JP6285715B2 - 船舶の燃料供給システム - Google Patents

Description

本発明は、ガス焚き２サイクルディーゼルエンジンを推進用主機として搭載した船舶の燃料供給システムに関する。なお、この明細書において「ガス焚き２サイクルディーゼルエンジン」とは、ガス燃料を燃料として使用可能であり、燃焼サイクルがディーゼルサイクルである、２サイクルエンジンのことを言う。

ガス焚き２サイクルディーゼルエンジンとして、ガス燃料を燃料として使用するガス燃料２サイクルディーゼルエンジンや、重油燃料とガス燃料の両方を燃料として使える二元燃料ディーゼルエンジンが知られている。二元燃料ディーゼルエンジンでは、２種類の燃料を同時に使用するデュアルフューエルモードと、重油燃料を使用する重油燃焼モードと、主にガス燃料を使用するガスモードとに切り替えることができる。

ガス焚き２サイクルディーゼルエンジンでは、空気を圧縮するピストンがシリンダの上端近辺にあるときにパイロット燃料油がシリンダ内に噴射され、その直後に負荷に応じた高圧の燃料ガスがシリンダ内に直接噴射されることで、燃料ガスが着火・燃焼する。このようにガス焚き２サイクルディーゼルエンジンでは、燃料ガスがシリンダ内に直接噴射されるので、燃料ガスの供給圧力（機関入口）は他のエンジン（例えば、オットーサイクルの４サイクルエンジン）と比較して高い。例えば、推進用主機として船舶に搭載されるガス焚き２サイクルディーゼルエンジンでは、燃料ガスの供給圧力（機関入口）は、エンジンの負荷に応じて１５〜３０ＭＰａ程度である。

特許文献１には、船舶の推進用主機として使用されるガス焚きディーゼルエンジンに１５〜３０ＭＰａ程度の高圧燃料ガスを供給する燃料ガス供給システムが示されている。図３は、特許文献１に記載された従来のガス焚きディーゼルエンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給システムの概略構成を示した図である。図３に示されるように、従来の燃料ガス供給システム９０は、液化天然ガス（ＬＮＧ：Liquefied Natural Gas）が貯蔵されたＬＮＧタンク９１と、ＬＮＧを昇圧する燃料供給ポンプ９２と、昇圧されたＬＮＧを気化する気化器９３と、気化された圧縮天然ガス（ＣＮＧ：Compressed Natural Gas）を燃料ガスとしてエンジン９４へ導く主配管９５とを備えている。主配管９５には分岐配管９６が接続されており、この分岐配管９６に圧縮天然ガスの圧力脈動を吸収するためのバッファタンク９７が接続されており、バッファタンク９７に配管を介してガス燃焼装置（ＧＣＵ：Gus Combustion Unit）９８が接続されている。分岐配管９６には、差圧制御弁９９が設けられている。この差圧制御弁９９は、当該差圧制御弁９９の上流と下流の差圧がゼロのときに最大開度となり、差圧のゼロからの偏差が大きくなるに従い開度が小さくなり、最低開度は所定開度（微開）を維持するように設定されている。この差圧制御弁９９を通じて主配管９５からバッファタンク９７へ燃料ガスが流出し、また、バッファタンク９７から主配管９５へ燃料ガスが流入する。

特開２０１３−２０９９２６号公報

例えば、図３に示される従来の燃料ガス供給システム９０において、エンジンの停止やエンジン負荷の急低下などによりエンジン９４への燃料ガス供給が不要となったときには、主配管９５に存在する余剰の燃料ガスの全部又は一部を主配管９５から排出することが必要となる。しかし、環境への配慮や燃料費削減のために、船外へ排出するのではなく、補機等の燃料として利用されることが望ましい。そのため、主配管９５内の余剰の燃料ガスは、分岐配管９６を通じてＧＣＵ９８へ送られ、ＧＣＵ９８で燃焼したのち燃焼排ガスとして大気へ放出される。このように燃料ガスのエネルギーの一部が、有効利用できずに捨てられている。なお、主配管９５内の余剰の燃料ガスの圧力は１５〜３０ＭＰａ程度の高圧であり、このような高圧の燃料ガスを減圧せずにＬＮＧタンク９１へ戻したり補機類の燃料として利用することは難しい。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、ガス焚き２サイクルディーゼルエンジンを主機として搭載した船舶の燃料供給システムにおいて、主機燃料供給系統で生じた余剰の燃料ガスを、燃焼して放出せずに、燃料として有効に利用することを目的とする。

