JP6266829B1 - 燃料供給システム、船舶、及び燃料供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料を吸入し加圧して吐出させる加圧装置において、加圧及び吐出と、燃料の吸入との間で必要とする油圧生成量の差が大きくても、この油圧生成量を効率よく生成する。【解決手段】加圧装置は、２つの燃料ポンプと、燃料ポンプそれぞれを駆動する２つのリニアアクチュエータと、前記燃料ポンプにおける前記燃料の吐出のために、前記リニアアクチュエータに油圧を供給する、前記リニアアクチュエータに共通の第１油圧ポンプと、前記燃料ポンプにおける前記燃料の吸入のために前記リニアアクチュエータに油圧を供給する、前記リニアアクチュエータに共通の第２油圧ポンプと、を備える。前記第１油圧ポンプを駆動する第１電動モータの正回転時と逆回転時では、互いに異なる前記燃料ポンプが前記燃料を吐出するように、前記第２油圧ポンプを駆動する第２電動モータの正回転時と逆回転時では、互いに異なる前記燃料ポンプが前記燃料を吸入するように構成される。【選択図】 図２

Description

本発明は、燃料を吸入し加圧して吐出させる燃料の加圧装置を用いて、加圧した燃料を燃焼エンジンに供給する燃料供給システム及び燃料供給方法と、この燃焼供給システムを備えた船舶に関する。

近年、液化天然ガス（以下、ＬＮＧともいう）を加圧した後、超臨界状態（圧力及び温度が臨界点を超えた流体の状態）の燃料により運転されるディーゼル機関が提案されている。例えば、現存する油だき低速ディーゼル主機関の環境排出性能を改善するために、超臨界状態のＬＮＧを燃料として用いる高圧燃料噴射型低速２サイクルディーゼルエンジンが種々提案されている。

例えば、上記高圧燃料噴射型低速２サイクルディーゼルエンジンに供給する燃料となる液化天然ガスを加圧するための加圧装置として往復式加圧ポンプが用いられる。この往復式加圧ポンプでは、液化天然ガスは例えば２０〜４０ＭＰａまで加圧される。このような往復式加圧ポンプを用いた船舶の燃料供給システムとして、貯蔵タンクに貯蔵されたＬＮＧをポンプによって圧縮して船舶の主エンジンに燃料として供給するＬＮＧ主供給ラインと、貯蔵タンクに貯蔵されたＬＮＧをポンプによって圧縮して船舶の副エンジンに燃料として供給するＬＮＧ副供給ラインを備え、主エンジンに供給される燃料は１５０〜４００ｂａｒａ（１５〜４０ＭＰａ）に圧縮されるシステムが知られている（特許文献１）。

特表２０１５−５３２２３７号公報

このようなシステムでは、ＬＮＧを往復式燃料ポンプで加圧する際、ＬＮＧを加圧して吐出するために大きなエネルギを必要とするため、往復式燃料ポンプの駆動源となる油圧も上記大きなエネルギに対応した加圧した油圧を多量に生成する必要がある。一方、往復式加圧ポンプのシリンダ内にＬＮＧを吸入するために必要とするエネルギは少量でよいため、駆動源の油圧の生成量は少量でよい。このため、往復式燃料ポンプの駆動源となる油圧を生成する油圧ポンプの油圧生成量は、燃料の加圧及び吐出と、燃料の吸入との間で大きく異なるが、必要とする大きな油圧生成量に対応できるように、大きなサイズの油圧ポンプを採用しなければならない。
また、主エンジンに供給する燃料の供給量も、主エンジンの負荷に応じて大きく変化するため、複数台の往復式燃料ポンプを並列に配置して燃料を供給することが多い。この場合、複数台の往復式燃料ポンプ毎に駆動源となる油圧を生成する大きな油圧ポンプが設置される。このため、このシステムでは、製造コスト及び設備の規模の点で無駄が多い。

そこで、本発明は、燃料を吸入し加圧して吐出させる燃料の加圧装置を用いて、加圧した燃料を燃焼エンジンに供給する際、加圧装置における燃料の加圧及び吐出と、燃料の吸入との間で必要とする油圧生成量の差が大きくても、この油圧生成量を効率よく生成することができる燃料供給システム、燃料供給方法、及び船舶を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、加圧した燃料を燃焼エンジンに供給する燃料供給システムである。
当該燃料供給システムは、
燃料を吸入し加圧して吐出させる燃料の加圧装置と、
加圧した前記燃料を燃焼エンジンに供給する燃料供給管と、を備える。
前記加圧装置は、
前記燃料を加圧する２つの燃料ポンプＡ及び燃料ポンプＢを備え、前記燃料ポンプＡが前記燃料の吸入を行うとき、前記燃料ポンプＢが前記燃料の吐出を行い、前記燃料ポンプＡが前記燃料の吐出を行うとき、前記燃料ポンプＢが前記燃料の吸入を行うように、前記燃料ポンプＡ及び燃料ポンプＢは駆動する、燃料ポンプ群と、
油圧の供給により駆動し、前記燃料ポンプＡ及び燃料ポンプＢそれぞれから前記燃料が交互に吐出するように前記燃料ポンプＡ及び燃料ポンプＢを駆動させる、前記燃料ポンプＡに接続されたリニアアクチュエータＡと、前記燃料ポンプＢに接続されたリニアアクチュエータＢを少なくとも備えたリニアアクチュエータ群と、
前記燃料ポンプそれぞれにおける前記燃料の吐出のために、前記リニアアクチュエータＡ及びリニアアクチュエータＢそれぞれに油圧を供給する、前記リニアアクチュエータＡ及びリニアアクチュエータＢに共通の第１油圧ポンプと、
前記第１油圧ポンプを駆動させる回転方向が自在の第１電動モータと、
前記リニアアクチュエータＡ及びリニアアクチュエータＢそれぞれに、前記燃料ポンプそれぞれにおける前記燃料の吸入のために油圧を供給する、前記リニアアクチュエータＡ及びリニアアクチュエータＢに共通の第２油圧ポンプと、
前記第２油圧ポンプを駆動させる回転方向が自在の第２電動モータと、
前記第１油圧ポンプと前記リニアアクチュエータＡ及びリニアアクチュエータＢのそれぞれを接続し、かつ、前記第２油圧ポンプと前記リニアアクチュエータＡ及びリニアアクチュエータＢのそれぞれを接続する油圧配管と、を備える。
前記第１油圧ポンプは、前記第１電動モータの正回転時に、前記燃料ポンプＡが前記燃料を吐出するように、前記リニアアクチュエータＡに油圧を供給し、前記第１電動モータの逆回転時に、前記燃料ポンプＢが前記燃料を吐出するように前記リニアアクチュエータＢに油圧を供給するように、前記油圧配管は構成され、
さらに、前記第２油圧ポンプは、前記第２電動モータの正回転時に、前記燃料ポンプＡが前記燃料を吸入するように前記リニアアクチュエータＡに油圧を供給し、前記第２電動モータの逆回転時に、前記燃料ポンプＢが前記燃料を吸入するように前記リニアアクチュエータＢに油圧を供給するように前記油圧配管は構成される。

