圧ガス噴射エンジン１００の一種であるＭＥ−ＧＩエンジンでは、ロードに応じて１乃至４ｔｏｎ／ｈの燃料が必要であるとされる。一方、最近では、船舶の断熱性能の向上に伴い、ＢＯＲ（Ｂｏｉｌ  Ｏｆｆ  Ｒａｔｅ）が低くなる傾向にあるため、ＢＯＧの発生量も減少する傾向にある。
【００５０】
本実施形態で、圧縮機２００は、複数のコンプレッサ２０１及び複数のインタークーラ２０２を含み、多段で構成されることができ、圧縮機２００は、このように多段で構成された１つのセットのみ設けられ得る。
【００５１】
一方、第２流路Ｌ２にはＬＮＧ貯蔵タンクＣＴの液化天然ガスを供給されて高圧でポンピングする高圧ポンプ３００と、高圧ポンプ３００でポンピングされた液化天然ガスを気化させて高圧ガス噴射エンジン１００に供給する気化器３１０とが設けられることができ、ＬＮＧ貯蔵タンクＣＴには高圧ポンプ３００に液化天然ガスを供給するＦＧ（Ｆｕｅｌ  Ｇａｓ）ポンプ３２０が設けられ得る。
【００５２】
高圧ガス噴射エンジン１００は、例えば、１５０乃至４００ｂａｒに圧縮された高圧ガスを燃料として供給されるＭＥ−ＧＩ（Ｍａｉｎ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ｇａｓ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）エンジンであり得る。
【００５３】
ＭＥ−ＧＩエンジンは、船舶に使用可能なエンジンであって、窒素酸化物（ＮＯｘ）及び硫黄酸化物（ＳＯｘ）の排出量を低減するために開発された、ガスとオイルを燃料として使用できる２行程の高圧天然ガス噴射エンジンである。ＭＥ−ＧＩエンジンは、ＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ）を極低温に耐える貯蔵タンクに貯蔵して運搬するようにするＬＮＧ運搬船などのような海上構造物に設置されることができ、天然ガス又はオイルを燃料として使用し、その負荷に応じて約１５０乃至４００ｂａｒａ（絶対圧）程度の高圧のガス供給圧力が要求されるが、同級出力のディーゼルエンジンに比べ、汚染物質排出量を二酸化炭素は２３％、窒素化合物は８０％、硫黄化合物は９５％以上低減できる次世代の環境にやさしいエンジンとして脚光を浴びている。
【００５４】
多段で構成された１セットの圧縮機２００を駆動させてＭＥ−ＧＩエンジンに圧縮された燃料を供給するためには約２ＭＷの電力が消費されるが、高圧ポンプ３００の場合は約１００ｋＷの電力が消費される。燃料の供給時に消費される電力消費のみを考慮すれば、高圧ポンプ３００のみを構成した方が有利である。しかし、上記のようにＬＮＧ貯蔵タンクＣＴで発生する多量のＢＯＧを再液化する、又は燃焼しなければならない問題があるため、本実施形態では、ＢＯＧの効率的な活用、電力消費、システム構成費用、重複性などを考慮して、ＢＯＧを燃料として供給できる１セットの圧縮機２００と、ＬＮＧをポンピング及び気化させて供給できる高圧ポンプ３００及び気化器３１０とでシステムを構成した。
【００５５】
本実施形態は、重複化された燃料供給流路を具備するため、圧縮機２００を１セットのみで構成することが好ましいが、ＬＮＧ貯蔵タンクＣＴで発生するＢＯＧをより安定的に高圧ガス噴射エンジン１００に燃料として供給してＢＯＧを消費させるために、追加の圧縮機（図示せず）を構成することもできる。
【００５６】