本発明の一態様に係る燃料供給システムは、ガス焚き２サイクルディーゼルエンジンを主機として搭載した船舶の燃料供給システムであって、
液化ガス燃料が貯蔵された燃料タンクと、
前記燃料タンクから送られた前記液化ガス燃料を昇圧するとともに気化して燃料ガスとする燃料ガス化装置と、
前記燃料ガス化装置から前記エンジンへ前記燃料ガスを送るための主機燃料供給配管と、
前記主機燃料供給配管で余剰となった前記燃料ガスを前記主機燃料供給配管内の前記燃料ガスの圧力よりも低圧で貯える耐圧タンクと、
前記主機燃料供給配管から前記耐圧タンクへ前記燃料ガスを送る排出流路を形成する排出配管と、
前記排出流路を開閉し、前記耐圧タンクへ送られる前記燃料ガスを前記耐圧タンクの耐圧性能を超えない圧力に減圧する、前記排出配管に設けられた排出弁装置と、
前記耐圧タンクから前記船舶の少なくとも１つの補機への前記燃料ガスを送る供給流路を形成する供給配管と、
前記供給流路を開閉し、前記補機へ送られる前記燃料ガスを前記補機が要求する前記燃料ガスの圧力に減圧する、前記供給配管に設けられた供給弁装置とを備え、
前記排出弁装置は、前記エンジンの運転時に前記排出流路を原則的に閉止し、前記エンジンへの燃料ガスの供給を停止した直後に前記排出流路を開放するものである。ここで、余剰となった燃料ガスには、エンジンの負荷の急低下などにより余剰となった燃料ガスや、エンジンの停止などにより不要となった燃料ガスなどが含まれる。

上記船舶の燃料供給システムでは、主機燃料供給配管で余剰の燃料ガスが生じたときに、余剰の燃料ガスを耐圧タンクへ送って当該耐圧タンクで一時的に貯えることができる。そして、耐圧タンクに貯えられた燃料ガスを補機へ送ることができる。耐圧タンクに貯えられている燃料ガスの圧力は、排出弁装置を開く前の主機燃料供給配管内の燃料ガスの圧力よりも低いので、補機で燃料として利用することが可能となり、また、主機燃料供給配管内の燃料ガスを高圧のまま貯える場合と比較して安全性を向上することができる。このように、上記船舶の燃料供給システムによれば、主機で余剰となった燃料ガスを、燃焼して放出するのではなく船内に貯蔵し、さらに、補機の燃料などとして有効に利用することができる。

上記船舶の燃料供給システムにおいて、前記排出弁装置が、前記排出流路を開閉する機能と、前記燃料ガスの圧力を前記耐圧タンクの耐圧性能を超えない圧力に減圧する機能とを有しているので、主機燃料供給配管で余剰の燃料ガスが、排出弁装置を通過することで減圧されてから、耐圧タンクへ貯えられる。

上記船舶の燃料供給システムにおいて、前記供給弁装置が、前記供給流路を開閉する機能と、前記燃料ガスを前記補機が要求する燃料ガスの圧力に減圧する機能とを有しているので、耐圧タンクへ貯えられている燃料ガスが、供給弁装置を通過することで補機が要求する圧力まで減圧されてから、補機へ送られる。

上記船舶の燃料供給システムにおいて、前記排出弁装置が、前記エンジンの運転時に原則的に閉止し、前記エンジンの停止直後に開放するように動作するので、エンジンが停止した後の主機燃料供給配管内の余剰の燃料ガスを耐圧タンクへ排出して、主機燃料供給配管内を減圧することができる。

本発明の別の一態様に係る燃料供給システムは、ガス焚き２サイクルディーゼルエンジンを主機として搭載した船舶の燃料供給システムであって、
液化ガス燃料が貯蔵された燃料タンクと、
前記燃料タンクから送られた前記液化ガス燃料を昇圧するとともに気化して燃料ガスとする燃料ガス化装置と、
前記燃料ガス化装置から前記エンジンへ前記燃料ガスを送る主機燃料供給配管と、
前記主機燃料供給配管で余剰となった前記燃料ガスを前記主機燃料供給配管内の前記燃料ガスの圧力よりも低圧で貯える耐圧タンクと、
前記主機燃料供給配管から前記耐圧タンクへ前記燃料ガスを送る排出配管と、
前記排出配管に設けられた排出弁装置と、
前記耐圧タンクから前記船舶の少なくとも１つの補機へ前記燃料ガスを送る供給配管と、
前記供給配管に設けられた供給弁装置と、
前記排出弁装置を、前記エンジンの運転時に原則的に閉止し、前記エンジンの負荷の低下率が所定値より大きくなれば前記排出バルブを開放するように動作させる弁制御装置とを、備えている。
この構成によれば、エンジンが停止した後や、エンジンの負荷が急激に低下したときなどに、主機燃料供給配管の余剰の燃料ガスを耐圧タンクへ排出して、主機燃料供給配管内を減圧することができる。