前記リニアアクチュエータＡ及び前記リニアアクチュエータＢのそれぞれは、シリンダと前記シリンダ内に設けられたピストンを備え、前記シリンダの内部空間は、前記ピストンに対して互いに異なる側に区分けされた第１空間と第２空間を備え、
前記第１油圧ポンプは、前記油圧配管を通して前記第１空間に接続され、前記第２油圧ポンプは、前記油圧配管を通して前記第２空間に接続されている、ことが好ましい。

前記第２油圧ポンプのサイズは、前記第１油圧ポンプのサイズに比べて小さい、ことが好ましい。
前記第２油圧ポンプは、１つの油圧ポンプで構成され、前記第１油圧ポンプは２つの油圧ポンプで構成されている、ことが好ましい。

前記燃料ポンプ群は、さらに、前記燃料を吸入し加圧して吐出するように構成されるが、前記燃料ポンプの双方が駆動するとき駆動しない予備燃料ポンプを備え、
前記リニアアクチュエータ群は、さらに、前記予備燃料ポンプが前記燃料を吸入し加圧して吐出するように前記予備燃料ポンプを駆動させるように構成されるが、前記リニアアクチュエータＡ及びリニアアクチュエータＢの双方が動作するとき動作しない予備リニアアクチュエータを備え、
前記油圧配管には、前記油圧配管から分岐して前記予備リニアアクチュエータに接続した分岐油圧配管が設けられ、
前記燃料ポンプＡ及び前記燃料ポンプＢのいずれか一方が駆動しないとき、前記燃料ポンプＡ及び前記燃料ポンプＢの他方と前記予備燃料ポンプが、前記第１油圧ポンプ及び前記第１電動モータにより駆動するように第１制御バルブが前記油圧配管あるいは前記分岐油圧配管に設けられ、前記燃料ポンプＡ及び前記燃料ポンプＢの他方と前記予備燃料ポンプが、前記第２油圧ポンプ及び前記第２電動モータにより駆動するように第２制御バルブが前記油圧配管あるいは前記分岐油圧配管に設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料供給システム。

本発明の他の一態様は、前記燃料供給システムを備え、前記燃焼エンジンは、船舶搭載の推進エンジンである、ことを特徴とする船舶である。

本発明のさらに他の一態様は、燃料を加圧して燃焼エンジンに供給する燃料供給方法である。燃料を吸入し加圧して吐出させる燃料の加圧装置は、燃料を加圧する２つの燃料ポンプＡ及び燃料ポンプＢと、前記燃料ポンプＡに対応して設けられ、前記燃料ポンプＡを駆動させるリニアアクチュエータＡ及び前記燃料ポンプＢに対応して設けられ、前記燃料ポンプＢを駆動させるリニアアクチュエータＢと、を備える。
当該燃料供給方法は、
前記燃料ポンプＡ及び燃料ポンプＢのうち一方が前記燃料の吸入を行うとき、他方が前記燃料の吐出を行うステップと、
前記燃料ポンプＡ及び燃料ポンプＢの一方が前記燃料の吐出を行うとき、他方が前記燃料の吸入を行うステップと、を備える。
前記リニアアクチュエータＡ及びリニアアクチュエータＢは、前記燃料ポンプＡ及び前記燃料ポンプＢそれぞれから交互に前記燃料を吐出させるように、第１電動モータの回転により回転する第１油圧ポンプから油圧の供給を受け、
前記第１油圧ポンプは、前記第１電動モータの正回転時に、前記燃料ポンプＡが前記燃料を吐出するように前記リニアアクチュエータＡに油圧を供給し、前記第１電動モータの逆回転時に、前記燃料ポンプＢが前記燃料を吐出するように前記リニアアクチュエータＢに油圧を供給し、
前記リニアアクチュエータＡ及びリニアアクチュエータＢは、前記燃料ポンプＡ及び前記燃料ポンプＢそれぞれが交互に前記燃料を吸入するように、第２電動モータの回転により回転する第２油圧ポンプから油圧の供給を受け、
前記第２油圧ポンプは、前記第２電動モータの正回転時に、前記燃料ポンプＡが前記燃料を吸入するように前記リニアアクチュエータＡに油圧を供給し、前記第２電動モータの逆回転時に、前記燃料ポンプＢが前記燃料を吸入するように前記リニアアクチュエータＢに油圧を供給する。
その際、前記リニアアクチュエータＡ及び前記リニアアクチュエータＢのそれぞれは、シリンダと前記シリンダ内に設けられたピストンを備え、前記シリンダの内部空間は、前記ピストンに対して互いに異なる側に区分けされた第１空間と第２空間を備え、
前記第１油圧ポンプは、前記リニアアクチュエータＡ及び前記リニアアクチュエータＢそれぞれの前記第１空間に油圧を供給し、
前記第２油圧ポンプは、前記リニアアクチュエータＡ及び前記リニアアクチュエータＢそれぞれの前記第２空間に油圧を供給する、ことが好ましい。

上記燃料供給システム、燃料供給方法、及び船舶によれば、製造コスト及び設備の規模を抑制して、加圧装置における燃料の加圧及び吐出と、燃料の吸入との間で油圧生成量の差が大きくても、必要とする油圧生成量を効率よく生成することができる。

