(57)【要約】【課題】過給機に吸入される前の燃焼用空気を液化ガスの気化熱と熱交換させる空気予冷器において着霜が発生することを防止しながら燃焼用空気を冷却してタービン効率を向上させ、エンジンシステム全体の熱効率を向上させる。【解決手段】過給機付エンジンシステム１は、液化ガスを燃料とするガス燃料エンジン２と、ガス燃料エンジン２の排気エネルギーにより駆動され、燃焼用空気を圧縮してガス燃料エンジン２に供給する過給機３と、液化ガスを気化させるとともに、過給機３に吸入される前の燃焼用空気を液化ガスの気化熱と熱交換させて冷却する空気予冷器５と、空気予冷器５によって燃焼用空気が冷却されてタービン効率が向上した分だけ余剰になったタービン駆動エネルギーを回収する補助発電機７（余剰エネルギー回収手段）とを具備し、空気予冷器５は、液化ガスの気化熱を、液相状の伝熱流体Ｔを介して燃焼用空気に伝達するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスを燃料とするガス燃料エンジンと、
前記ガス燃料エンジンの排気エネルギーにより駆動され、燃焼用空気を圧縮して前記ガス燃料エンジンに供給する過給機と、
前記液化ガスを気化させるとともに、前記過給機に吸入される前の燃焼用空気を前記液化ガスの気化熱と熱交換させて冷却する空気予冷器と、
前記空気予冷器によって燃焼用空気が冷却されてタービン効率が向上した分だけ余剰になったタービン駆動エネルギーを回収する余剰エネルギー回収手段と、を具備し、
前記空気予冷器は、前記液化ガスの気化熱を、液相状の伝熱流体を介して前記燃焼用空気に伝達するように構成されていることを特徴とする過給機付エンジンシステム。
【請求項２】
前記空気予冷器は、
冷却容器と、
前記冷却容器の内部に設置されて前記燃焼用空気が流される空気熱交換器と、
前記冷却容器の内部に設置されて前記液化ガスを気化させる液化ガス気化器と、
前記冷却容器の内部にて前記空気熱交換器および前記液化ガス気化器に接触可能に注入された前記伝熱流体を流動させる伝熱流体流動手段と、
を具備して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の過給機付エンジンシステム。
【請求項３】
前記液化ガスは天然ガスであり、伝熱流体は液体冷媒であることを特徴とする請求項１または２に記載の過給機付エンジンシステム。
【請求項４】
前記空気予冷器に流入する前の前記燃焼用空気に含まれる水分を減少させる水分減少手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の過給機付エンジンシステム。
【請求項５】
前記空気予冷器は、前記余剰エネルギー回収手段から供給される余剰エネルギーによって動作することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の過給機付エンジンシステム。
【請求項６】
前記空気予冷器を通らずに前記燃焼用空気を前記過給機に供給する吸気バイパス通路と、
前記液化ガスが貯留される液化ガスタンク側から前記空気予冷器を通らずに前記ガス燃料エンジン側に接続される液体ガスバイパス通路と、
前記液体ガスバイパス通路に設けられた液化ガス気化器と、
をさらに有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の過給機付エンジンシステム。
【請求項７】