本発明の別の一態様に係る燃料供給システムは、ガス焚き２サイクルディーゼルエンジンを主機として搭載した船舶の燃料供給システムであって、
液化ガス燃料が貯蔵された燃料タンクと、
前記燃料タンクから送られた前記液化ガス燃料を昇圧するとともに気化して燃料ガスとする燃料ガス化装置と、
前記燃料ガス化装置から前記エンジンへ前記燃料ガスを送る主機燃料供給配管と、
前記主機燃料供給配管で余剰となった前記燃料ガスを前記主機燃料供給配管内の前記燃料ガスの圧力よりも低圧で貯える耐圧タンクと、
前記主機燃料供給配管から前記耐圧タンクへ前記燃料ガスを送る排出配管と、
前記排出配管に設けられた排出弁装置と、
前記耐圧タンクから前記船舶の少なくとも１つの補機へ前記燃料ガスを送る供給配管と、
前記エンジンへ供給される前記燃料ガスの圧力を検出する圧力検出装置と、
前記主機燃料供給配管内の前記燃料ガスが前記耐圧タンクへ排出されることにより、前記圧力検出装置の検出圧力が前記エンジンの負荷と対応する設定圧力となるように、前記排出弁装置を動作させる弁制御装置とを、備えている。
この構成によれば、エンジンが停止した後や、エンジンの負荷が急激に低下したときなどに、主機燃料供給配管の余剰の燃料ガスを耐圧タンクへ排出して、主機燃料供給配管内を減圧することができる。

上記船舶の燃料供給システムが、前記耐圧タンクから前記燃料タンクへ前記燃料ガスを送るための配管を、更に備えていてよい。この構成によれば、耐圧タンクへ貯えられている燃料ガスを、燃料タンクへ戻して、燃料タンク内を昇圧したり、再び燃料として利用したりすることができる。

上記船舶の燃料供給システムが、前記燃料タンクから送られた前記液化ガス燃料のボイルオフガスを昇圧する昇圧装置と、前記昇圧装置から前記少なくとも１つの補機へ前記燃料ガスを送るための補機燃料供給配管とを、更に備えていてよい。ここで、前記供給配管が前記補機燃料供給配管と接続されており、前記耐圧タンク内の前記燃料ガスの圧力が前記補機燃料供給配管内の前記燃料ガスの圧力以上であることが望ましい。この構成によれば、耐圧タンクへ貯えられている燃料ガスが、供給弁装置を通過することで補機が要求する圧力まで減圧されてから、補機へ送られる。

なお、上記船舶の燃料供給システムにおいて、前記補機が発電用エンジン、ボイラ及び再液化装置のうち少なくとも１つであってよい。

上記船舶の燃料供給システムにおいて、前記排出弁装置の出口及び前記耐圧タンク内の少なくとも一方の前記燃料ガスの圧力が、０．５ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下であることが望ましい。また、上記船舶の燃料供給システムにおいて、前記供給弁装置の出口の前記燃料ガスの圧力が０．５ＭＰａ以上０．８ＭＰａ以下であることが望ましい。さらに上記船舶の燃料供給システムにおいて、前記耐圧タンクの容量が、前記主機燃料供給配管の容量の２０倍以上４０倍以下であることが望ましい。

本発明によれば、ガス焚き２サイクルディーゼルエンジンを主機として搭載した船舶の燃料供給システムにおいて、主機燃料供給系統で生じた余剰の燃料ガスを、燃焼して放出せずに、燃料として有効に利用することができる。

本発明の一実施形態に係る船舶の燃料供給システムの概略構成を示した図である。 変形例に係る補機燃料供給配管を備えた船舶の燃料供給システムの概略構成を示した図である。 従来のガス焚きディーゼルエンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給システムの概略構成を示した図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る船舶の燃料供給システム１の概略構成が示されている。船舶（例えば、ＬＮＧ運搬船）は、推進用主機としてガス焚き２サイクルディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン１０」という）を搭載している。本実施形態に係るエンジン１０は、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（ＭＥ−ＧＩエンジン）である。このエンジン１０は二元燃料タイプであるため、燃料供給システム１にはガス燃料供給系統と重油燃料供給系統が設けられているが、以下では、ガス燃料供給系統について説明し、重油燃料供給系統については説明を省略する。

本実施形態に係る燃料供給システム１には、エンジン１０へ燃料ガスを供給する主機燃料供給系統２と、少なくとも１つの補機へ燃料ガスを供給する補機燃料供給系統３とが設けられている。本実施形態では、補機として、発電用エンジン７１、ボイラ７２、及び再液化装置７８が例示されている。

