JP2022113009A

JP2022113009A - 船舶

Info

Publication number: JP2022113009A
Application number: JP2021009083A
Authority: JP
Inventors: 尚子印藤; Naoko Into
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2021-01-22
Filing date: 2021-01-22
Publication date: 2022-08-03
Also published as: WO2022158565A1

Abstract

【課題】再液化装置を用いることなく余剰のＢＯＧを有効活用することができる船舶を提供する。
【解決手段】船舶１は、ＬＮＧを貯留するタンク２と、推進用プロペラ１１を駆動するモータ６と、発電機５を駆動するエンジン４を含む。さらに、船舶１は、タンク２内で発生するＢＯＧを燃料としてエンジン４へ供給する供給路３を含む。モータ６および発電機５は推進電力線１５と接続されており、推進電力線１５には、発電機５で生成された電力を蓄える蓄電器７が接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）を推進用燃料として使用する船舶に関する。

従来から、ＬＮＧを推進用燃料として使用する船舶が知られている。例えば、特許文献１には、ＬＮＧを貯留するタンクと、タンク内で発生するＢＯＧ（Boil Off Gas）を燃料とするエンジンを含む船舶が開示されている。エンジンは発電機を駆動し、発電機で生成された電力がモータへ供給され、モータが推進用プロペラを駆動する。

具体的に、特許文献１の船舶では、エンジンが供給路によりタンクと接続されている。供給路には、圧送手段としての圧縮機が設けられている。

近年では、エンジンの低燃費化、あるいは排ガス規制対策としての減速航行や沖待ちなどの運航の多様化により、エンジンでのＢＯＧの使用量よりもＢＯＧの発生量が上回る状況が発生しやすくなっている。

特開２０１６－１２４３８６号公報

エンジンでのＢＯＧの使用量よりもＢＯＧの発生量が上回る場合には、余剰のＢＯＧを処理する必要がある。余剰のＢＯＧを処理するには、余剰のＢＯＧを再液化装置で再液化してタンクへ戻したり、ＧＣＵ（ガス燃焼ユニット）で燃焼したりすることが考えられる。

しかし、ＢＯＧを再液化する再液化装置は高価であるとともに、当該再液化装置の駆動に大きなエネルギーが必要である。また、ＧＣＵでＢＯＧを燃焼すると、ＢＯＧが無駄に消費される。

そこで、本発明は、再液化装置を用いることなく余剰のＢＯＧを有効活用することができる船舶を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の船舶は、ＬＮＧを貯留するタンクと、推進用プロペラを駆動する、推進電力線と接続されたモータと、前記推進電力線と接続された発電機を駆動するエンジンと、前記タンク内で発生するＢＯＧを燃料として前記エンジンへ供給する供給路と、前記推進電力線と接続された、前記発電機で生成された電力を蓄える蓄電器と、を備える、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、エンジンでのＢＯＧの使用量に対してＢＯＧの発生量が多い場合には、余剰のＢＯＧを使用して電力を生成し、その電力を蓄電器に蓄えることができる。蓄電器に蓄えられた電力は、必要な推進電力がＢＯＧから生成される電力よりも多いときに利用することができる。従って、再液化装置を用いることなく余剰のＢＯＧを有効活用することができる。

本発明によれば、再液化装置を用いることなく余剰のＢＯＧを有効活用することができる船舶が提供される。

本発明の一実施形態に係る船舶の概略構成図である。

図１に、本発明の一実施形態に係る船舶１を示す。この船舶１は、ＬＮＧを貯留するタンク２と、推進用プロペラ１１を駆動するモータ６と、発電機５をそれぞれ駆動する複数のエンジン４を含む。モータ６は、駆動シャフト６１により推進用プロペラ１１と連結されている。駆動シャフト６１には減速機が設けられることもある。

図１では、エンジン４の数が３つであるが、エンジン４の数は１つまたは２つであっても４つ以上であってもよい。また、モータ６の数は１つに限定されず、船舶１が複数のモータ６を含み、これらのモータ６がギヤボックスを介して推進用プロペラ１１を駆動してもよい。

例えば、タンク２は、カーゴタンクであってもよい。この場合、ＬＮＧ運搬船に適した構成を実現できる。あるいは、タンク２は、耐圧容器として構成された燃料タンクであってもよい。この場合、ＬＮＧ燃料船に適した構成を実現できる。