一実施形態の燃料供給システムの構成の一例を示す図である。 図１に示す燃料供給システムの加圧装置の構成の一例を示す図である。 図１に示す燃料供給システムの加圧装置の油圧の流れの一例を示す図である。 他の一実施形態の燃料供給システムの加圧装置の構成の一例を示す図である。

本発明に係る燃料供給システム、燃料供給方法、及び船舶の一実施形態を詳細に説明する。

（燃料供給装置）
図１は、一実施形態の燃料供給システム１０の構成の一例を示す図である。
燃料供給システム１０は、燃焼エンジン２８の燃焼室内へ、液体燃料（ＬＮＧ等の低温液化ガスの流体）を超臨界状態にさせた燃料を高圧で噴射して供給する装置である。本実施形態の燃焼エンジン２８は船舶に搭載されるディーゼルエンジンであり、例えば高圧燃料噴射型低速２サイクルディーゼルエンジンを用いることができる。

燃料供給システム１０は、図１に示すように、作動油貯留タンク１２と、コントローラ１６と、液体燃料タンク１８と、加圧装置２０と、加熱装置２２と、調圧弁２４と、を主に有する。この他に、燃料供給システム１０は、作動油管１５と、低圧液体燃料供給管１９と、高圧液体燃料供給管２１と、燃料供給管２６を有する。
燃料供給システム１０のこれらの構成要素は全て船舶に搭載される。

作動油貯留タンク１２は、加圧装置２０を駆動させる作動油を貯留する。
液体燃料タンク１８は、燃焼エンジン２８に供給される燃料が超臨界状態になる前の低温の液体燃料を貯留する。液体燃料として、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）等を用いることができる。液体燃料タンク１８は、低圧液体燃料供給管１９と接続されており、低圧液体燃料供給管１９を介して液体燃料を往復式ポンプ２０に供給する。

加圧装置２０は、入口側が低圧液体燃料供給管１９と接続され、出口側が高圧液体燃料供給管２１と接続されている。加圧装置２０は、液体燃料タンク１８から低圧液体燃料供給管１９を介して加圧装置２０の後述する燃料ポンプのシリンダ内の空間に吸入された液体燃料を一定の圧力に昇圧し、高圧液体燃料供給管２１を介して加熱装置２２に吐出する。加圧装置２０では、後述するように、ピストンあるいはプランジャを備えるポンプが用いられ、ピストンあるいはプランジャが往復運動する。
コントローラ１６は、燃焼エンジン２８の負荷率に応じて、加圧装置２０の駆動を制御する。具体的には、加圧装置２０は、後述する油圧ポンプ３０，３１における単位時間当たりの液体燃料の吐出量を、燃焼エンジン２８の負荷率に応じて制御する。より具体的には、後述するリニアアクチュエータ３２，３３の動作を調整するために、駆動源の油圧を生成する油圧ポンプ（第１油圧ポンプ３４、第２油圧ポンプ４０）を動作させる電動モータ（第１電動モータ３６、第２電動モータ４２）の回転を制御する。

加圧装置２０は、電動モータ（第１電動モータ３６、第２電動モータ４２）で回転した油圧ポンプ（第１油圧ポンプ３４、第２油圧ポンプ４０）で油圧を生成し、この油圧を駆動源とするリニアアクチュエータ３２，３３を動作させ、このリニアアクチュエータ３２，３３で燃料ポンプ３０，３１を駆動させる。
作動油としては、油や水溶性作動油を用いることができる。水溶性作動油は、主成分として水を含む作動油であり、例えば、Ｏ／Ｗエマルション、Ｗ／Ｏエマルション、ポリグリコール溶液を含む。

加熱装置２２は、入口側が高圧液体燃料供給管２１と接続され、出口側が燃料供給管２６と接続されている。加熱装置２２は、高圧液体燃料供給管２１を介して供給される昇圧後の液体燃料を加熱して超臨界状態にする。液体燃料を加熱する熱源として、例えば、液体燃料タンク１８で発生するボイルオフガスの燃焼熱を用いることができる。例えば、ボイルオフガスの燃焼熱で加熱した温水との熱交換により液体燃料を加熱してもよい。
燃料供給管２６には、調圧弁２４が設けられており、燃料供給管２６の一端が加熱装置２２と、燃料供給管２６の他端が燃焼エンジン２８の燃焼室と接続されている。液体の状態から超臨界状態になった燃料は、調圧弁２４により所定の範囲の圧力（例えば、１５０〜４００ｂａｒ）に調圧された後、燃料供給管２６を介して燃焼エンジン２８の燃焼室に供給される。
図１には示されていないが、油圧や液体燃料や超臨界状態の燃料の供給量や圧力を調整するための油圧バルブ（リリーフ弁、チェック弁、流量制御弁等）が適宜用いられる。

（加圧装置）
図２は、一実施形態の加圧装置２０の構成の一例を示す図である。
加圧装置２０は、２つの燃料ポンプ３０，３１と、２つのリニアアクチュエータ３２，３３と、第１油圧ポンプ３４と、第１電動モータ３６と、油圧配管３８と、第２油圧ポンプ４０と、第２電動モータ４２と、を備える。図２では、燃料ポンプ３０，３１は、高圧に液体燃料を加圧するので、ＨＰ（“High Pressure”）ポンプと記載されている。

燃料ポンプ３０，３１は、互いに同じサイズの往復式ピストンポンプあるいはプランジャーポンプであり、液体燃料をシリンダ内の空間に吸入弁を介して吸入して加圧し、加圧した液体燃料を吐出弁を介して吐出させる。燃料ポンプ３０，３１のうち一方の燃料ポンプが燃料の吸入を行うとき、他方の燃料ポンプが液体燃料の吐出を行い、燃料ポンプの一方が液体燃料の吐出を行うとき、他方の燃料ポンプが液体燃料の吸入を行うように、燃料ポンプ３０，３１は構成されている。