主機燃料供給系統２は、液化ガス燃料を圧縮及び気化した燃料ガスをエンジン１０へ供給するように構成されている。本実施形態では、液化ガス燃料の一例としてＬＮＧを採用し、ＬＮＧが圧縮及び気化されたＣＮＧが燃料ガスとしてエンジン１０へ供給される。主機燃料供給系統２は、ＬＮＧが貯蔵された燃料タンク１１と、燃料ガス化装置１２と、これらを接続する配管などとを備えている。燃料タンク１１と燃料ガス化装置１２は配管２１で接続されており、燃料ガス化装置１２とエンジン１０は主機燃料供給配管２０で接続されている。

燃料タンク１１は、ＬＮＧを大気圧下の約−１６０℃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タンクである。船舶がＬＮＧ運搬船の場合、燃料タンク１１はカーゴタンクであってよい。燃料タンク１１のＬＮＧは配管２１を通じて燃料ガス化装置１２へ送られる。

燃料ガス化装置１２は、ＬＮＧを所定圧力に昇圧するとともに気化することにより、ＬＮＧをエンジン１０が要求する燃料ガスとしてエンジン１０へ送り出す。なお、エンジン１０へ供給される燃料ガスの圧力は、エンジン１０の負荷に応じて１５〜３０ＭＰａ程度である。燃料ガス化装置１２は、例えば、燃料供給ポンプと気化器とで構成されてよい。この場合、燃料供給ポンプは燃料タンク１１からＬＮＧを吸引するとともに圧縮し、気化器はボイラ７２で生成された高温の蒸気とＬＮＧとを熱交換させることによりＬＮＧを気化させる。また、例えば、燃料ガス化装置１２は、圧縮機で構成されてよい。この場合、圧縮機は燃料タンク１１から気化したＬＮＧを吸引するとともに圧縮してエンジン１０へ送り出す。

補機燃料供給系統３は、燃料タンク１１で生じたボイルオフガス（不足する場合は、強制気化した燃料ガスも含む）を圧縮して補機へ供給するように構成されている。補機燃料供給系統３は、燃料タンク１１と、昇圧装置７０と、これらを接続する配管などとを備えている。燃料タンク１１と昇圧装置７０は燃料取出配管７４で接続されており、昇圧装置７０と少なくとも１つの補機は補機燃料供給配管７５で接続されている。補機燃料供給系統３は、更に、昇圧装置７０をバイパスして補機燃料供給配管７５から燃料取出配管７４へ流体を流すバイパス配管７６と、バイパス配管７６に設けられたバイパスバルブ７７とを備えている。バイパスバルブ７７は、バイパス配管７６により形成されたバイパス流路を開閉する。

上記構成の補機燃料供給系統３では、昇圧装置７０の駆動により、燃料タンク１１で生じたボイルオフガスが燃料取出配管７４を通じて昇圧装置７０へ送られる。昇圧装置７０は、燃料タンク１１から送られてきたボイルオフガスを所定圧力に昇圧して、燃料ガスとして送り出す。なお、ボイルオフガスは、供給される補機にもよるが、０．１〜０．５ＭＰａ程度まで昇圧される。昇圧装置７０で昇圧された燃料ガスは、補機燃料供給配管７５を通じて少なくとも１つの補機へ供給される。例えば、昇圧装置７０で昇圧された燃料ガスは、ヒーター７９で昇温されてから、発電用エンジン７１及びボイラ７２へ送られる。補機として例示された発電用エンジン７１は、例えば、ガス焚き可能な４サイクルエンジンであり、供給された燃料ガスを燃焼して得た出力で発電機（図示略）を駆動する。また、補機として例示されたボイラ７２は、供給された燃料ガスを燃焼して、高圧の蒸気を生成する。また、例えば、昇圧装置７０で昇圧された燃料ガスは再液化装置７８へ送られる。補機として例示された再液化装置７８は、供給された燃料ガスを液化し、液化された液化燃料ガスは配管８１を通じて燃料タンク１１へ送られる。但し、補機は上記に限定されない。

上記構成の燃料供給システム１において、エンジン１０の停止やエンジン１０の負荷の急低下などにより、エンジン１０への燃料ガス供給が不要となったときには、燃料ガス化装置１２を停止させて、エンジン１０への燃料ガス供給を停止する。このようにエンジン１０への燃料ガスの供給を停止した直後は、主機燃料供給系統２の高圧燃料ガス流路に燃料ガス（余剰の燃料ガス）が残留している。高圧燃料ガス流路で高圧の燃料ガスを保持しないため、また、高圧燃料ガス流路を適切に減圧するために、高圧燃料ガス流路の余剰の燃料ガスの全部又は一部が高圧燃料ガス流路から排出されることが望ましい。ここで、高圧燃料ガス流路とは、燃料ガス化装置１２の出口からエンジン１０の入口までの燃料ガスの流路であって、主機燃料供給配管２０などにより形成される流路である。