ＬＮＧをポンピングし強制気化させて燃料として消費するＭＥ−ＧＩエンジンを搭載した海上構造物や船舶の場合も、ＬＮＧ貯蔵タンクＣＴで発生するボイルオフガス（Ｂｏｉｌ  Ｏｆｆ  Ｇａｓ、ＢＯＧ）を処理するためには再液化（Ｒｅｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ）装置、ＧＣＵ４１０（Ｇａｓ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ）などのＢＯＧ処理装置を依然として必要とするが、本実施形態は、ＢＯＧとＬＮＧとを条件に応じて選択的に燃料として供給するハイブリッド燃料供給システムを構成することによって、再液化又は燃焼されるＢＯＧの量を低減できる。本実施形態の船舶にはＭＥ−ＧＩエンジンが単数又は複数具備され得る。
【００５７】
本実施形態は、ＬＮＧ貯蔵タンクＣＴで発生するＢＯＧの量に応じて次のように作動できる。
【００５８】
まず、積載状態のようにＢＯＧの発生量が多く、高圧ガス噴射エンジン１００の燃料必要量を満たす場合、第１流路Ｌ１に設けられた圧縮機２００で高圧ガス噴射エンジン１００が必要とする圧力まで圧縮した後、供給するようになる。
【００５９】
圧縮機２００は、上記のように複数のコンプレッサ２０１と複数のインタークーラ２０２（中間冷却機、ｉｎｔｅｒｃｏｏｌｅｒ）とが交互に配置された多段構成である場合があり、これは高圧ガス噴射エンジン１００で必要とする天然ガスの温度及び圧力条件に応じて様々に構成され得る。
【００６０】
次に、ＬＮＧ貯蔵タンクＣＴでのＢＯＧの発生量の少ないバラスト状態や第１流路Ｌ１で装置に異常が発生した場合などは、高圧ポンプ３００で高圧ガス噴射エンジン１００で要求する圧力、例えば、ＭＥ−ＧＩエンジンの場合は１５０乃至４００ｂａｒａに圧縮し、気化器３１０を経て強制気化させた液化天然ガスを高圧ガス噴射エンジン１００に供給する。この時、高圧ポンプ３００は、上部甲板に設けられるが、ＬＮＧ貯蔵タンクＣＴに貯蔵された液化天然ガスはＦＧポンプ３２０によって高圧ポンプ３００まで移送される。装備の信頼性、重複性を満たすために気化器３１０の前段に複数の高圧ポンプ３００を並列に設けることができる。
【００６１】
ただし、高圧ポンプ３００で圧縮された液化天然ガスは臨界圧力（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）以上の超臨界状態であるため、気化器３１０で気化されるということは、液体から気体に相変化が起きるという意味ではなく、圧縮された液化天然ガスに熱エネルギーを供給するという意味である。
【００６２】
本実施形態は、第１流路Ｌ１から分岐して高圧ガス噴射エンジン１００の燃料必要量を超えるＢＯＧをＤＦＤＥ４００（Ｄｕａｌ  Ｆｕｅｌ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｅｎｇｉｎｅ）又はＧＣＵ４１０（Ｇａｓ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ）に供給する第３流路Ｌ３をさらに含むことができる。
【００６３】
ＤＦＤＥ４００は、重油と天然ガスとを混焼する、又は選択的に燃料として使用できるエンジンであって、重油のみを燃料として使用する場合に比べ硫黄含有量が少なく、排気ガス中の硫黄酸化物の含有量が少ない。
【００６４】
本実施形態で、第３流路Ｌ３は、コンプレッサ２０１とインタークーラ２０２とが多段で構成された圧縮機２００部分のうち、ＤＦＤＥ４００が必要とする圧力にＢＯＧが圧縮された地点で第１流路Ｌ１から分岐して設けられ得る。
【００６５】