リニアアクチュエータ３２，３３は、互いに同じサイズのもので、燃料ポンプ３０，３１のピストンあるいはプランジャに連結されたロッド３２ａ，３３ａが往復運動するように構成されている。
リニアアクチュエータ３２，３３は、ロッド３２ａ，３３ａと、油圧シリンダ３２ｂ，３３ｂと、油圧ピストン３２ｃ，３３ｃと、を備える。油圧シリンダ３２ｂ，３３ｂの壁面には、油圧の流入及び排出のための開口３２ｄ，３２ｅ，３３ｄ，３３ｅが設けられている。これらの開口３２ｄ，３２ｅ，３３ｄ，３３ｅには、後述する第１油圧ポンプ３４及び第２油圧ポンプ４０に接続する油圧配管３８が接続されている。
ロッド３２ａ，３３ａは、油圧ピストン３２ｃ，３３ｃに連結され、油圧ピストン３２ｃ，３３ｃが図中左右に移動することにより、ロッド３２ａ，３３ａも左右に移動し、これにより、燃料ポンプ３０，３１のピストンあるいはプランジャを移動させる。
開口３２ｄ，３２ｅ，３３ｄ，３３ｅから、油圧シリンダ３２ｂ，３３ｂ内の空間に油圧が流入し、また、この空間内の油圧が開口３２ｄ，３２ｅ，３３ｄ，３３ｅから排出される。ここで、油圧シリンダ３２ｂ，３３ｂ内の空間のうち、油圧ピストン３２ｃ，３３ｃに対してロッド３２ａ，３３ａの側にある空間をロッド側空間といい、油圧ピストン３２ｃ，３３ｃに対してロッド３２ａ，３３ａと反対側にある空間を反ロッド側空間という。

油圧ピストン３２ｃ，３３ｃは、開口３２ｄ，３３ｄから反ロッド側空間に油圧が流入し、開口３２ｅ，３３ｅからロッド側空間内の油圧を排出することで、燃料ポンプ３０，３１のピストンあるいはプランジャを押して液体燃料を加圧して吐出させる。一方、油圧ピストン３２ｃ，３３ｃは、開口３２ｄ，３３ｄから反ロッド側空間内の油圧を排出し、開口３２ｅ，３３ｅからロッド側空間内に油圧が流入することで、燃料ポンプ３０，３１のピストンをリニアアクチュエータ３２，３３の側に引き、これにより液体燃料を油圧ポンプ３０，３１のシリンダ内空間に吸入する。

このような油圧の動作は、第１油圧ポンプ３４の回転を制御する第１電動モータ３６及び第２油圧ポンプ４０の回転を制御する第２電動モータ４２によって実現される。
油圧配管３８は、開口３２ｄと開口３３ｄの間を、第１油圧ポンプ３４を通して接続し、また、開口３２ｅと開口３３ｅの間を、第２油圧ポンプ４０を通して接続する。さらに、開口３２ｄと第１油圧ポンプ３４を接続する油圧配管３８の部分、開口３３ｄと第１油圧ポンプ３４を接続する油圧配管３８の部分、開口３２ｅと第２油圧ポンプ４０を接続する油圧配管３８の部分、及び開口３３ｅと第２油圧ポンプ４０を接続する油圧配管３８の部分は、逆止弁３２ｆ，３２ｇ，３３ｆ，３３ｇ及び作動油管１５を介して作動油貯留タンク１２に延びている。逆止弁３２ｆ，３２ｇ，３３ｆ，３３ｇは、作動油貯留タンク１２から作動油を第１油圧ポンプ３４あるいは第２油圧ポンプ４０によって油圧配管３８内に吸い上げる方向に流れを制限する。さらに、開口３２ｄと第１油圧ポンプ３４を接続する油圧配管３８の部分、開口３３ｄと第１油圧ポンプ３４を接続する油圧配管３８の部分、開口３２ｅと第２油圧ポンプ４０を接続する油圧配管３８の部分、及び開口３３ｅと第２油圧ポンプ４０を接続する油圧配管３８の部分は、リリーフ弁３２ｈ，３２ｉ，３３ｈ，３３ｉ及び作動油管１５を介して作動油貯留タンク１２に延びている。

第１油圧ポンプ３４は、燃料ポンプ３０，３１それぞれにおける燃料の吐出のために、リニアアクチュエータ３２，３３それぞれに油圧を供給する。第１油圧ポンプ３４は、リニアアクチュエータ３２，３３に共通の油圧ポンプである。すなわち、第１油圧ポンプ３４は、燃料の加圧及び吐出のための専用のポンプである。
第１電動モータ３６は、第１油圧ポンプ３４を駆動させる回転方向が自在の電動モータである。例えば、サーボモータが用いられる。
第２油圧ポンプ４０は、燃料ポンプ３０，３１それぞれにおける燃料の吸入のために、リニアアクチュエータ３２，３３それぞれに油圧を供給する。第２油圧ポンプ４０は、リニアアクチュエータ３２，３３に共通の油圧ポンプである。すなわち、第２油圧ポンプ４０は、燃料の吸入のための専用のポンプである。
第２電動モータ４２は、第２油圧ポンプ４０を駆動させる回転方向が自在の電動モータである。第１電動モータ３６及び第２電動モータ４２には、例えば、サーボモータが用いられる。
なお、図２では、第１油圧ポンプ３４は、２つの油圧ポンプ３４ａ，３４ｂで構成され、油圧ポンプ３４ａに電動モータ３６ａが、油圧ポンプ３４ａに電動モータ３６ｂが設けられる。これは、燃料ポンプ３０，３１における液体燃料の加圧及び吐出に要するエネルギは大きく、大きなサイズの１つの油圧ポンプで油圧を提供することは、設備上の規制の点から困難であり、小さな油圧ポンプを並列配置して油圧を提供する方がコスト及び設備の規模の点で有利である。しかし、場合によっては、第１油圧ポンプ３４及び第１電動モータ３６は、１つの油圧ポンプと１つの電動モータで構成してもよい。

第１電動モータ３６及び第２電動モータ４２の正回転及び逆回転は、コントローラ１６によって制御される。具体的には、コントローラ１６は、燃焼エンジン２８の負荷率に応じて燃料ポンプ３０，３１により燃料の加圧及び吐出の周期を変更するために、第１電動モータ３６及び第２電動モータ４２の正回転及び逆回転の周期を変更するように制御する。なお、本明細書でいう「正回転」及び「逆回転」とは、回転が互いに逆方向であることを意味し、指定された回転方向に対する回転を意味しない。