そこで、燃料供給システム１は、主機燃料供給系統２で余剰となった燃料ガスを一時的に貯える耐圧タンク１４と、耐圧タンク１４と主機燃料供給系統２を接続する排出配管３１と、耐圧タンク１４と補機燃料供給系統３を接続する供給配管３３とを、更に備えている。なお、主機燃料供給系統２で余剰となった燃料ガスには、エンジン１０の負荷の急低下などにより余剰となった燃料ガスや、エンジン１０の停止などにより不要となった燃料ガスなどが含まれる。

排出配管３１は耐圧タンク１４と主機燃料供給配管２０とを接続している。この排出配管３１により、主機燃料供給配管２０から耐圧タンク１４への燃料ガスの排出流路が形成されている。排出配管３１には、主機燃料供給配管２０から耐圧タンク１４への燃料ガスの排出流路を開閉する排出弁装置３２が設けられている。排出弁装置３２が開放されると、主機燃料供給配管２０の余剰の燃料ガスは、排出配管３１を通じて耐圧タンク１４へ流入し、耐圧タンク１４に一時的に貯えられる。なお、排出弁装置３２は一方通行であって、主機燃料供給配管２０から耐圧タンク１４へ向かう流れのみが排出弁装置３２を通過できる。耐圧タンク１４では、主機燃料供給配管２０内の燃料ガスの圧力よりも低圧且つ補機燃料供給配管７５内の燃料ガスの圧力以上の圧力で、燃料ガスが貯えられる。

また、供給配管３３は耐圧タンク１４と補機燃料供給配管７５とを接続している。この供給配管３３により、耐圧タンク１４から船舶の少なくとも１つの補機への燃料ガスの供給流路が形成されている。供給配管３３には、少なくとも１つの補機への燃料ガスの供給流路を開閉する供給弁装置３４が設けられている。供給弁装置３４が開放されると、耐圧タンク１４に貯えられた燃料ガスは、供給配管３３を通じて補機燃料供給配管７５へ流入し、そこから少なくとも１つの補機へ供給される。なお、供給弁装置３４は一方通行であって、耐圧タンク１４から補機燃料供給配管７５へ向かう流れのみが供給弁装置３４を通過できる。

耐圧タンク１４は、高圧の燃料ガスを貯えることができるように設計されている。耐圧タンク１４の計画圧力（格納できる気体の最大圧力）を高くすれば、耐圧タンク１４の容積を小さくすることができるが、燃料ガスが比較的高圧のまま保持される。一方、耐圧タンク１４の計画圧力を小さくすれば、耐圧タンク１４の容積が大きくなる。このような事情を踏まえて、耐圧タンク１４の計画圧力が設計される。例えば、耐圧タンク１４の計画圧力は、主機であるエンジン１０への燃料ガスの供給圧力の最大値以下且つ補機への燃料ガスの供給圧力の最小値以上に設計される。このような耐圧タンク１４の計画圧力は、例えば、常温で０．５〜３０ＭＰａである。また、例えば、耐圧タンク１４の計画圧力は、主機への燃料ガスの供給圧力の最小値以下且つ補機への燃料ガスの供給圧力の最大値以上に設計される。このような耐圧タンク１４の計画圧力は、例えば、常温で０．５〜１５ＭＰａである。また、例えば、耐圧タンク１４の計画圧力は、主機への燃料ガスの供給圧力の最小値よりも十分に小さな値であって補機への燃料ガスの供給圧力の最大値以上に設計される。このような耐圧タンク１４の計画圧力は、例えば、常温で１．０ＭＰａである。

排出弁装置３２は、複数の機能を備えるために、機能の異なる複数の弁を備えることができる。排出弁装置３２は、排出配管３１に形成された燃料ガスの排出流路を開閉する機能を少なくとも備えている。本実施形態に係る排出弁装置３２は、開閉機能に加えて減圧機能を備えていてもよい。この減圧機能は、主機燃料供給配管２０の燃料ガスを、耐圧タンク１４の耐圧性能を超えない圧力に減圧する機能である。例えば、耐圧タンク１４の計画応力が１５ＭＰａの場合、主機燃料供給配管２０の燃料ガスは排出弁装置３２で１５ＭＰａ以下まで減圧されて、耐圧タンク１４へ送られる。

限定されるわけではないが、排出弁装置３２によって、排出弁装置３２の出口及び耐圧タンク１４内の少なくとも一方の燃料ガスの圧力が０．５ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下となるように、燃料ガスが減圧されることが望ましい。この場合、耐圧タンク１４に貯えられる燃料ガスの圧力は１．０ＭＰａ以下となる。１．０ＭＰａ以下の燃料ガスは、高圧ガスとして取り扱わなくともよいので、耐圧タンク１４やそれに接続される配管３１，３３の構造の簡易化やコストダウンを図ることができる。なお、排出弁装置３２によって燃料ガスが１．０ＭＰａまで減圧される場合に、主機燃料供給配管２０の燃料ガスの圧力が３０ＭＰａであれば、燃料ガスはおよそ３０倍以上に膨張して耐圧タンク１４に貯えられる。そこで、主機燃料供給配管２０内の燃料ガスの一部が耐圧タンク１４へ収容されること、及び、燃料ガスの温度変化などを考慮に入れて、主機燃料供給配管２０の容量の２０倍以上４０倍以下であることが望ましい。

