(57)【要約】【課題】船舶用エンジンの運転方法が開示される。【解決手段】第１エンジンのガス割合を０から１００％まで変更して各ガス割合のガス消費量を調べる第１ステップＳ１０；第１エンジンの各ガス割合に応じた燃料油消費量を調べる第２ステップＳ２０；第１エンジンの各ガス割合に応じた第２エンジンで燃焼可能なガス量を計算する第３ステップＳ３０；第２エンジンの燃焼可能なガス量毎に第２エンジンのガス割合を調べる第４ステップＳ４０；第２エンジンのガス割合毎に燃料油消費量を計算する第５ステップＳ５０；第１エンジンおよび第２エンジンの燃料油消費量を加えて全燃料油消費量を計算する第６ステップＳ６０；全燃料油消費量を最少にするガス割合の条件で燃料分配モードで運転するように、第１エンジンと第２エンジンとに命令を送信する第７ステップＳ７０；を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１エンジンにおいて現在の負荷におけるガスの割合を０から１００％まで変更しながら、各ガスの割合に応じたガス消費量を調べる第１ステップ；
前記第１エンジンにおいて現在の負荷におけるガスの割合を０から１００％まで変更しながら、各ガスの割合に応じた燃料油消費量を調べる第２ステップ；
前記第１エンジンにおいて現在の負荷におけるガスの割合を０から１００％まで変更しながら、各ガスの割合に応じた第２エンジンにおける燃焼可能な各ガス量を計算する第３ステップ；
前記第３ステップで計算した前記第２エンジンにおける燃焼可能なガス量毎に、前記第２エンジンのガスの割合を調べる第４ステップ；
前記第４ステップで調べた前記第２エンジンのガスの割合毎に、前記第２エンジンにおいて現在の負荷における燃料油消費量を計算する第５ステップ；
前記第２ステップで計算した前記第１エンジンの燃料油消費量と、前記第５ステップで計算した前記第２エンジンの燃料油消費量とを加えて、全燃料油消費量を計算する第６ステップ；
前記第６ステップで計算した全燃料油消費量が最少である場合の前記第１エンジンのガスの割合と前記第２エンジンのガスの割合との条件で前記第１エンジンと前記第２エンジンが運転するように、第１エンジンと前記第２エンジンとに命令を送信する第７ステップ；を備え、
前記第１エンジンおよび前記第２エンジンは燃料分配モードで運転される、ことを特徴とする船舶用エンジンの運転方法。
【請求項２】
前記第１ステップでは、前記第１エンジンの天然ガス効率表を用いて、前記第１エンジンのガス消費量を調べ、
前記天然ガス効率表には、各エンジンの負荷における天然ガスの割合に応じた天然ガスの消費量が記載されてい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運転方法。
【請求項３】
前記第２ステップでは、前記第１エンジンの燃料油効率表を用いて、前記第１エンジンの燃料油消費量を調べ、
前記燃料油効率表には、各エンジンの負荷における燃料油の割合に応じた燃料油消費量が記載されてい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運転方法。
【請求項４】
前記第３ステップは、現在使用可能な天然ガスの総量から、前記第１ステップで調べた前記第１エンジンのガス消費量を減算して、第２エンジンにおける燃焼可能なガス量を計算す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運転方法。
【請求項５】
前記現在使用可能な天然ガスの総量は、貯蔵タンクから排出される蒸発ガスの総量であることを特徴とする、請求項４に記載の船舶用エンジンの運転方法。
【請求項６】
前記第４ステップでは、前記第２エンジンの天然ガス効率表を用いて、前記第２エンジンのガスの割合を調べ、
前記天然ガス効率表には、各エンジンの負荷における天然ガスの割合に応じた天然ガスの消費量が記載されてい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運転方法。