前記ガス燃料エンジンの熱を前記空気予冷器に供給するエンジン熱供給手段をさらに備えていることを特徴とする請求項６に記載の過給機付エンジンシステム。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の過給機付エンジンシステムを備えたことを特徴とする液化ガス運搬船等の機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機に吸入される前の燃焼用空気を冷却してタービン効率を向上させ、余剰なタービン駆動エネルギーを取り出してこれを有効活用するようにした過給機付エンジンシステムおよびこれを備えた液化ガス運搬船等の機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、ガスタービン機関を用いた発電プラントにおいて、ガスタービン機関のコンプレッサに吸入される燃焼用空気を冷却する空気予冷器を設け、ここで燃焼用空気を液化天然ガス（ＬＮＧ）の気化熱（冷熱）と熱交換させることにより冷却して空気密度を高め、これによってガスタービンサイクル（ブレイトンサイクル）の効率を改善し、発電効率を向上させたガスタービン発電プラントが開示されている。
【０００３】
このように、空気予冷器において液化天然ガスの気化熱により燃焼用空気を冷却する際には、例えば液化天然ガスがＬＮＧの場合は、その沸点が大気圧中で−１６８℃と非常に低温であるため、燃焼用空気に含まれる水分が空気予冷器の伝熱面に着霜してしまい、熱交換が阻害されるとともに、空気流路が狭くなって設計値通りの空気量を吸入できなくなり、ガスタービン機関の効率が低下してしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、特許文献１のガスタービン発電プラントでは、空気予冷器を２基設け、一方の空気予冷器で燃焼用空気を冷却している時には、他方の空気予冷器を排気熱等により温めて着霜を融解（除霜）し、これを交互に繰り返すことによって着霜による伝熱面の熱交換効率の低下および空気流路の狭窄を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５２４４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、多くの船舶では、エンジンに過給機を設置し、エンジンの排気エネルギーにより過給機を駆動して燃焼用空気をエンジンに過給することにより、エンジンから排出される排気エネルギーを回収して有効利用し、エンジンの熱効率の向上に努めている。しかしながら、現状では、過給機を備えても熱効率を４０％台後半まで向上させるのが限界であり、年間を通して莫大な量の燃料を消費する海運業界においては、近頃の世界的な経済不況の影響もあり、さらなる効率向上が望まれている。
【０００７】
特許文献１に開示されているエンジンシステムと同様に、エンジンの過給機に吸入される前の燃焼用空気を、エンジンの燃料であるＬＮＧ等の液化ガスの気化熱により冷却すれば、タービン効率が向上し、過給機のタービン駆動エネルギーが余剰になるため、この余剰なタービン駆動エネルギーを補助発電機の駆動等に回して有効活用し、ひいてはエンジンシステム全体としての効率を高めることができる。
【０００８】
しかしながら、前述した空気予冷器への着霜の問題があり、特許文献１のように、空気予冷器に着霜が起きてから、それをエンジンの排気熱等で除霜するという行程を交互に繰り返す方法では、空気予冷器の着霜の状態を認識するために、例えば空気予冷器を通過する前と後の燃焼用空気の圧力や、空気予冷器の温度等を検知するセンサ類を設置するとともに、燃焼用空気、液化ガス、熱源となるエンジンの排気の流れを制御するバルブ類および制御装置が必要になり、システム構成が複雑になるとともに、このシステムの消費電力を賄うためにガスエンジンにより発電された電力が消費されてしまうという問題があった。
【０００９】