排出弁装置３２は、弁制御装置２４によって、エンジン１０の負荷に応じて開閉制御される。弁制御装置２４には、主機燃料供給配管２０に設けられてエンジン１０へ供給される燃料ガスの圧力を検出する圧力センサ（圧力検出装置）２３と、図示しないエンジン１０の制御装置とが、情報伝達可能に接続されている。圧力センサ２３の検出信号は、弁制御装置２４へ出力される。また、エンジン１０の制御装置から、エンジン１０の負荷に関する情報が弁制御装置２４へ送られる。弁制御装置２４には、エンジン１０の負荷に対応した設定圧力が記憶されている。そして、弁制御装置２４は、エンジン１０の制御装置から取得したエンジン１０の負荷に基づいて当該負荷に対応する設定圧力を求め、検出圧力が設定圧力に近づくように排出弁装置３２が開閉又は開度変化するように排出弁装置３２の駆動部３２ａを制御する。

例えば、前述のようにエンジン１０が停止したときに、エンジン１０の負荷がゼロとなる。このとき、圧力センサ２３の検出圧力が設定圧力（例えば、耐圧タンク１４の計画圧力）となるまで排出弁装置３２により排出流路が開放されて、主機燃料供給系統２に生じた余剰の高圧燃料ガスの一部が耐圧タンク１４へ排出される。つまり、排出弁装置３２は、エンジン１０の運転時は原則として閉止されており、エンジン１０の停止直後に開放される。

また、例えば、エンジン１０の負荷の低下率が所定値より大きいときに（即ち、エンジン１０の負荷が急激に低下したときに）、弁制御装置２４で算出される設定圧力が急激に低下する。このとき、圧力センサ２３の検出圧力が設定圧力（例えば、１５〜３０ＭＰａの圧力）となるまで排出弁装置３２が開放されて、主機燃料供給系統２に生じた余剰の高圧燃料ガスの一部が耐圧タンク１４へ排出される。つまり、排出弁装置３２は、エンジンの運転時は原則的に閉止されているが、運転中であっても、エンジン１０の負荷の低下率が所定値より大きくなれば開放され、圧力センサ２３の検出圧力が設定圧力となると閉止される。

供給弁装置３４は、複数の機能を備えるために、機能の異なる複数の弁を備えることができる。供給弁装置３４は、供給配管３３に形成された燃料ガス流路を開閉する機能を少なくとも備えている。本実施形態に係る供給弁装置３４は、開閉機能に加えて減圧機能を備えていてもよい。この減圧機能は、耐圧タンク１４に貯められている燃料ガスを、補機の要求する圧力に応じて減圧する機能である。例えば、供給弁装置３４は、供給弁装置３４の出口の燃料ガスの圧力が補機燃料供給配管７５の燃料ガスと同じかそれよりやや大きい圧力（例えば、０．５ＭＰａ以上０．８ＭＰａ以下）となるように、燃料ガスを減圧する。

供給弁装置３４は、耐圧タンク１４の圧力に応じて開閉される。弁制御装置３６には、耐圧タンク１４の圧力を検出する圧力センサ３５からの検出信号が出力される。弁制御装置３６は、圧力センサ３５の検出圧力が予め記憶された所定値となると、供給弁装置３４を開放するように、供給弁装置３４の駆動部３４ａを動作させる。

供給弁装置３４が開放されると、耐圧タンク１４内の燃料ガスが、供給配管３３を通じて補機燃料供給配管７５へ流入し、補機燃料供給配管７５から少なくとも１つの補機へ供給される。このようにして補機へ供給された燃料ガスは、当該補機で燃料として利用される。なお、補機燃料供給配管７５には、発電用エンジン７１及びボイラ７２の他に、ＧＣＵ７３が接続されていてもよい。ＧＣＵ７３では、耐圧タンク１４から供給された燃料ガスの一部を燃焼して排出する。この場合、ＧＣＵ７３は従来船舶に搭載されていたものと比較して小型のものを採用することができる。

また、耐圧タンク１４内の圧力が燃料タンク１１内の圧力よりも高い場合は、耐圧タンク１４内の燃料ガスを燃料タンク１１へ戻すことができる。この場合、昇圧装置７０が停止され、供給弁装置３４及びバイパスバルブ７７が開放される。すると、耐圧タンク１４に貯められている燃料ガスが、供給配管３３を通じて補機燃料供給配管７５へ流入し、補機燃料供給配管７５からバイパス配管７６及び燃料取出配管７４を通じて燃料タンク１１へ流入する。換言すれば、供給配管３３、補機燃料供給配管７５、バイパス配管７６及び燃料取出配管７４により、耐圧タンク１４から燃料タンク１１へ燃料ガスを供給する流路が形成されている。このようにして燃料タンク１１へ供給された燃料ガスは、燃料タンク１１内の加圧（昇圧）に利用されるとともに、燃料として再利用される。