【請求項７】
前記第２エンジンの現在の負荷は前記第１エンジンの現在の負荷と同一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運転方法。
【請求項８】
前記第５ステップは、
前記第２エンジンの現在の負荷に応じて決定される、燃料を消費して生産すべきエネルギーから、第２エンジンの燃焼可能なガス量によって生産するエネルギーを減算して、第２エンジンの燃料油によって生産すべきエネルギーを算出するステップ；と
前記第２エンジンの燃料油によって生産すべきエネルギーを燃料油の単位体積当たりの発熱量で割って、第２エンジンの燃料油消費量を計算するステップ；を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の船舶用エンジンの運転方法。
【請求項９】
前記第１エンジン及び前記第２エンジンはＸ−ＤＦエンジンであることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の船舶用エンジンの運転方法。
【請求項１０】
船舶の速度によって決定される複数個のＸ−ＤＦエンジンの各々の現在の負荷において、前記複数個のＸ−ＤＦエンジンの各々のガスの割合に応じた燃料油消費量を計算し、
前記複数個のＸ−ＤＦエンジンの燃料油消費量の総量が最少である条件で前記複数個のＸ−ＤＦエンジンが運転するように、前記複数個のＸ−ＤＦエンジンのそれぞれのガスの割合を決定し、
前記複数個のＸ−ＤＦエンジンはそれぞれ燃料分配モードで運転する、ことを特徴とする船舶用エンジンの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然ガスと燃料油を同時に燃料として使用するエンジンを備えた船舶用エンジンの運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
天然ガスは、一般に、液化されて液化天然ガス（ＬＮＧ；Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ）の状態で遠距離輸送される。液化天然ガスは、天然ガスを常圧、−１６３℃付近の極低温で冷却して得られるものであり、ガス状態より体積が大幅に減少するため海上を通じた遠距離輸送に非常に適している。
【０００３】
ところで、貯蔵タンクを断熱しても外部熱を完全に遮断するには限界があり、液化天然ガスの内部まで伝達される熱によって、液化天然ガスは貯蔵タンク内で継続的に気化する。貯蔵タンクの内部で気化される液化天然ガスをボイルオフガス（ＢＯＧ；Ｂｏｉｌ−Ｏｆｆ  Ｇａｓ）という。
【０００４】
ボイルオフガスの発生により貯蔵タンクの圧力が、あらかじめ設定された安全圧力以上になると、蒸発ガスは安全バルブによって貯蔵タンクの外部に排出される。貯蔵タンクの外部に排出された蒸発ガスは、船舶の燃料として使用されるか、再液化されて再び貯蔵タンクに戻される。
【０００５】
ここで、天然ガスを燃料として使用できる船舶用エンジンには、ＤＦＤＥ、ＭＥ−ＧＩエンジン、Ｘ−ＤＦエンジンなどのガス燃料エンジンがある。
【０００６】
ＤＦＤＥは発電用に使用される４ストローク機関である。比較的低圧である６．５ｂａｒ付近の圧力を有する天然ガスを燃焼空気入口に注入して、ピストンが上昇しながら圧縮するオットーサイクル（Ｏｔｔｏ  Ｃｙｃｌｅ）を採用する。
【０００７】
ＭＥ−ＧＩエンジンは、推進用に使用される２サイクル機関であり、３００ｂａｒ付近の高圧天然ガスをピストンの上死点付近で燃焼室に直接噴射するディーゼルサイクル（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｃｙｃｌｅ）を採用する。
【０００８】