油圧配管３８は上述したように配置されるので、第１油圧ポンプ３４は、第１電動モータ３６の正回転時に、燃料ポンプ３０，３１の一方が液体燃料を吐出するようにリニアアクチュエータ３２，３３の一方の反ロッド空間に油圧を供給し、第１電動モータ３６の逆回転時に、燃料ポンプ３０，３１の他方が液体燃料を吐出するようにリニアアクチュエータ３２，３３の他方の反ロッド空間に油圧を供給する。第２油圧ポンプ４０は、第２電動モータ４２の正回転時に、燃料ポンプ３０，３１の一方が液体燃料をシリンダ内の空間に吸入するようにリニアアクチュエータ３２，３３の一方のロッド空間に油圧を供給し、第２電動モータ４２の逆回転時に、燃料ポンプ３０，３１の他方が液体燃料をシリンダ内の空間に吸入するようにリニアアクチュエータ３２，３３の他方のロッド空間に油圧を供給する。

このように、第１油圧ポンプ３４は、燃料ポンプ３０，３１による液体燃料の加圧及び吐出に必要な大きなエネルギを供給する油圧を生成し、第２油圧ポンプ４０は、燃料ポンプ３０，３１による液体燃料の吸入に必要な小さなエネルギを供給する油圧を生成する。このため、従来のように、液体燃料の加圧及び吐出のための大きなエネルギを燃料ポンプ３０，３１それぞれに供給することができるように、燃料ポンプ３０，３１それぞれに大きな油圧ポンプを用いることなく、第１油圧ポンプ３４を、燃料ポンプ３０，３１による液体燃料の加圧及び吐出に必要な油圧の油圧源として共有する。しかも、燃料ポンプ３０による液体燃料の加圧及び吐出と、燃料ポンプ３１による液体燃料の加圧及び吐出は、交互に行われるので、第１油圧ポンプ３４を共有して用いることができる。一方、第２油圧ポンプ４０は、燃料ポンプ３０，３１による液体燃料の吸入に必要なエネルギは小さいので、第２油圧ポンプ４０及び第２電動モータ４２は小さなサイズで済ますことができる。このように、燃料供給システム１０は、液体燃料の加圧及び吐出のために、大きなサイズの第１油圧ポンプ３４及び第１電動モータ３６を共有して用い、液体燃料の吸入のために小さなサイズの第２油圧ポンプ４０及び第２電動モータ４２を用いることができるので、製造コスト及び設備の規模を抑制して、加圧装置２０における燃料の加圧及び吐出と、燃料の吸入との間で油圧生成量の差が大きくても、必要な油圧生成量を効率よく生成することができる。

図２に示す矢印は、油圧の流れを示している。図２に示す例では、燃料ポンプ３１がシリンダ内の空間に吸入した液体燃料を加圧して吐出し、燃料ポンプ３０が液体燃料を液体燃料タンク１８の側からシリンダ内の空間に吸入する状態を示している。このとき、リニアアクチュエータ３２の反ロッド側空間内の油圧が排出され、この油圧が第１油圧ポンプ３４の駆動によりリニアアクチュエータ３３の反ロッド側空間内に流入する。油圧の不足分は、作動油管１５及び逆止弁３２ｆを介して、開口３２ｄと第１油圧ポンプ３４の間の油圧配管３８の部分に合流して、リニアアクチュエータ３３の反ロッド側空間内に流入する。必要に応じて、余分な油圧は、リリーフ弁３２ｈから作動油管１５を通して作動油貯留タンク１２に戻される。さらに、リニアアクチュエータ３３のロッド側空間内の油圧が排出され、この油圧が第２油圧ポンプ４０の駆動によりリニアアクチュエータ３２のロッド側空間内に流入する。油圧の不足分は、作動油管１５及び逆止弁３３ｇを介して、油圧配管３８に合流して、リニアアクチュエータ３２のロッド側空間内に流入する。余分な油圧は、リリーフ弁３３ｉから作動油管１５を通して作動油貯留タンク１２に戻される。

図３は、燃料供給システム１０の加圧装置の油圧の流れの、図２とは異なる一例を示す図である。図３に示す例では、燃料ポンプ３０が、シリンダ内の空間に吸入した液体燃料を加圧して吐出し、燃料ポンプ３１が液体燃料を液体燃料タンク１８の側から吸入する状態を示している。このとき、リニアアクチュエータ３３の反ロッド側空間内の油圧が排出され、この油圧が第１油圧ポンプ３４の駆動によりリニアアクチュエータ３２の反ロッド側空間内に流入する。油圧の不足分は、作動油管１５及び逆止弁３３ｆを介して、油圧配管３８に合流して、リニアアクチュエータ３２の反ロッド側空間内に流入する。必要に応じて、余分な油圧は、リリーフ弁３３ｈから油圧が作動油管１５を通して作動油貯留タンク１２に戻される。さらに、リニアアクチュエータ３２のロッド側空間内の油圧が排出され、この油圧が第２油圧ポンプ４０の駆動によりリニアアクチュエータ３３のロッド側空間内に流入する。油圧の不足分は、作動油管１５及び逆止弁３２ｇを介して、油圧配管３８に合流して、リニアアクチュエータ３３のロッド側空間内に流入する。余分な油圧は、リリーフ弁３２ｉから油圧が作動油管１５を通して作動油貯留タンク１２に戻される。

このような燃料供給システム１０で行う燃料供給方法は、
燃料ポンプ３０，３１のうち一方が液体燃料の吸入を行うとき、他方が液体燃料の吐出を行うステップと、
燃料ポンプ３０，３１の一方が液体燃料の吐出を行うとき、他方が液体燃料の吸入を行うステップと、を備える。
このとき、
（１）リニアアクチュエータ３２，３３は、燃料ポンプ３０，３１それぞれから液体燃料を交互に吐出させるように、第１電動モータ３６の回転により回転する第１油圧ポンプ３４から油圧の供給を受け、
（２）第１油圧ポンプ３４は、第１電動モータ３６の正回転時に、燃料ポンプ３０，３１の一方が液体燃料を吐出するようにリニアアクチュエータ３２，３３の一方に油圧を供給し、第１電動モータ３６の逆回転時に、燃料ポンプ３０，３１の他方が液体燃料を吐出するようにリニアアクチュエータ３２，３３の他方に油圧を供給し、
（３）リニアアクチュエータ３２，３３は、燃料ポンプ３０，３１それぞれが液体燃料タンク１８から燃料を交互に吸入させるように、第２電動モータ４２の回転により回転する第２油圧ポンプ４０から油圧の供給を受け、
（４）第２油圧ポンプ４０は、第２電動モータ４２の正回転時に、燃料ポンプ３０，３１の一方が液体燃料を吸入するようにリニアアクチュエータ３２，３３の一方に油圧を供給し、第２電動モータ４０の逆回転時に、燃料ポンプ３０，３１の他方が液体燃料を吸入するようにリニアアクチュエータ３２，３３の他方に油圧を供給する。