バラスト状態などＬＮＧ貯蔵タンクＣＴで発生するＢＯＧの量がＭＥ−ＧＩエンジンで必要とする燃料必要量に満たない場合、これを多段の圧縮機２００の一部を経てＤＦＤＥ４００に供給できる。５つのコンプレッサ２０１を含む圧縮機２００のうち２つを経てＤＦＤＥに供給した場合、他の３つのコンプレッサ２０１は空回転するようになる。しかし、ＢＯＧをＭＥ−ＧＩエンジンに供給するために圧縮機２００で必要な電力は約２ＭＷであるが、一方でＢＯＧをＤＦＤＥに供給するために圧縮機２００の一部を空回転させる際に必要な電力は約６００ｋＷで、ＬＮＧをポンピング及び気化させてＭＥ−ＧＩエンジンに供給する際に高圧ポンプ３００で消費される電力は約１００ｋＷであるから、バラスト状態のようにＢＯＧの発生量が高圧ガス噴射エンジン１００の燃料必要量より少ない場合は、ＢＯＧをＤＦＤＥ４００に供給することが電力消費面で有利である。しかし、必要に応じて、ＢＯＧの発生量が燃料必要量より少ない時にも高圧ガス噴射エンジン１００に供給するとともに、燃料必要量の不足分だけのＬＮＧをポンピング及び強制気化させて高圧ガス噴射エンジン１００に供給することもできる。
【００６６】
一方、バラスト状態では、ＢＯＧの発生量が少ないため、ＢＯＧを集めておき、間欠的にＤＦＤＥに供給することもできる。
【００６７】
バラスト状態で、船舶用エンジン（すなわち、高圧ガス噴射エンジン１００）は、圧縮機２００によって圧縮されたＢＯＧと高圧ポンプ３００によって圧縮されたＬＮＧとを、同時に燃料として供給されることもできる。また、バラスト状態で、船舶用エンジン（すなわち、高圧ガス噴射エンジン１００）は、圧縮機２００によって圧縮されたＢＯＧと高圧ポンプ３００によって圧縮されたＬＮＧとのうちいずれか１つを、交互に燃料として供給されることもできる。
【００６８】
本発明の他の側面によれば、船舶用エンジンの燃料供給方法であって、船舶のＬＮＧ貯蔵タンクＣＴに貯蔵された液化天然ガスから発生するＢＯＧを圧縮させて高圧ガス噴射エンジン１００に供給する、または液化天然ガスをポンピング及び強制気化させて高圧ガス噴射エンジンに供給してＢＯＧ又は液化天然ガスを選択的に高圧ガス噴射エンジン１００に供給し、高圧ガス噴射エンジンは１５０乃至４００ｂａｒの高圧に圧縮された高圧ガスを燃料として使用することを特徴とする船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給方法が提供される。ＢＯＧ圧縮装備並びにＬＮＧポンピング及び気化装備を別の余分な装備を設けることなくそれぞれ１セットずつのみが構成される。
【００６９】
圧縮機２００は、複数のコンプレッサ２０１及び複数のインタークーラ２０２を含み、多段で構成された１つのセットのみ設けられ得る。
【００７０】
以上で述べたように、本実施形態の船舶用エンジンのハイブリッド燃料供給システムは、高圧ガス噴射エンジン１００が設けられた船舶で、第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２を具備してＬＮＧ貯蔵タンクＣＴで発生するＢＯＧが高圧ガス噴射エンジン１００の燃料必要量を満たす場合は第１流路Ｌ１でＢＯＧを、ＢＯＧの発生量が燃料必要量より少ない場合はポンピング及び気化された液化天然ガスを高圧ガス噴射エンジン１００に供給する、またはＢＯＧを供給しながら不足した燃料必要量はポンピング及び気化された液化天然ガスで補充して供給する。
【００７１】
このように、船舶のＬＮＧ貯蔵タンクＣＴで多量のＢＯＧが発生する時、例えば、船舶の積載状態では、ＢＯＧを圧縮して高圧ガス噴射エンジン１００の燃料として供給し、ＢＯＧの発生量が少ない時、例えば、バラスト状態では、液化天然ガスを高圧ガス噴射エンジン１００に供給できるようにシステムを構成することによって、重複性を満たすとともにエンジンに安定的に燃料を供給し、ＧＣＵ４１０で燃焼されて浪費されるＢＯＧの量を低減し、効果的にＢＯＧを活用できる。
【００７２】
また、第１及び第２流路Ｌ１，Ｌ２を構成して重複性を満たしながらも、１セットの圧縮機２００のみを構成して圧縮機の数を減らすことで、コンパクトなシステムを構成し、システムの設置及び管理費用を節減できる。