エンジン４は、供給路３によりタンク２と接続されている。供給路３は、タンク２内で発生するＢＯＧを燃料としてエンジン４へ供給する。供給路３には、圧送手段としての圧縮機３１が設けられている。

本実施形態では、各エンジン４が、ＢＯＧと燃料油の一方または双方を燃料として使用可能な二元燃料エンジンである。このため、エンジン４には、燃料油供給路４５も接続されている。ただし、各エンジン４は、ＢＯＧのみを燃料とするガス専焼エンジンであってもよい。

各エンジン４は、例えば、４ストロークのレシプロエンジンである。レシプロエンジンの燃焼サイクルは、ディーゼルサイクル（自着火式）であってもよいし、オットーサイクル（点火式）であってもよい。ディーゼルサイクルでは燃料噴射圧が比較的に高く（例えば、１５～３０ＭＰａ）、オットーサイクルでは燃料噴射圧が比較的に低い（例えば、０．５～２ＭＰａ）。ただし、エンジン４は、ガスタービンエンジンであってもよい。

本実施形態では、タンク２の下部と供給路３における圧縮機３１の上流側部分とが補給路３２により接続されている。補給路３２には、ＬＮＧを気化する気化器３３が設けられている。なお、図示は省略するが、補給路３がタンク２の下部と圧縮機３１の下流側部分とを接続し、気化器３３の上流側に加圧用のポンプが設けられてもよい。

上述した発電機５およびモータ６は、推進電力線１５と接続されている。本実施形態では、推進電力線１５が船内電力線を兼ねる（例えば、電圧：４４０Ｖ）。ただし、推進電力線１５は、船内電力線とは別であってもよい（例えば、電圧：６６００Ｖ）。

推進電力線１５には、蓄電器７も接続されている。蓄電器７は、発電機５で生成された電力を蓄える。なお、上述したように推進電力線１５が船内電力線とは別の場合、蓄電器７の電圧が４４０Ｖであり、推進電力線１５と蓄電器７の間に変圧器が設けられてもよい。

蓄電器７は、例えば、リチウム電池である。例えば、蓄電器７は、電解質が固体（酸化物または硫化物）の全固体電池であってもよい。あるいは、蓄電器７は、電解質だけでなく正極および負極も樹脂からなる全樹脂電池であってもよい。

全固体電池または全樹脂電池は、電解質が液体の一般的な電池に比べてエネルギー密度が高いために、一般的な電池よりも小型であるとともに安全性が高い。従って、蓄電器７が全固体電池または全樹脂電池であれば、配置上の制約が少ない。しかも、全固体電池または全樹脂電池であれば、人がアクセス不能な場所（例えば、デッキ下など）に配置することも可能である。また、全樹脂電池であれば、形状の自由度が高いために複雑な形状の場所にも設置可能であるとともに、換気やメンテナンスが省略可能である。従って、全樹脂電池を用いる方が望ましい。

また、本実施形態では、蓄電器７が、太陽光や風力などの再生可能エネルギーを利用して電力を生成する発電装置８とも接続されている。そして、発電装置８で生成された電力も蓄電器７に蓄えられる。

以上説明した構成の船舶１では、エンジン４でのＢＯＧの使用量に対してＢＯＧの発生量が多い場合には、余剰のＢＯＧを使用して電力を生成し、その電力を蓄電器７に蓄えることができる。蓄電器７に蓄えられた電力は、必要な推進電力がＢＯＧから生成される電力よりも多いときに利用することができる。従って、ＢＯＧ（天然ガス）用の再液化装置を用いることなく余剰のＢＯＧを有効活用することができる。しかも、蓄電器７に蓄えられた電力を利用することで、発電機５の数を従来よりも低減することが可能である。

特に、船舶１が、ＬＰＧ（Liquefied Petroleum Gas）を貯留する複数のカーゴタンクを含むとともに、タンク２が燃料タンクであるＬＰＧ運搬船である場合は、蓄電器７に蓄えられた電力をカーゴタンク内で発生するＢＯＧ（石油ガス）の再液化に使用することができる。ＬＰＧ運搬船ではそのＢＯＧの再液化を行う際に最も発電機負荷が高いため、これに蓄電器７に蓄えられた電力を使用すれば、発電機台数を減らしたり発電機容量を小さくしたりすることができる。