しかも、空気予冷器においては、着霜が進行するにつれて燃焼用空気の流路が狭くなり、除霜された空気予冷器に交代すると同時に空気流路が広くなるため、燃焼用空気の圧力変動が生じる傾向があり、過給機に供給する燃焼用空気の制御が困難になるという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、過給機に吸入される前の燃焼用空気を液化ガスの気化熱と熱交換させる空気予冷器において着霜が発生することを防止しながら燃焼用空気を冷却してタービン効率を向上させ、ひいてはエンジンシステム全体の熱効率を向上させることのできる過給機付エンジンシステムおよびこれを備えた液化ガス運搬船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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
即ち、本発明に係る過給機付エンジンシステムの第１の態様は、液化ガスを燃料とするガス燃料エンジンと、前記ガス燃料エンジンの排気エネルギーにより駆動され、燃焼用空気を圧縮して前記ガス燃料エンジンに供給する過給機と、前記液化ガスを気化させるとともに、前記過給機に吸入される前の燃焼用空気を前記液化ガスの気化熱と熱交換させて冷却する空気予冷器と、前記空気予冷器によって燃焼用空気が冷却されてタービン効率が向上した分だけ余剰になったタービン駆動エネルギーを回収する余剰エネルギー回収手段と、を具備し、前記空気予冷器は、前記液化ガスの気化熱を、伝熱流体を介して前記燃焼用空気に伝達するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、空気予冷器において液化ガスの気化熱が伝熱流体を介して燃焼用空気に伝達されるため、燃焼用空気が気化熱によって急激に冷却されることがなくなり、空気予冷器における着霜を抑制することができる。このため、過給機に吸入される前の燃焼用空気を効果的に冷却してタービン効率を向上させ、その分余剰になったタービン駆動エネルギーを余剰エネルギー回収手段により回収し、エンジンシステム全体の熱効率を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る過給機付エンジンシステムの第２の態様は、前記第１の態様において、前記空気予冷器は、冷却容器と、前記冷却容器の内部に設置されて前記燃焼用空気が流される空気熱交換器と、前記冷却容器の内部に設置されて前記液化ガスを気化させる液化ガス気化器と、前記冷却容器の内部にて前記空気熱交換器および前記液化ガス気化器に接触可能に注入された前記伝熱流体を流動させる伝熱流体流動手段と、を具備して構成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、空気予冷器における冷却容器の内部に設置された空気熱交換器と液化ガス気化器との間に注入された伝熱流体が伝熱流体流動手段によって流動させられることにより、液化ガス気化器における液化ガスの気化熱が空気熱交換器に均一に伝達され、空気熱交換器の内部を流れる燃焼用空気が良好に冷却される。
また、本発明に係る過給機付エンジンシステムの第３の態様は、前記第１または第２の態様において、前記伝熱流体は液体冷媒であることを特徴とする。
【００１５】
液体冷媒としては、アセトン、ブライン、プロパン等が考えられる。例えば、プロパンは天然ガスよりも融点が低いため、天然ガスと熱交換しても凍結することがない。また、プロパンの沸点は−４２℃であり、天然ガスが気化する際の冷熱よりも高い温度であるため、空気予冷器（冷却容器）において液相状態を保つことができ、天然ガスの気化熱を燃焼用空気に効率良く伝達して燃焼用空気を冷却することができる。
【００１６】
また、本発明に係る過給機付エンジンシステムの第４の態様は、前記第１から第３のいずれかの態様において、前記空気予冷器に流入する前の前記燃焼用空気に含まれる水分を減少させる水分減少手段をさらに備えていることを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、水分減少手段によって燃焼用空気に含まれる水分が減少するため、水分によって空気予冷器（空気熱交換器）の伝熱面が着霜することを一層効果的に抑制することができる。
【００１８】