【００７３】
図４は、本発明の第２実施形態によるハイブリッド燃料供給システムを示す構成図である。本発明のハイブリッド燃料供給システムは、推進用メインエンジンであって、例えば、ＭＥ―ＧＩエンジンが装着されたＬＮＧ運搬船などに適用され得る。
【００７４】
図４を参照すると、本発明の一実施形態によるハイブリッド燃料供給システム１０００は、貯蔵タンク（ｃａｒｇｏ  ｔａｎｋ）１からＬＮＧをメインエンジン（ｍａｉｎ  ｅｎｇｉｎｅ）３へ移送させるための経路を提供する燃料供給ライン１１１０と、貯蔵タンク１から発生するＢＯＧ（Ｂｏｉｌ  Ｏｆｆ  Ｇａｓ）をメインエンジン３へ移送させるための経路を提供するＢＯＧライン１１４０と、を含む。また、本発明の一実施形態によるＢＯＧを用いたハイブリッド燃料供給システム１０００は、燃料供給ライン１１１０を介してＬＮＧをＬＮＧポンプ（ＬＮＧ  ｐｕｍｐ）１１２０及びＬＮＧ気化器（ＬＮＧ  ｖａｐｏｒｉｚｅｒ）１１３０によって燃料としてメインエンジン３に供給し、ＢＯＧライン１１４０を介してＢＯＧをＢＯＧ圧縮機（ＢＯＧ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）１１５０によって圧縮させて燃料としてメインエンジン３に供給し、ＢＯＧ圧縮機１１５０から余剰（残り）のＢＯＧを統合型ＩＧＧ／ＧＣＵシステム１２００に供給する。
【００７５】
燃料供給ライン１１１０は、例えば、ＬＮＧの貯蔵タンク１から移送ポンプ２の駆動によって供給されるＬＮＧを燃料としてメインエンジン３へ移送させるための経路を提供し、ＬＮＧポンプ１１２０及びＬＮＧ気化器１１３０が設置される。
【００７６】
ＬＮＧポンプ１１２０は、燃料供給ライン１１１０にＬＮＧの移送に必要なポンピング力を提供するように設置され、一例として、ＬＮＧ  ＨＰポンプ（ＬＮＧ  Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｐｕｍｐ）が使用されることができ、本実施形態のように、複数からなり並列になるように設置されることができる。
【００７７】
ＬＮＧ気化器１１３０は、燃料供給ライン１１１０でＬＮＧポンプ１１２０の後段に設置されることで、ＬＮＧポンプ１１２０によって移送されるＬＮＧを気化させるが、ＬＮＧの気化のために、一例として、ＬＮＧが熱媒循環ライン１１３１を介して循環供給される熱媒との熱交換によって気化されるようにし、他の例として、ヒータをはじめ、ＬＮＧの気化熱を提供するための様々なヒーティング手段が使用され得る。また、ＬＮＧ気化器１１３０は、ＬＮＧの気化のために高圧で使用され得るＨＰ気化器（Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｖａｐｏｒｉｚｅｒ）が使用され得る。一方、熱媒循環ライン１１３１に循環供給される熱媒は、一例として、ボイラーなどから発生するスチームが使用され得る。
【００７８】
ＢＯＧライン１１４０は、貯蔵タンク１から自然的に発生するＢＯＧをメインエンジン３へ移送させるための経路を提供し、本実施形態のように、燃料供給ライン１１１０に連結されることによってＢＯＧを燃料としてメインエンジン３に供給されるようにすることができ、これと異なって、ＢＯＧを直接メインエンジン３に供給するための経路を提供することもできる。
【００７９】
ＢＯＧ圧縮機１１５０は、ＢＯＧライン１１４０に設置されてＢＯＧライン１１４０を通過するＢＯＧを圧縮させ、本実施形態のように、ＢＯＧライン１１４０の余剰ＢＯＧライン１１６０との分岐部分に単一で設置されることによって、高価なＢＯＧ圧縮機１１５０の設置による経済的負担及びメンテナンスの負担を軽減することができる。