Ｘ−ＤＦエンジンは推進用に使用される２サイクル機関であり、１６ｂａｒ程度の中圧天然ガスを燃料として使用し、オットーサイクルを採用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、天然ガスと燃料油とを同時に燃料として使用することができるエンジンを備えた船舶用エンジンの効率的な運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため本発明の船舶用エンジンの運転方法は、一つに、第１エンジンにおいて現在の負荷におけるガスの割合を０から１００％まで変更しながら、各ガスの割合に応じたガス消費量を調べる第１ステップ；前記第１エンジンにおいて現在の負荷におけるガスの割合を０から１００％まで変更しながら、各ガスの割合に応じた燃料油消費量を調べる第２ステップ；前記第１エンジンにおいて現在の負荷におけるガスの割合を０から１００％まで変更しながら、各ガスの割合に応じた第２エンジンにおける燃焼可能な各ガス量を計算する第３ステップ；前記第３ステップで計算した前記第２エンジンにおける燃焼可能なガス量毎に、前記第２エンジンのガスの割合を調べる第４ステップ；前記第４ステップで調べた前記第２エンジンのガスの割合毎に、前記第２エンジンにおいて現在の負荷における燃料油消費量を計算する第５ステップ；前記第２ステップで計算した前記第１エンジンの燃料油消費量と、前記第５ステップで計算した前記第２エンジンの燃料油消費量とを加えて、全燃料油消費量を計算する第６ステップ；前記第６ステップで計算した全燃料油消費量が最少である場合の前記第１エンジンのガスの割合と前記第２エンジンのガスの割合との条件で前記第１エンジンと前記第２エンジンが運転するように、第１エンジンと前記第２エンジンとに命令を送信する第７ステップ；を備え、前記第１エンジンおよび前記第２エンジンは燃料分配モードで運転することを特徴とする。
【００１１】
前記第１ステップでは、前記第１エンジンの天然ガス効率表を用いて、前記第１エンジンのガス消費量を調べ、前記天然ガス効率表には、各エンジンの負荷における天然ガスの割合に応じた天然ガス消費量が記載されている。
【００１２】
前記第２ステップでは、前記第１エンジンの燃料油効率表を用いて、前記第１エンジンの燃料油消費量を調べ、燃料油効率表には、各エンジンの負荷における燃料油の割合に応じた燃料油消費量が記載されている。
【００１３】
前記第３ステップでは、現在使用可能な天然ガスの総量から、前記第１ステップで調べた前記第１エンジンのガス消費量を減算して、第２エンジンにおける燃焼可能なガス量を計算する。
【００１４】
前記現在使用可能な天然ガスの総量は、貯蔵タンクから排出される蒸発ガスの総量である。
【００１５】
前記第４ステップでは、前記第２エンジンの天然ガス効率表を用いて、前記第２エンジンのガスの割合を調べ、前記天然ガス効率表には各エンジンの負荷における天然ガスの割合に応じた天然ガス消費量が記載されている。
【００１６】
前記第２エンジンの現在の負荷は前記第１エンジンの現在の負荷と同一である。
【００１７】
前記第５ステップは、前記第２エンジンの現在の負荷に応じて決定される、燃料を消費して生産すべきエネルギーから、第２エンジンの燃焼可能なガス量によって生産するエネルギーを減算して、第２エンジンの燃料油によって生産すべきエネルギーを計算するステップ；と、前記第２エンジンの燃料油によって生産すべきエネルギーを燃料油の単位体積当たりの発熱量で割って、第２エンジンの燃料油消費量を計算するステップ；を備える。
【００１８】
前記第１エンジンおよび前記第２エンジンは、Ｘ−ＤＦエンジンである。
【００１９】
前記目的を達成するため本発明の船舶用エンジンの運転方法は、他の一つに、船舶の速度に応じて決定される複数個のＸ−ＤＦエンジンの各々の現在の負荷において、前記複数個のＸ−ＤＦエンジの各々のガスの割合に応じた燃料油消費量を計算し、前記複数個のＸ−ＤＦエンジンの燃料油消費量の総量が最少である状態で前記複数個のＸ−ＤＦエンジンが運転するように、前記複数個のＸ−ＤＦエンジンのそれぞれのガスの割合を決定し、前記複数個のＸ−ＤＦエンジンはそれぞれ燃料分配モードで運転することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