また、本発明に係る過給機付エンジンシステムの第５の態様は、前記第１から第４のいずれかの態様において、前記空気予冷器は、前記余剰エネルギー回収手段から供給される余剰エネルギーによって動作することを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、外部から電源を調達することなく空気予冷器への着霜を解消することができる。余剰エネルギー回収手段から供給される余剰エネルギーは、空気予冷器の動作エネルギーよりも大きいため、空気予冷器の動作エネルギーを差し引いても、まだ他の負荷部分に余剰エネルギーを供給することができ、この負荷部分のために従来ではエンジン出力から差し引かれていたエネルギーを本来の用途に向けることができる。したがって、エンジンシステム全体の熱効率をより向上させることができる。
【００２０】
また、本発明に係る過給機付エンジンシステムの第６の態様は、前記第１から第５のいずれかの態様において、前記空気予冷器を通らずに前記燃焼用空気を前記過給機に供給する吸気バイパス通路と、前記液化ガスが貯留される液化ガスタンク側から前記空気予冷器を通らずに前記ガス燃料エンジン側に接続される液体ガスバイパス通路と、前記液体ガスバイパス通路に設けられた液化ガス気化器と、をさらに有することを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、空気予冷器において万一着霜が発生し、燃焼用空気の流れが悪くなっても、燃焼用空気を空気予冷器に通さずに吸気バイパス通路を経て過給機に供給するとともに、液化ガスを空気予冷器に通さずに液体ガスバイパス通路と液化ガス気化器とを経てガス燃料エンジンに供給することにより、ガス燃料エンジンを通常通り運転することができる。
【００２２】
また、本発明に係る過給機付エンジンシステムの第７の態様は、前記第６の態様において、前記ガス燃料エンジンの熱を前記空気予冷器に供給するエンジン熱供給手段をさらに備えていることを特徴とする。
【００２３】
上記構成によれば、空気予冷器において万一着霜が発生し、燃焼用空気の流れが悪くなった場合には、液化ガスを空気予冷器に通さずに、液体ガスバイパス通路に切り替えてガス燃料エンジンに供給するとともに、エンジン熱供給手段によってガス燃料エンジンの熱を空気予冷器に供給することにより、空気予冷器の着霜を速やかに除霜することができる。
【００２４】
また、本発明に係る液化ガス運搬船等の機関は、前記第１から第６のいずれかの態様の過給機付エンジンシステムを備えたことを特徴とする。
【００２５】
この液化ガス運搬船等の機関によれば、過給機に吸入される前の燃焼用空気を液化ガスの気化熱と熱交換させる空気予冷器において着霜が発生することを防止しながら燃焼用空気を冷却し、これによりタービン効率を向上させ、エンジンシステム全体の熱効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明に係る過給機付エンジンシステムおよびこれを備えた液化ガス運搬船等の機関によれば、過給機に吸入される前の燃焼用空気を液化ガスの気化熱と熱交換させる空気予冷器において着霜が発生することを防止しながら燃焼用空気を冷却してタービン効率を向上させ、これにより余剰になったタービン駆動エネルギーを余剰エネルギー回収手段によって取り出し、この余剰エネルギーを他の負荷部分に供給してエンジンシステム全体の熱効率を向上させ、経済的な運航を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態を示すエンジンシステムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について、図１を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態を示すエンジンシステムの概略構成図である。