また、本実施形態のようにエンジン４が二元燃料エンジンであれば、蓄電器７が無い場合は、必要な推進電力が多いときに、ＢＯＧに加えて燃料油が燃料として使用される。これに対し、蓄電器７が在れば、必要な推進電力が多いときに蓄電器７に蓄えられた電力を使用することができるので、燃料油の使用量を低減することができる。これにより、低環境負荷に貢献できる。

（変形例）
本発明は上述した実施形態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で種々の変形が可能である。

例えば、気化器３３が設けられた補給路３２は省略可能である。ただし、補給路３２が在れば、ＢＯＧが不足する場合でもＬＮＧを気化した気化ガスを燃料として使用することができる。

（まとめ）
本発明の船舶は、ＬＮＧを貯留するタンクと、推進用プロペラを駆動する、推進電力線と接続されたモータと、前記推進電力線と接続された発電機を駆動するエンジンと、前記タンク内で発生するＢＯＧを燃料として前記エンジンへ供給する供給路と、前記推進電力線と接続された、前記発電機で生成された電力を蓄える蓄電器と、を備える、ことを特徴とする。

前記エンジンは、前記ＢＯＧと燃料油の一方または双方を燃料として使用可能な二元燃料エンジンであってもよい。この構成によれば、蓄電器が無い場合は、必要な推進電力が多いときに、ＢＯＧに加えて燃料油が燃料として使用される。これに対し、蓄電器が在れば、必要な推進電力が多いときに蓄電器に蓄えられた電力を使用することができるので、燃料油の使用量を低減することができる。これにより、低環境負荷に貢献できる。

前記蓄電器は、全固体電池または全樹脂電池であってもよい。全固体電池または全樹脂電池は、電解質が液体の一般的な電池に比べてエネルギー密度が高いために、一般的な電池よりも小型であるとともに安全性が高い。従って、蓄電器が全固体電池または全樹脂電池であれば、配置上の制約が少ない。しかも、全固体電池または全樹脂電池であれば、人がアクセス不能な場所（例えば、デッキ下など）に配置することも可能である。また、全樹脂電池であれば、形状の自由度が高いために複雑な形状の場所にも設置可能であるとともに、換気やメンテナンスが省略可能である。

前記供給路には圧縮機が設けられており、上記の船舶は、前記タンクの下部と前記供給路における前記圧縮機の上流側部分とを接続する、ＬＮＧを気化する気化器が設けられた補給路をさらに備えてもよい。この構成によれば、ＢＯＧが不足する場合でもＬＮＧを気化した気化ガスを燃料として使用することができる。

前記タンクはカーゴタンクであってもよい。この構成は、ＬＮＧ運搬船に適した構成である。

前記タンクは、耐圧容器として構成された燃料タンクであってもよい。この構成は、ＬＮＧ燃料船に適した構成である。特に、ＬＮＧ燃料船がＬＰＧ運搬船である場合は、蓄電器に蓄えられた電力をカーゴタンク内で発生するＢＯＧ（石油ガス）の再液化に使用することができる。

１船舶
１１推進用プロペラ
１５推進電力線
２タンク
３供給路
３１圧縮機
３２補給路
３３気化器
４エンジン
５発電機
６モータ
７蓄電器

Claims

ＬＮＧを貯留するタンクと、
推進用プロペラを駆動する、推進電力線と接続されたモータと、
前記推進電力線と接続された発電機を駆動するエンジンと、
前記タンク内で発生するＢＯＧを燃料として前記エンジンへ供給する供給路と、
前記推進電力線と接続された、前記発電機で生成された電力を蓄える蓄電器と、
を備える、船舶。
前記エンジンは、前記ＢＯＧと燃料油の一方または双方を燃料として使用可能な二元燃料エンジンである、請求項１に記載の船舶。
前記蓄電器は、全固体電池または全樹脂電池である、請求項１または２に記載の船舶。
前記供給路には圧縮機が設けられており、
前記タンクの下部と前記供給路における前記圧縮機の上流側部分とを接続する、ＬＮＧを気化する気化器が設けられた補給路をさらに備える、請求項１～３の何れか一項に記載の船舶。
前記タンクはカーゴタンクである、請求項１～４の何れか一項に記載の船舶。
前記タンクは、耐圧容器として構成された燃料タンクである、請求項１～３の何れか一項に記載の船舶。