、エンジンの現在の所定負荷において最少費用で複数個のエンジンを運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る船舶用エンジンの運転方法の流れ図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る船舶用エンジンの運転方法における各因子の論理流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付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。本発明の船舶用エンジンの運転方法が適用される船舶は、液化天然ガス運搬船、液化天然ガス燃料船、ボーリング船、海上構造物などの様々な用途の船舶がある。また、本発明の船舶用エンジンの運転方法は、燃料油と天然ガスを二重に使用できるすべてのエンジンで実施することができる。下記の実施形態は、他の形態に変更することができ、本発明の範囲は下記の実施形態によって限定されない。
【００２３】
燃料油と天然ガスを二重に使用することができる既存のエンジンでは、実際には、一方のみが使用されるのであり、天然ガスと燃料油とを同時に燃料として使用することは不可能であった。すなわち、燃料油と天然ガスとを二重に使用することができる既存のエンジンは、燃料油モード（ＦＯ  Ｍｏｄｅ；Ｆｕｅｌ  Ｏｉｌ  Ｍｏｄｅ）とガスモード（Ｇａｓ  Ｍｏｄｅ）のいずれか一方の状態で駆動される。
【００２４】
これに対し、燃料分配モード（ＦＳＭ；Ｆｕｅｌ  Ｓｈａｒｉｎｇ  Ｍｏｄｅ）は、エンジンが天然ガスと燃料油とを同時に燃料として使用する状態である。本実施形態の船舶用エンジンの運転方法は、ガスモード（Ｇａｓ  Ｍｏｄｅ）または燃料油のモード（ＦＯ  Ｍｏｄｅ）のいずれか一方のモードでのみ動作することができた既存のエンジンを、燃料油とガスとを同時に噴射しても既存の燃焼性能を有するように改善して、ガスモードおよび燃料油モードだけでなく、燃料分配モードでも駆動できるようにした。
【００２５】
燃料分配モード（ＦＳＭ）でも運転されるエンジンは、従来のガスモードまたは燃料油モードのいずれか一方のみで運転されたエンジンに比べて、貯蔵タンクの内部で発生する蒸発ガスを最大限に利用できるという長所がある。
【００２６】
本実施形態の船舶用エンジンの運転方法を適用するエンジンは、ガスモード、燃料油モード、または燃料分配モードのいずれか一つのモードで運転するエンジンであり、本実施形態の船舶用エンジンの運転方法は、複数のエンジンがそれぞれ燃料分配モードで運転する時、燃料費が最少になるような各エンジンで使用される天然ガスと燃料油の割合を見出す。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係る船舶用エンジンの運転方法の流れ図である。
【００２８】
図１を参照して、本実施形態の船舶用エンジンの運転方法は、第１エンジンにおいて現在の負荷におけるガスの割合を０から１００％まで変更しながら、各ガスの割合に応じたガス消費量を調べる第１ステップ（Ｓ１０）を備える。
【００２９】
エンジンの現在の負荷は、船舶の運航状況に応じて必要とされる船舶の速度により決定されるが、本実施形態の船舶用エンジンの運転方法は、エンジンの現在の所定負荷において燃料費が最少になるガスの割合を見出す。
【００３０】
生産会社は、エンジン毎に燃料油を燃料として使用する時と天然ガスを燃料として使用する時の各々の効率表を提供し、燃料油効率表には各エンジンの負荷において燃料油の割合に応じた燃料油消費量が記載され、天然ガス効率表には各エンジンの負荷において天然ガスの割合に応じた天然ガスの消費量が記載されている。
【００３１】
ここで、天然ガスの割合とは、燃料分配モードで運転するエンジンで使用される燃料の内、天然ガスが占める割合を意味し、燃料油の割合とは、燃料分配モードで運転するエンジンで使用される燃料の内、燃料油が占める割合を意味する。燃料分配モードで運転するエンジンは天然ガスと燃料油とを同時に使用するので、１つのエンジンにおいて天然ガスの割合と燃料油の割合との合計は１００％になる。