このエンジンシステム１は、例えばＬＮＧ等の液化ガスを運搬する液化ガス運搬船の機関に適用されているシステムであり、液化ガス運搬船の推進力を発生させる主機であるガス燃料エンジン２と、このガス燃料エンジン２の排気エネルギーにより駆動され、燃焼用空気を圧縮してガス燃料エンジン２に過給する過給機３と、燃料である液化ガス（例えばＬＮＧ）を貯留する液化ガスタンク４と、液化ガスを気化させるとともに、過給機３に吸入される前の燃焼用空気を液化ガスの気化熱と熱交換させて冷却する空気予冷器５と、ガス燃料エンジン２に駆動される主発電機６と、過給機３に駆動される補助発電機７（余剰エネルギー回収手段）と、吸気冷却器（インタークーラ）８，９等を具備して構成されている。
【００２９】
ガス燃料エンジン２は、船体に積載されている液化ガス、およびその蒸発ガス（ボイルオフガス）を燃料として作動する。過給機３は、タービン軸３ａの両端に排気タービン３ｂとコンプレッサ３ｃが設けられており、排気タービン３ｂとガス燃料エンジン２の排気口との間が排気管１１により接続され、コンプレッサ３ｃとガス燃料エンジン２の吸気口との間が吸気管１２により接続されている。また、排気タービン３ｂからは排気放出管１３が延び、コンプレッサ３ｃからは吸気吸入管１４が延びている。
【００３０】
液化ガスタンク４と空気予冷器５との間が液体ガス供給管１５により接続され、空気予冷器５と吸気管１２との間が気体ガス供給管１６により接続されている。また、吸気冷却器８は気体ガス供給管１６の中間部に接続されて吸気管１２と熱交換可能に設置され、気体ガス供給管１６を流れる気化した液化ガスの冷熱によって吸気管１２の内部を流れる空気、即ち過給機３に圧縮されて圧縮熱により温度が上昇した空気を冷却する。また、吸気冷却器９は、吸気管１２の内部を流れる空気を、例えば海水と熱交換させて冷却する。
【００３１】
一方、過給機３に繋がる吸気吸入管１４は空気予冷器５を通過し、その最上流部にドレン分離器１８（水分減少手段）が接続されている。このドレン分離器１８は、動作エネルギーを使わない、もしくは補助発電機７から供給される電力（余剰エネルギー）によって動作し、空気予冷器５に流入する前の燃焼用空気に含まれる水分を減少させる。このドレン分離器１８としては、コンプレッサ式、デシカント（ゼオライト）式、バブリング式ドライヤ等が考えられる。
【００３２】
空気予冷器５は、密閉された圧力容器である冷却容器５ａを有し、この冷却容器５ａの内部に空気熱交換器５ｂと液化ガス気化器５ｃとが、互いに接触しないように、且つ冷却容器５ａの内壁との間に空隙を有するように配設されている。空気熱交換器５ｂには吸気吸入管１４が接続されて燃焼用空気が流される。また、液化ガス気化器５ｃには液体ガス供給管１５と気体ガス供給管１６が接続され、この液化ガス気化器５ｃにおいて液化ガスが気化される。
【００３３】
さらに、冷却容器５ａには攪拌機５ｄ（伝熱流体流動手段）が設けられている。この攪拌機５ｄは、例えば小型の電動モータにプロペラを設けたものである。冷却容器５ａの内部には液相状の伝熱流体Ｔが空気熱交換器５ｂと液化ガス気化器５ｃとに接触可能に注入されている。攪拌機５ｄが作動すると、プロペラが回転し、冷却容器５ａの内部で伝熱流体Ｔが攪拌されて流動し、液化ガス気化器５ｃで気化する液化ガスの気化熱が液相状の伝熱流体Ｔを介して空気熱交換器５ｂを流れる燃焼用空気に伝達されるようになっている。
【００３４】
なお、攪拌機５ｄの部分の構成は、伝熱流体Ｔを流動させられるものであれば別な構成であっても構わない。例えば、空気熱交換器５ｂと液化ガス気化器５ｃに沿って、伝熱流体Ｔが流れる伝熱流体回路を設け、ポンプ等で伝熱流体Ｔを循環させるようなものが例示できる。液化ガスが天然ガス（ＬＮＧ）である場合、伝熱流体Ｔとしては液体冷媒（アセトン、ブライン、プロパン等）が好適である。
【００３５】