図４は、他の一実施形態の加圧装置２０の構成の一例を示す図である。図４に示す加圧装置２０には、図２に示す加圧装置２０と同じ構成の油圧ポンプ３０，３１、リニアアクチュエータ３２，３３、第１油圧ポンプ３４、第１電動モータ３６、第２油圧ポンプ４０、第２電動モータ４２、及び油圧配管３８を備え、この他に、予備燃料ポンプ５０、予備リニアアクチュエータ５２、及び分岐油圧配管５４，５６，５８，６０を備える。

予備燃料ポンプ５０は、液体燃料を吸入し加圧して吐出するように構成されるが、燃料ポンプ３０，３１の双方が駆動するとき駆動しないように構成された予備の装置である。
予備リニアアクチュエータ５２は、予備燃料ポンプ５０が液体燃料を吸入し加圧して吐出するように予備燃料ポンプ５０を駆動させるように構成されるが、リニアアクチュエータ３２，３３の双方が動作するとき動作しないように構成された予備の装置である。
予備リニアｋアクチュエータ５２は、リニアアクチュエータ３２，３３と同様の構成を有し、ロッド５２ａ、シリンダ５２ｂ、油圧ピストン５２ｃ、開口５２ｄ，５２ｅ、逆止弁５２ｆ，５２ｇ、及びリリーフ弁５２ｈ，５２ｉを備える。

分岐油圧配管５４，５６，５８，６０は、油圧配管３８から分岐し、予備リニアアクチュエータ５２に接続されている。
分岐油圧配管５４は、第１油圧ポンプ３４とリニアアクチュエータ３３との間の油圧配管３８の部分から分岐して予備リニアアクチュエータ５２のシリンダ内の反ロッド側空間の開口５２ｄに延びている。
分岐油圧配管５６は、第１油圧ポンプ３４とリニアアクチュエータ３２との間の油圧配管３８の部分から分岐して予備リニアアクチュエータ５２のシリンダ内の反ロッド側空間の開口５２ｄに延びている。
分岐油圧配管５８は、第２油圧ポンプ４０とリニアアクチュエータ３３との間の油圧配管３８の部分から分岐して予備リニアアクチュエータ５２のシリンダ内のロッド側空間の開口５２ｅに延びている。

分岐油圧配管６０は、第２油圧ポンプ４０とリニアアクチュエータ３２との間の油圧配管３８の部分から分岐して予備リニアアクチュエータ５２のシリンダ内のロッド側空間の開口５２ｅに延びている。
また、分岐油圧配管５４，５６，５８，６０は、逆止弁５２ｆ，５２ｇ及び作動油管１５を介して作動油貯留タンク１２に接続されている。さらに、分岐油圧配管５４，５６，５８，６０は、リリーフ弁５２ｈ，５２ｉ及び作動油管１５を介して作動油貯留タンク１２に接続されている。

分岐油圧配管５４，５６，５８，６０には、制御バルブ５４ａ，５６ａ，５８ａ，６０ａが設けられる。さらに、第１油圧ポンプ３４とリニアアクチュエータ３３との間の油圧配管３８の部分であって、分岐油圧配管５４の分岐位置よりリニアアクチュエータ３３の側の部分に、制御バルブ３８ａが設けられる。同様に、第１油圧ポンプ４０とリニアアクチュエータ３３との間の油圧配管３８の部分であって、分岐油圧配管５８の分岐位置よりリニアアクチュエータ３３の側の部分に、制御バルブ３８ｂが設けられる。制御バルブ３８ａ，３８ｂ，５４ａ，５６ａ，５８ａ，６０ａは、油圧配管３８あるいは分岐油圧配管５４，５６，５８，６０の開閉を、コントローラ１６の制御により行う。

このような加圧装置２０では、油圧ポンプ３０，３１ｂの双方が駆動するとき、制御バルブ３８ａ，３８ｂは開いた状態とし、制御バルブ５４ａ，５６ａ，５８ａ，６０ａを閉じた状態とする。

一方、油圧ポンプ３０が故障により駆動しない時、油圧ポンプ３１及び予備油圧ポンプ５０を駆動するように、制御バルブ５６ａ，６０ａを開き、制御バルブ３８ａ，３８ｂ，５４ａ，５８ａは閉じた状態を維持する。これにより、リニアアクチュエータ３３と予備リニアアクチュエータ５２を、第１油圧ポンプ３４及び第２油圧ポンプ４０の駆動により駆動させることができる。この場合、リニアアクチュエータ３２に油圧が流れないように図示されない制御バルブが閉じられる。

一方、油圧ポンプ３１が故障により駆動しない時、油圧ポンプ３０及び予備油圧ポンプ５０を駆動するように、制御バルブ５４ａ，５８ａを開き、制御バルブ３８ａ，３８ｂ，５６ａ，６０ａは閉じた状態を維持する。これにより、リニアアクチュエータ３２と予備リニアアクチュエータ５２を、第１油圧ポンプ３４及び第２油圧ポンプ４０の駆動により駆動させることができる。この場合、リニアアクチュエータ３３に油圧が流れないように図示されない制御バルブが閉じられる。

このように、油圧ポンプ３０，３１のいずれか一方が駆動しないとき、油圧ポンプ３０，３１の他方と予備燃料ポンプ５０が、第１油圧ポンプ３４及び第１電動モータ３６により駆動するように制御バルブ（第１制御バルブ）３８ａ，５４ａ，５６ａが油圧配管３８ａあるいは分岐油圧配管５４，５６に設けられ、油圧ポンプ３０，３１の他方と予備燃料ポンプ５０が、第２油圧ポンプ４０及び第２電動モータ４２により駆動するように制御バルブ（第２制御バルブ）３８ｂ，５８ａ，６０ａが油圧配管３８あるいは油圧分岐配管５８，６０に設けられている。