【００３２】
本実施形態の第１ステップ（Ｓ１０）では、第１エンジンの天然ガス効率表を用いて、第１エンジンにおいて現在の負荷における各燃料の割合に応じたガス消費量を調べる。
【００３３】
本実施形態の船舶用エンジンの運転方法は、第１エンジンにおいて現在の負荷におけるガスの割合を０から１００％まで変更しながら、各ガスの割合に応じた燃料油消費量を調べる第２ステップ（Ｓ２０）を備える。
【００３４】
本実施形態の第２ステップ（Ｓ２０）では、第１エンジンの燃料油効率表を用いて、第１エンジンにおいて現在の負荷における各燃料油の割合に応じた燃料油消費量を調べることができ、燃料油の割合とガスの割合との合計は１００％であるため、第１エンジンにおいて現在の負荷における各燃料の割合に応じた燃料油消費量が求まる。
【００３５】
本実施形態の第１ステップ（Ｓ１０）と第２ステップ（Ｓ２０）とによって、現在の負荷において第１エンジンの各ガスの割合に応じたガス消費量と燃料油消費量とを見出すことができる。
【００３６】
本実施形態の船舶用エンジンの運転方法は、第１エンジンにおいて現在の負荷におけるガスの割合を０から１００％まで変更しながら、各ガスの割合に応じた第２エンジンにおける燃焼可能なガス量を計算する第３ステップ（Ｓ３０）を備える。
【００３７】
一般に、船舶で使用することができる天然ガスの量は限定されるが、一例として液化天然ガスを運搬する船舶の場合、液化天然ガスは船舶の輸送する目的物であるので、可能な限りその使用を抑制することが経済的である。また、液化天然ガスが気化して生成される蒸発ガスは、貯蔵タンクの爆発の危険を減らすためにエンジンで使用することが効果的でもある。したがって、船舶で使用できる天然ガス量は貯蔵タンクから排出される蒸発ガスの総量が制限される。
【００３８】
このように、船舶で使用することができる天然ガス量が貯蔵タンクから排出される蒸発ガスの総量で制限される場合、本実施形態の第１ステップ（Ｓ１０）で調べた「第１エンジンのガス消費量」と第３ステップ（Ｓ３０）で計算した「第２エンジンの燃焼可能なガス量」との合計は、「貯蔵タンクから排出される蒸発ガスの総量」と同一である。
【００３９】
すなわち、本実施形態の第３ステップ（Ｓ３０）において、第１エンジンの各ガスの割合に応じた第２エンジンにおける燃焼可能なガス量を計算するため、現在において貯蔵タンクから排出される蒸発ガスの総量から、第１ステップ（Ｓ１０）で調べた第１エンジンのガス消費量を減算する。
【００４０】
本実施形態における船舶用エンジンの運転方法は、第３ステップ（Ｓ３０）で計算した第２エンジンの燃焼可能なガス量毎に、第２エンジンのガスの割合を調べる第４ステップ（Ｓ４０）を備える。
【００４１】
第２エンジンの現在の負荷を調べることができるので、本実施形態の第４ステップ（Ｓ４０）では、第２エンジンの天然ガス効率表を用いて、第２エンジンにおいて現在の負荷で燃焼可能なガス量毎のガスの割合を調べることができる。このとき、第２エンジンの現在の負荷は、第１エンジンの現在の負荷と同一である場合を含む。
【００４２】
このように、第２エンジンで消費されるガス量は、第１エンジンで消費されるガス量と使用可能な天然ガスの量とによって決定されるため、第１ステップ（Ｓ１０）では第１エンジンの「ガス消費量」、第３ステップ（Ｓ３０）では第２エンジンの「燃焼可能なガス量」と便宜的に分けて表現したが、天然ガス効率表では、「ガス消費量」と「燃焼可能なガス量」とは同じ意味で使用されている。すなわち、第１エンジンの「ガス消費量」と第２エンジンの「燃焼可能なガス量」とは、各効率表で同一の位置に記載された数値である。
【００４３】
本実施形態の船舶用エンジンの運転方法は、第４ステップ（Ｓ４０）で調べた第２エンジンのガスの割合毎に、第２エンジンにおいて現在の負荷における燃料油消費量を計算する第５ステップ（Ｓ５０）を備える。