主発電機６は、ガス燃料エンジン２に連動して発電し、船内電力や電気推進力用の電力を賄う。また、補助発電機７は、過給機３のタービン軸３ａと同軸に設けられた、所謂ターボ発電機であり、過給機３に連動して発電する。補助発電機７の駆動に必要なエネルギーは、電気的負荷の大きさに応じて変化する。即ち、電気的負荷が加わっていない場合の補助発電機７の駆動エネルギーはほぼゼロであり、電気的負荷が増加するにつれて補助発電機７の駆動エネルギーが増大する。
【００３６】
ところで、吸気吸入管１４には、空気予冷器５（空気熱交換器５ｂ）への入口部と出口部に、それぞれ圧力センサ１４ａ，１４ｂが設けられている。また、吸気吸入管１４には、空気予冷器５を通らずに燃焼用空気を過給機３に供給する吸気バイパス通路１４´が配設されている。この吸気バイパス通路１４´は、その一端がドレン分離器１８と空気予冷器５との間に設けられた三方弁２２に接続され、他端が空気予冷器５と過給機３との間に設けられた三方弁２３に接続されている。
【００３７】
また、液化ガスタンク４側から空気予冷器５を通らずに気体ガス供給管１６（ガス燃料エンジン２側）に接続される液体ガスバイパス通路１５´が配設されている。この液体ガスバイパス通路１５´は、その一端が液体ガス供給管１５に設けられた三方弁２４に接続され、他端が気体ガス供給管１６も設けられた三方弁２５に接続されている。このため、液体ガスバイパス通路１５´によって液体ガス供給管１５と気体ガス供給管１６との間が直結されている。そして、液体ガスバイパス通路１５´の途中に液化ガス気化器２７が配設されている。
【００３８】
他方、空気予冷器５に、ガス燃料エンジン２の熱として排気熱を供給する排気供給管３０（エンジン熱供給手段）が設けられている。この排気供給管３０は、排気放出管１３から延出して空気予冷器５の冷却容器５ａの内部に設けられた空気熱交換器５ｂに接続されており、ガス燃料エンジン２の排気熱によって空気熱交換器５ｂを加熱できるように構成されている。排気供給管３０には電磁弁である仕切弁３１が接続されている。
【００３９】
三方弁２２，２３，２４，２５および仕切弁３１は、図示しない制御装置によって開閉制御される。この制御装置と、空気予冷器５（攪拌機５ｄ）と、ドレン分離器１８（電力を消費して作動する場合）は、補助発電機７から供給される余剰電力（余剰エネルギー）によって動作する。このため、エンジンシステム１の外部から電力を調達する必要がない。
【００４０】
以上のように構成されたエンジンシステム１において、ガス燃料エンジン２が作動すると、ガス燃料エンジン２から排出される排気が排気管１１を経て過給機３に供給され、排気エネルギーにより排気タービン３ｂとコンプレッサ３ｃが回転し、吸気吸入管１４から吸入された燃焼用空気がコンプレッサ３ｃにより圧縮され、その圧縮熱を吸気冷却器８，９により冷却されてから吸気管１２に流れ、ここで気体ガス供給管１６から供給される気化した液化ガスと混合して燃料混合気となり、ガス燃料エンジン２に過給される。そして、ガス燃料エンジン２の動力により機関が動作し、同時に主発電機６が駆動されて発電が行われる。過給機３に供給された排気は排気放出管１３から外部に排出される。
【００４１】
ガス燃料エンジン２の作動時において、液化ガスタンク４内の液化ガスは、液体ガス供給管１５から空気予冷器５内の液化ガス気化器５ｃに流れ、ここで気化してから気体ガス供給管１６と吸気冷却器８を経て吸気管１２に流れ、過給機３から流れて来る過給された燃焼用空気に混合されて燃料混合気となり、ガス燃料エンジン２に供給される。空気予冷器５では攪拌機５ｄが作動し、伝熱流体Ｔであるプロパンを攪拌して流動させている。
【００４２】
例えば、液化ガスがＬＮＧである場合、ＬＮＧが空気予冷器５（液化ガス気化器５ｃ）において気化する際には、多大な気化熱（冷熱）が発生するため、この気化熱を、伝熱流体Ｔを介して空気熱交換器５ｂを流れる燃焼用空気と熱交換させることにより、燃焼用空気を概ね−１６８〜＋２０℃程度に冷却することができる。このように、過給機３に吸入される前の燃焼用空気が冷却されることにより、過給機３におけるタービン効率が向上し、同じ過給量であれば過給機３の駆動力が小さくて済む。また、燃焼用空気が冷却されて空気密度が高くなるため、ガス燃料エンジン２の熱効率が高められる。