【００８０】
余剰ＢＯＧライン１１６０は、ＢＯＧ圧縮機１１５０から余剰のＢＯＧを統合型ＩＧＧ／ＧＣＵシステム１２００に供給する経路を提供するが、統合型ＩＧＧ／ＧＣＵシステム１２００だけでなく、補助エンジンなどに余剰ＢＯＧを燃料として供給できる。
【００８１】
統合型ＩＧＧ／ＧＣＵシステム１２００は、ＩＧＧ（Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）とＧＣＵ（Ｇａｓ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ）とが統合されたシステムである。
【００８２】
一方、余剰ＢＯＧライン１１６０と燃料供給ライン１１１０とは、連結ライン１１７０によって互いに連結され得る。したがって、連結ライン１１７０によって余剰のＢＯＧをメインエンジン３の燃料として使用させる、または気化されたＬＮＧを統合型ＩＧＧ／ＧＣＵシステム１２００に燃料として使用させることができる。このような連結ライン１１７０には通過するＢＯＧや気化されたＬＮＧの加熱のためにヒータ１１８０が設置されることができ、ＢＯＧや気化されたＬＮＧによる圧力を調節することによって過度な圧力を低減させる減圧バルブ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｖａｌｖｅ、ＰＲＶ）１１９０が設置されることができる。一方、ヒータ１１８０は、ガスの燃焼熱を用いたガスヒータであるか、その他にも熱媒の循環によって加熱のための熱源を提供する熱媒循環供給部をはじめ、様々なヒーティング手段が使用され得る。
【００８３】
このような本発明によるハイブリッド燃料供給システムの作用を説明する。
【００８４】
貯蔵タンク１内の圧力が所定の圧力以上の場合、ＢＯＧ圧縮機１１５０の駆動によってＢＯＧを圧縮してメインエンジン３に燃料として供給され得るようにして貯蔵タンク１内の圧力を調節できるようにする。また、貯蔵タンク１内の圧力が所定の圧力未満の場合、ＬＮＧポンプ１１２０及びＬＮＧ気化器１１３０の駆動によってＬＮＧを移送及び気化させてメインエンジン３に燃料として供給され得るようにして貯蔵タンク１内の圧力を調節できるようにする。
【００８５】
一方、ＢＯＧ圧縮機１１５０から余剰のＢＯＧを余剰ＢＯＧライン１１６０を介して統合型ＩＧＧ／ＧＣＵシステム１２００に供給させ、ＢＯＧの消耗又は貯蔵タンク１に供給されるための不活性ガスを生成することを目的に使用し、さらには、補助エンジンなどの燃料として使用されることができるようにする。
【００８６】
ＢＯＧが供給される統合型ＩＧＧ／ＧＣＵシステム１２００は、本体（図示せず）内のＢＯＧの燃焼によって、貯蔵タンク１から持続的に発生するＢＯＧを消耗することができ、必要に応じて、貯蔵タンク１に供給するための不活性ガスとして燃焼ガスを生成することもできる。
【００８７】
このように、本発明は、記載された実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく様々に修正及び変形が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には自明である。したがって、そのような修正例又は変形例は本発明の特許請求の範囲に属すると言うべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2015500759.tif 000008
2015500759.tif 000009
2015500759.tif 000010
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