以上説明したように、上記船舶の燃料供給システム１では、主機燃料供給系統２で生じた余剰の燃料ガスは、耐圧タンク１４へ送られて耐圧タンク１４で一時的に貯えられる。そして、耐圧タンク１４に貯えられた燃料ガスは少なくとも１つの補機へ送られて、補機で燃料として利用される。補機へ送られる燃料ガスは、主機燃料供給配管２０から耐圧タンク１４へ排出される過程及び耐圧タンク１４から補機へ供給される過程のうち少なくとも一方で減圧されることで、補機で燃料として利用することができる。特に、燃料ガスが主機燃料供給配管２０から耐圧タンク１４へ排出される過程で減圧されることによれば、船内でより安全に燃料ガスを貯蔵することができる。また、耐圧タンク１４に貯えられた燃料ガスは、耐圧タンク１４から燃料タンク１１へ送られて、燃料として再利用される。このように、本実施形態に係る燃料供給システム１によれば、主機燃料供給系統２で生じた余剰の燃料ガスは、燃焼して放出するのではなく船内に貯蔵され、さらに、補機及び主機の燃料として有効に利用される。この結果、ガス燃料のエネルギー効率の向上を図ることができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の補機燃料供給配管７５の構成は例えば以下のように変更することができる。図２は、変形例に係る補機燃料供給配管７５を備えた船舶の燃料供給システム１の概略構成を示した図である。

図２に示された燃料供給システム１では、補機燃料供給系統３において昇圧装置７０と耐圧タンク１４とが第１補機燃料供給配管７５ａで接続され、耐圧タンク１４と補機とが供給配管３３及びこれと接続された第２補機燃料供給配管７５ｂで接続されている。上記構成の補機燃料供給系統３では、燃料タンク１１のボイルオフガスが燃料取出配管７４を通じて昇圧装置７０へ送られて、昇圧装置７０で所定圧力まで昇圧される。そして、昇圧装置７０で昇圧された燃料ガスは、第１補機燃料供給配管７５ａを通じて耐圧タンク１４へ送られて、耐圧タンク１４に貯えられる。更に、耐圧タンク１４に貯えられた燃料ガスは、供給配管３３及び第２補機燃料供給配管７５ｂを通じて各補機へ送られる。

上記構成によれば、ボイルオフガスだけでは燃料が不足する場合に、主機燃料供給系統２から排出された燃料ガスで燃料不足分を補うことができる。ここで、耐圧タンク１４に設けられた圧力センサ２５で検出された耐圧タンク１４内の圧力が補機の要求圧力を下回った場合には、耐圧タンク１４内の圧力が補機の要求圧力を満たすために必要な量の燃料ガスが主機燃料供給系統２から耐圧タンク１４へ供給される。更に、ボイルオフガスが昇圧された燃料ガスと、主機燃料供給系統２から排出された燃料ガスとが、耐圧タンク１４で混合されてから各補機へ送られる。これにより、補機へ供給される燃料ガスの圧力脈動や燃焼カロリの不均一を低減することができる。

１ 燃料供給システム
２ 主機燃料供給系統
３ 補機燃料供給系統
１０ エンジン（ガス焚き２サイクルディーゼルエンジン）
１１ 燃料タンク
１２ 燃料ガス化装置
１４ 耐圧タンク
２１ 配管
２０ 主機燃料供給配管
２３ 圧力センサ（圧力検出装置）
２４ 弁制御装置
２５ 圧力センサ
３１ 排出配管
３２ 排出弁装置
３３ 供給配管
３４ 供給弁装置
３５ 圧力センサ
３６ 弁制御装置
７０ 昇圧装置
７１ 発電用エンジン
７２ ボイラ
７３ ＧＣＵ
７４ 燃料取出配管
７５ 補機燃料供給配管
７６ バイパス配管
７８ 再液化装置
７９ ヒーター
８１ 配管

Claims (9)