【００４３】
補助発電機７は、上記のように吸気吸入管１４を流れる燃焼用空気が冷却されてタービン効率が向上する分、余剰になったタービン駆動エネルギーを回収する余剰エネルギー回収手段として機能する。つまり、燃焼用空気が冷却されて過給機３の駆動に必要な力が小さくなった場合には、そのままでは排気エネルギーが大き過ぎて過給機３の回転速度が過大になってしまうため、図示しない制御手段によって過給機３のタービン軸３ａと同軸に設けられた補助発電機７の電気的負荷が増大される。これにより、タービン軸３ａの回転にブレーキを掛けて適正な回転速度にすることができる。そして、この時に補助発電機７によって発電された電力が、余剰なタービン駆動エネルギー（排気エネルギー）として取り出されたことになる。
【００４４】
このため、余剰なタービン駆動エネルギーを電力に変換して他の負荷部分に供給することができ、この負荷部分のために従来ではガス燃料エンジン２の出力から差し引かれていたエネルギーを本来の用途に向けることができる。したがって、エンジンシステム１全体の熱効率を向上させることができる。
【００４５】
ところで、空気予冷器５の空気熱交換器５ｂにおいて燃焼用空気を液化ガスの気化熱により冷却する際に、もしも装置にトラブルが発生し、燃焼用空気の流れが悪くなった場合には、この状況を圧力センサ１４ａ，１４ｂによって検知することができる。この場合には、図示しない制御装置によって三方弁２２，２３，２４，２５が操作され、吸気吸入管１４が閉鎖されて吸気バイパス通路１４´が開通されるとともに、液体ガス供給管１５が閉鎖されて液体ガスバイパス通路１５´が開通される。
【００４６】
これにより、燃焼用空気が空気予冷器５（空気熱交換器５ｂ）を通らずに吸気バイパス通路１４´を通って過給機３に直接供給されるとともに、液化ガスタンク４の液化ガスが空気予冷器５（液化ガス気化器５ｃ）を通らずに液体ガスバイパス通路１５´を通って気体ガス供給管１６に流れる。液化ガスは、気体ガス供給管１６の途中に接続された液化ガス気化器２７において気化する。
【００４７】
その間に、制御装置によって仕切弁３１が操作されることにより排気供給管３０が開通し、ガス燃料エンジン２の排気が液化ガス気化器５ｃに供給される。このため、排気熱によって空気熱交換器５ｂの着霜が取り除かれる。その後、再び制御装置によって三方弁２２，２３，２４，２５および仕切弁３１が操作され、吸気吸入管１４と液体ガス供給管１５が開通され、排気供給管３０が閉鎖されて、燃焼用空気と液化ガスが空気予冷器５で熱交換し、燃焼用空気の冷却が行われる。
【００４８】
このエンジンシステム１では、空気予冷器５において、液化ガスの気化熱を、プロパン等の伝熱流体Ｔを介して燃焼用空気に伝達するように構成されているため、燃焼用空気が気化熱によって急激に冷却されることがなくなり、空気予冷器５における着霜を抑制することができる。このため、過給機３に吸入される前の燃焼用空気を効果的に冷却してタービン効率を向上させ、その分余剰になったタービン駆動エネルギーを補助発電機７により回収し、ひいてはエンジンシステム１全体の熱効率を向上させることができる。
【００４９】
空気予冷器５は、冷却容器５ａの内部に空気熱交換器５ｂと液化ガス気化器５ｃとを互いに接触しないように設置して伝熱流体Ｔを注入し、攪拌機５ｄで伝熱流体Ｔを流動させることにより、液化ガス気化器５ｃにて発生する液化ガスの気化熱（冷熱）を間接的に空気熱交換器５ｂに伝達するように構成されているため、液化ガスの気化熱を空気熱交換器５ｂに均一に伝達することができ、空気熱交換器５ｂの内部を流れる燃焼用空気を良好に冷却することができる。
【００５０】