【００４４】
第２エンジンの現在の負荷に応じて、燃料を消費して生産すべきエネルギーが決定され、第３ステップ（Ｓ３０）で第２エンジンにおける燃焼可能なガス量を調べたので、第２エンジンにおける現在の負荷による燃料を消費して生産すべきエネルギーから、第２エンジンの、燃焼可能なガス量によって生産するエネルギーを減算すると、第２エンジンの、燃料油によって生産すべきエネルギーを計算することができる。
【００４５】
そして、計算した第２エンジンの燃料油によって生産すべきエネルギーを燃料油の単位体積当たりの発熱量で割れば、第２エンジンの燃料油消費量を計算することができる。
【００４６】
第２エンジンの燃焼可能なガス量は第２エンジンのガスの割合によって異なる数値であり、本実施形態の第５ステップ（Ｓ５０）で、第２エンジンのガスの割合に応じた第２エンジンの燃料油消費量を計算することができる。
【００４７】
本実施形態の船舶用エンジンの運転方法は、第２ステップ（Ｓ２０）で計算した第１エンジンの燃料油消費量と、第５ステップ（Ｓ５０）で計算した第２エンジンの燃料油消費量を加えて、全燃料油消費量を計算する第６ステップ（Ｓ６０）を備える。
【００４８】
一般に、燃料油は、天然ガスより価格が高いため、燃料油消費量が最少である場合、費用が最少になる。したがって、本実施形態の第６ステップ（Ｓ６０）では、第１エンジンと第２エンジンとで消費される燃料油消費量が最少であるか否かを調べるため、第１エンジンと第２エンジンとで消費されている燃料油の量を合算する。
【００４９】
本実施形態は、２台のエンジンに適用される場合を例にして説明したが、これに限定されるのではなく、エンジンの台数はより多くすることができる。また、第１エンジンと第２エンジンとはともに、Ｘ−ＤＦエンジンであることが好ましいが、これに限定されない。ただし、２台のＸ−ＤＦエンジンが搭載された船舶に適用するのが特に適切である。
【００５０】
本実施形態の船舶用エンジンの運転方法は、第６ステップ（Ｓ６０）で計算した全燃料油消費量が最少である場合における第１エンジンのガス割合と第２エンジンのガス割合との条件で第１エンジンと第２エンジンとが運転するように、第１エンジンと第２エンジンに命令を送信する第７ステップ（Ｓ７０）を備える。
【００５１】
図２は、本発明の一実施形態に係る船舶用エンジンの運転方法の各因子の論理流れ図である。
【００５２】
図２を参照して、本実施形態の船舶用エンジンの運転方法は、第１エンジンのガスの割合（Ｓ１１０）を調べれば、第１エンジンのガス消費量（Ｓ１２０）、第１エンジンの燃料油消費量（Ｓ１３０）、および第２エンジンの燃焼可能なガス量（Ｓ１４０）を調べることができる。また、第２エンジンの燃焼可能なガス量（Ｓ１４０）を調べることにより第２エンジンのガスの割合（Ｓ１５０）を求めることができ、第２エンジンのガスの割合（Ｓ１５０）による第２エンジンの燃料油消費量（Ｓ１６０）を調べることができる。
【００５３】
したがって、本実施形態では、第１エンジンの燃料油消費量（Ｓ１３０）と第２エンジンの燃料油消費量（Ｓ１６０）との合計が最少である場合において、第１エンジンの燃料油消費量（Ｓ１３０）と第２エンジンの燃料油消費量（Ｓ１６０）とをそれぞれ調べれば、第１エンジンのガスの割合（Ｓ１１０）と第２エンジンのガスの割合（Ｓ１５０）とをそれぞれ求めることができる。
【００５４】
本発明は、前記実施形態に限定されず、本発明の技術的要旨を逸脱しない範囲内で様々な形態で修正または変更できることは、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者にとって自明である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2020523250.tif 000005
2020523250.tif 000006
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