1. ガス焚き２サイクルディーゼルエンジンを主機として搭載した船舶の燃料供給システムであって、
   液化ガス燃料が貯蔵された燃料タンクと、
   前記燃料タンクから送られた前記液化ガス燃料を昇圧するとともに気化して燃料ガスとする燃料ガス化装置と、
   前記燃料ガス化装置から前記エンジンへ前記燃料ガスを送るための主機燃料供給配管と、
   前記主機燃料供給配管で余剰となった前記燃料ガスを前記主機燃料供給配管内の前記燃料ガスの圧力よりも低圧で貯える耐圧タンクと、
   前記主機燃料供給配管から前記耐圧タンクへ前記燃料ガスを送る排出流路を形成する排出配管と、
   前記排出流路を開閉し、前記耐圧タンクへ送られる前記燃料ガスを前記耐圧タンクの耐圧性能を超えない圧力に減圧する、前記排出配管に設けられた排出弁装置と、
   前記耐圧タンクから前記船舶の少なくとも１つの補機へ前記燃料ガスを送る供給流路を形成する供給配管と、
   前記供給流路を開閉し、前記補機へ送られる前記燃料ガスを前記補機が要求する前記燃料ガスの圧力に減圧する、前記供給配管に設けられた供給弁装置とを備え、
   前記排出弁装置は、前記エンジンの運転時に前記排出流路を原則的に閉止し、前記エンジンへの燃料ガスの供給を停止した直後に前記排出流路を開放する、
   船舶の燃料供給システム。
2. ガス焚き２サイクルディーゼルエンジンを主機として搭載した船舶の燃料供給システムであって、
   液化ガス燃料が貯蔵された燃料タンクと、
   前記燃料タンクから送られた前記液化ガス燃料を昇圧するとともに気化して燃料ガスとする燃料ガス化装置と、
   前記燃料ガス化装置から前記エンジンへ前記燃料ガスを送る主機燃料供給配管と、
   前記主機燃料供給配管で余剰となった前記燃料ガスを前記主機燃料供給配管内の前記燃料ガスの圧力よりも低圧で貯える耐圧タンクと、
   前記主機燃料供給配管から前記耐圧タンクへ前記燃料ガスを送る排出配管と、
   前記排出配管に設けられた排出弁装置と、
   前記耐圧タンクから前記船舶の少なくとも１つの補機へ前記燃料ガスを送る供給配管と、
   前記供給配管に設けられた供給弁装置と、
   前記排出弁装置を、前記エンジンの運転時に原則的に閉止し、前記エンジンの負荷の低下率が所定値より大きくなれば前記排出弁装置を開放するように動作させる弁制御装置とを、備えた、
   船舶の燃料供給システム。
3. ガス焚き２サイクルディーゼルエンジンを主機として搭載した船舶の燃料供給システムであって、
   液化ガス燃料が貯蔵された燃料タンクと、
   前記燃料タンクから送られた前記液化ガス燃料を昇圧するとともに気化して燃料ガスとする燃料ガス化装置と、
   前記燃料ガス化装置から前記エンジンへ前記燃料ガスを送る主機燃料供給配管と、
   前記主機燃料供給配管で余剰となった前記燃料ガスを前記主機燃料供給配管内の前記燃料ガスの圧力よりも低圧で貯える耐圧タンクと、
   前記主機燃料供給配管から前記耐圧タンクへ前記燃料ガスを送る排出配管と、
   前記排出配管に設けられた排出弁装置と、
   前記耐圧タンクから前記船舶の少なくとも１つの補機へ前記燃料ガスを送る供給配管と、
   前記供給配管に設けられた供給弁装置と、
   前記エンジンへ供給される前記燃料ガスの圧力を検出する圧力検出装置と、
   前記主機燃料供給配管内の前記燃料ガスが前記耐圧タンクへ排出されることにより、前記圧力検出装置の検出圧力が前記エンジンの負荷と対応する設定圧力となるように、前記排出弁装置を動作させる弁制御装置とを、備えた、
   船舶の燃料供給システム。
4. 前記耐圧タンクから前記燃料タンクへ前記燃料ガスを送るための配管を、更に備えた、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の船舶の燃料供給システム。
5. 前記燃料タンクから送られた前記液化ガス燃料のボイルオフガスを昇圧する昇圧装置と、
   前記昇圧装置から前記少なくとも１つの補機へ前記燃料ガスを送るための補機燃料供給配管とを、更に備え、
   前記供給配管が前記補機燃料供給配管と接続されており、前記耐圧タンク内の前記燃料ガスの圧力が前記補機燃料供給配管内の前記燃料ガスの圧力以上である、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の船舶の燃料供給システム。
6. 前記補機が発電用エンジン、ボイラ及び再液化装置のうち少なくとも１つである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の船舶の燃料供給システム。
7. 前記排出弁装置の出口及び前記耐圧タンク内の少なくとも一方の前記燃料ガスの圧力が、０．５ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の船舶の燃料供給システム。
8. 前記供給弁装置の出口の前記燃料ガスの圧力が０．５ＭＰａ以上０．８ＭＰａ以下である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の船舶の燃料供給システム。
9. 前記耐圧タンクの容量が、前記主機燃料供給配管の容量の２０倍以上４０倍以下である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の船舶の燃料供給システム。

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