液化ガスがＬＮＧである場合に、伝熱流体Ｔをプロパンとした場合、プロパンの融点は−１８７℃であり、天然ガスの融点よりも低いため、天然ガスと熱交換しても凍結することがない。また、プロパンの沸点は−４２℃であり、天然ガスの沸点（もしくは気化する際の冷熱）である−１６８℃よりも高い温度であるため、空気予冷器５（冷却容器５ａ）において密度の高い液相状態を保つことができ、天然ガスの気化熱潜熱および顕熱を燃焼用空気に伝達して空気熱交換器５ｂへの着霜を防ぎながら燃焼用空気を冷却することができる。さらに、プロパンは常温での蒸気圧があまり高くならないため、冷却容器５ａの内部でプロパンを液相状態を保つための加圧力を小さくすることができる。
【００５１】
また、空気予冷器５に流入する前の燃焼用空気に含まれる水分を減少させるドレン分離器１８が備えられているため、水分によって空気予冷器５（空気熱交換器５ｂ）の伝熱面が着霜することを一層効果的に抑制することができる。
【００５２】
また、空気予冷器５（攪拌機５ｄ）、ドレン分離器１８、三方弁２２，２３，２４，２５、仕切弁３１、およびこれらの機器類を制御する制御装置（非図示）は、いずれも補助発電機７から供給される余剰電力（余剰エネルギー）によって動作するため、外部から電源を調達することなく空気予冷器５への着霜を解消することができる。このため、エンジンシステム１の効率アップに貢献することができる。
【００５３】
さらに、空気予冷器５を通らずに、燃焼用空気を過給機３に供給する吸気バイパス通路１４´と、液化ガスが貯留される液化ガスタンク４側から空気予冷器５を通らずにガス燃料エンジン２側に接続される液体ガスバイパス通路１５´を備えているため、例えば空気熱交換器５ｂにおいて装置にトラブルが発生し、燃焼用空気の流れが悪くなっても、燃焼用空気を空気予冷器５（空気熱交換器５ｂ）に通さずに吸気バイパス通路１４´を経て過給機３に供給するとともに、液化ガスを空気予冷器５（液化ガス気化器５ｃ）に通さずに液体ガスバイパス通路１５´を経てガス燃料エンジン２に供給することにより、ガス燃料エンジン２を通常通り運転することができる。
【００５４】
また、その間に、排気供給管３０によってガス燃料エンジン２の排気を空気予冷器５の空気熱交換器５ｂに供給し、空気熱交換器５ｂを加熱することにより、着霜を速やかに取り除き、早急に空気予冷器５の使用を再開することができる。
【００５５】
そして、このように構成されたエンジンシステム１を液化ガス運搬船の機関に適用することにより、過給機３に吸入される前の燃焼用空気を液化ガスの気化熱と熱交換させる空気予冷器５において着霜が発生することを防止しながら、燃焼用空気を冷却して過給機３のタービン効率を向上させ、これにより余剰になったタービン駆動エネルギーを補助発電機７等の余剰エネルギー回収手段によって取り出し、この余剰エネルギーを船体の他の負荷部分に供給して、エンジンシステム１全体の熱効率を向上させ、経済的な運航を実現することができる。
【００５６】
なお、本発明は上記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。要するに、過給機に吸入される前の燃焼用空気を、液相状の伝熱流体を介して、ガス燃料エンジンに供給される液化ガスの気化熱と熱交換させ、燃焼用空気を冷却するように構成されていればよい。
【符号の説明】
【００５７】
１  エンジンシステム（過給機付エンジンシステム）
２  ガス燃料エンジン
３  過給機
４  液化ガスタンク
５  空気予冷器
５ａ  冷却容器
５ｂ  空気熱交換器
５ｃ  液化ガス気化器
５ｄ  攪拌機（伝熱流体流動手段）
６  主発電機
７  補助発電機（余剰エネルギー回収手段）
１４  吸気吸入管
１４´  吸気バイパス通路
１５  液体ガス供給管
１５´  液体ガスバイパス通路
１６  気体ガス供給管
１８  ドレン分離器（水分減少手段）
２７  液化ガス気化器
３０  排気供給管（エンジン熱供給手段）
Ｔ  伝熱流体
【図１】
2013194598.tif 000003