このように、図４に示す実施形態では、油圧ポンプ３０，３１のいずれか一方が故障等により駆動しない時、予備油圧ポンプ５０及び予備リニアアクチュエータ５２を、第１油圧ポンプ３４及び第２油圧ポンプ４０で生成される油圧により駆動することで、燃焼エンジン２８に燃料を供給することができる。

なお、一実施形態によれば、第１油圧ポンプ３４の油圧流出口からリニアアクチュエータ３２，３３それぞれの開口（油圧導入口）３２ｄ，３３ｄまでの、油圧配管距離及び油圧配管内の体積は、互いに同じであることが好ましい。これにより、リニアアクチュエータ３２，３３のシリンダの反ロッド側空間の間で油圧が移動するとき、リニアアクチュエータ３２，３３が、燃料ポンプ３０，３１に同じ加圧及び吐出量を実現させるように動作するために、作動油貯留タンク１２から作動油を補充したり、余分な作動油を作動油貯留タンク１２に戻す量を抑えることができる。
同様に、第２油圧ポンプ４０の油圧流出口からリニアアクチュエータ３２，３３それぞれの開口（油圧導入口）３２ｅ，３３ｅまでの、油圧配管距離及び油圧配管内の体積は、互いに同じである、ことが好ましい。これにより、リニアアクチュエータ３２，３３のシリンダのロッド側空間の間で油圧が移動するとき、リニアアクチュエータ３２，３３が、燃料ポンプ３０，３１に同じ液体燃料の吸入量を実現させるように動作するために、作動油貯留タンク１２から作動油を補充したり、余分な作動油を作動油貯留タンク１２に戻す量を抑えることができる。

図４に示す実施形態の場合でも、第１油圧ポンプ３４の油圧流出口からリニアアクチュエータ３２，３３及び予備リニアアクチュエータ５２それぞれの開口（油圧導入口）３２ｄ，３３ｄ，５２ｄまでの、油圧配管距離及び油圧配管内の体積は、互いに同じであることが好ましい。
同様に、第２油圧ポンプ４０の油圧流出口からリニアアクチュエータ３２，３３及び予備リニアアクチュエータ５２それぞれの開口（油圧導入口）３２ｅ，３３ｅ，５２ｅまでの、油圧配管距離及び油圧配管内の体積は、互いに同じである、ことが好ましい。

このような燃料供給システム１０は、船舶に搭載され、燃焼エンジン２８は、船舶搭載の推進エンジンであることが好ましい。船舶は、搭載設備の設置領域が限られ、作られるエネルギも限られているため、燃料供給システム１０は、製造コスト及び設備の規模の点から有効である。

上述の燃料供給システム１０、燃料供給方法、及び船舶一例にすぎず、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

１０ 燃料供給システム
１２ 作動油貯留タンク
１５ 作動油管
１６ コントローラ
１９ 低圧液体燃料供給管
２０ 加圧装置
２１ 高圧液体燃料供給管
２２ 加熱装置
２４ 調圧弁
２６ 燃料供給管
２８ 燃焼エンジン
３０，３１ 燃料ポンプ
３２，３３ リニアアクチュエータ
３２ａ，３３ａ，５２ａ ロッド
３２ｂ，３３ｂ，５２ｂ シリンダ
３２ｃ，３３ｃ，５２ｃ 油圧ピストン
３２ｄ，３２ｅ，３３ｄ，３３ｅ，５２ｄ，５２ｅ 開口
３２ｆ，３２ｇ，３３ｆ，３３ｇ，５２ｆ，５２ｇ 逆止弁
３２ｈ，３２ｉ，３３ｈ，３３ｉ，５２ｈ，５２ｉ リリーフ弁
３４ 第１油圧ポンプ
３４ａ，３４ｂ 油圧ポンプ
３６ 第１電動モータ
３６ａ，３６ｂ 電動モータ
３８ａ，３８ｂ，５４ａ，５６ａ，５８ａ，６０ａ 制御バルブ
５０ 予備油圧ポンプ
５２ 予備アクチュエータ
５４，５６，５８，６０ 分岐油圧配管

Claims (8)

1. 加圧した燃料を燃焼エンジンに供給する燃料供給システムであって、
   燃料を吸入し加圧して吐出させる燃料の加圧装置と、
   加圧した前記燃料を燃焼エンジンに供給する燃料供給管と、を備え、
   前記加圧装置は、
   前記燃料を加圧する２つの燃料ポンプＡ及び燃料ポンプＢを備え、前記燃料ポンプＡが前記燃料の吸入を行うとき、前記燃料ポンプＢが前記燃料の吐出を行い、前記燃料ポンプＡが前記燃料の吐出を行うとき、前記燃料ポンプＢが前記燃料の吸入を行うように、前記燃料ポンプＡ及び燃料ポンプＢは駆動する、燃料ポンプ群と、
   油圧の供給により駆動し、前記燃料ポンプＡ及び燃料ポンプＢそれぞれから前記燃料が交互に吐出するように前記燃料ポンプＡ及び燃料ポンプＢを駆動させる、前記燃料ポンプＡに接続されたリニアアクチュエータＡと、前記燃料ポンプＢに接続されたリニアアクチュエータＢを少なくとも備えたリニアアクチュエータ群と、
   前記燃料ポンプそれぞれにおける前記燃料の吐出のために、前記リニアアクチュエータＡ及びリニアアクチュエータＢそれぞれに油圧を供給する、前記リニアアクチュエータＡ及びリニアアクチュエータＢに共通の第１油圧ポンプと、
   前記第１油圧ポンプを駆動させる回転方向が自在の第１電動モータと、
   前記リニアアクチュエータＡ及びリニアアクチュエータＢそれぞれに、前記燃料ポンプそれぞれにおける前記燃料の吸入のために油圧を供給する、前記リニアアクチュエータＡ及びリニアアクチュエータＢに共通の第２油圧ポンプと、
   前記第２油圧ポンプを駆動させる回転方向が自在の第２電動モータと、
   前記第１油圧ポンプと前記リニアアクチュエータＡ及びリニアアクチュエータＢのそれぞれを接続し、かつ、前記第２油圧ポンプと前記リニアアクチュエータＡ及びリニアアクチュエータＢのそれぞれを接続する油圧配管と、を備え、
   前記第１油圧ポンプは、前記第１電動モータの正回転時に、前記燃料ポンプＡが前記燃料を吐出するように、前記リニアアクチュエータＡに油圧を供給し、前記第１電動モータの逆回転時に、前記燃料ポンプＢが前記燃料を吐出するように前記リニアアクチュエータＢに油圧を供給するように、前記油圧配管は構成され、
   さらに、前記第２油圧ポンプは、前記第２電動モータの正回転時に、前記燃料ポンプＡが前記燃料を吸入するように前記リニアアクチュエータＡに油圧を供給し、前記第２電動モータの逆回転時に、前記燃料ポンプＢが前記燃料を吸入するように前記リニアアクチュエータＢに油圧を供給するように前記油圧配管は構成されていることを特徴とする燃料供給システム。
2. 前記リニアアクチュエータＡ及び前記リニアアクチュエータＢのそれぞれは、シリンダと前記シリンダ内に設けられたピストンを備え、前記シリンダの内部空間は、前記ピストンに対して互いに異なる側に区分けされた第１空間と第２空間を備え、
   前記第１油圧ポンプは、前記油圧配管を通して前記第１空間に接続され、前記第２油圧ポンプは、前記油圧配管を通して前記第２空間に接続されている、請求項１に記載の燃料供給システム。
3. 前記第２油圧ポンプのサイズは、前記第１油圧ポンプのサイズに比べて小さい、請求項１または２に記載の燃料供給システム。
4. 前記第２油圧ポンプは、１つの油圧ポンプで構成され、前記第１油圧ポンプは２つの油圧ポンプで構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料供給システム。
5. 前記燃料ポンプ群は、さらに、前記燃料を吸入し加圧して吐出するように構成されるが、前記燃料ポンプの双方が駆動するとき駆動しない予備燃料ポンプを備え、
   前記リニアアクチュエータ群は、さらに、前記予備燃料ポンプが前記燃料を吸入し加圧して吐出するように前記予備燃料ポンプを駆動させるように構成されるが、前記リニアアクチュエータＡ及びリニアアクチュエータＢの双方が動作するとき動作しない予備リニアアクチュエータを備え、
   前記油圧配管には、前記油圧配管から分岐して前記予備リニアアクチュエータに接続した分岐油圧配管が設けられ、
   前記燃料ポンプＡ及び前記燃料ポンプＢのいずれか一方が駆動しないとき、前記燃料ポンプＡ及び前記燃料ポンプＢの他方と前記予備燃料ポンプが、前記第１油圧ポンプ及び前記第１電動モータにより駆動するように第１制御バルブが前記油圧配管あるいは前記分岐油圧配管に設けられ、前記燃料ポンプＡ及び前記燃料ポンプＢの他方と前記予備燃料ポンプが、前記第２油圧ポンプ及び前記第２電動モータにより駆動するように第２制御バルブが前記油圧配管あるいは前記分岐油圧配管に設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料供給システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料供給システムを備え、
   前記燃焼エンジンは、船舶搭載の推進エンジンである、ことを特徴とする船舶。
7. 燃料を加圧して燃焼エンジンに供給する燃料供給方法であって、
   燃料を吸入し加圧して吐出させる燃料の加圧装置は、燃料を加圧する２つの燃料ポンプＡ及び燃料ポンプＢと、前記燃料ポンプＡに対応して設けられ、前記燃料ポンプＡを駆動させるリニアアクチュエータＡ及び前記燃料ポンプＢに対応して設けられ、前記燃料ポンプＢを駆動させるリニアアクチュエータＢと、を備え、
   前記燃料ポンプＡ及び燃料ポンプＢのうち一方が前記燃料の吸入を行うとき、他方が前記燃料の吐出を行うステップと、
   前記燃料ポンプＡ及び燃料ポンプＢの一方が前記燃料の吐出を行うとき、他方が前記燃料の吸入を行うステップと、を備え、
   前記リニアアクチュエータＡ及びリニアアクチュエータＢは、前記燃料ポンプＡ及び前記燃料ポンプＢそれぞれから交互に前記燃料を吐出させるように、第１電動モータの回転により回転する第１油圧ポンプから油圧の供給を受け、
   前記第１油圧ポンプは、前記第１電動モータの正回転時に、前記燃料ポンプＡが前記燃料を吐出するように前記リニアアクチュエータＡに油圧を供給し、前記第１電動モータの逆回転時に、前記燃料ポンプＢが前記燃料を吐出するように前記リニアアクチュエータＢに油圧を供給し、
   前記リニアアクチュエータＡ及びリニアアクチュエータＢは、前記燃料ポンプＡ及び前記燃料ポンプＢそれぞれが交互に前記燃料を吸入するように、第２電動モータの回転により回転する第２油圧ポンプから油圧の供給を受け、
   前記第２油圧ポンプは、前記第２電動モータの正回転時に、前記燃料ポンプＡが前記燃料を吸入するように前記リニアアクチュエータＡに油圧を供給し、前記第２電動モータの逆回転時に、前記燃料ポンプＢが前記燃料を吸入するように前記リニアアクチュエータＢに油圧を供給する、ことを特徴とする燃料供給方法。
8. 前記リニアアクチュエータＡ及び前記リニアアクチュエータＢのそれぞれは、シリンダと前記シリンダ内に設けられたピストンを備え、前記シリンダの内部空間は、前記ピストンに対して互いに異なる側に区分けされた第１空間と第２空間を備え、
   前記第１油圧ポンプは、前記リニアアクチュエータＡ及び前記リニアアクチュエータＢそれぞれの前記第１空間に油圧を供給し、
   前記第２油圧ポンプは、前記リニアアクチュエータＡ及び前記リニアアクチュエータＢそれぞれの前記第２空間に油圧を供給する、請求項７に記載の燃料供給方法。

Images