JP6733092B2 - 燃料供給システム及び燃料供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、船舶等の内燃機関に燃料を供給する燃料供給システム及び燃料供給方法に関する。

従来より、液化天然ガス等の液化ガスの輸送船の貨物貯蔵タンク内で生じた液化ガスのボイルオフガスを内燃機関で燃料ガスとして燃焼し推進力を得る輸送船が実用化されつつある。このボイルオフガスを燃料とする内燃機関には１．５〜３０ＭＰａの高圧の燃料が供給される。このため、貨物貯蔵タンクで生じたボイルオフガスはガスコンプレッサで加圧して推進用の内燃機関に供給される。この場合、輸送船の推進速度によっては、推進用の内燃機関の燃料要求量に対してボイルオフガスの供給量の過不足が生じる。余剰のボイルオフガスがある場合、余剰のボイルオフガスは、再液化されて液化ガスとして貨物貯蔵タンクに戻され、また、発電や熱に利用され、また焼却される。

例えば、船舶に搭載されるガスエンジンに燃料を供給する燃料供給システムにおいて、液化天然ガスを貯留するタンクと、前記タンク内で発生したボイルオフガスを燃料ガスとして前記ガスエンジンへ導く、圧縮機が設けられた供給ラインと、前記圧縮機よりも下流側で前記供給ラインから分岐して前記タンクへつながる返送ラインと、前記返送ラインに設けられた、開度変更可能な返送弁と、前記返送ラインにおける前記返送弁よりも上流側部分に設けられた遮断弁と、前記返送ラインにおける前記遮断弁よりも上流側部分のボイルオフガスの圧力を検出する圧力計と、前記遮断弁を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記返送弁を所定の開度に開くとともに、前記圧力計により検出されるボイルオフガスの圧力が閾値を上回ったときに、前記遮断弁を閉じた状態から開いた状態に移行するよう制御する技術が知られている（特許文献１）。
これにより、ガスエンジンの負荷が大幅に低下しても、あるいは、ガスエンジンへのガス供給が遮断されても、返送ラインの上流側部分の圧力が急激に上昇することを抑制することができる。

特開２０１７−１１０７９７号公報

このような燃料供給システムにおいて、遮断弁を閉じた状態から開いた状態に移行するタイミングは、返送ラインの上流側部分のボイルオフガスの圧力が閾値を上回った時であるので、制御の開始のタイミングは遅く、制御を開始した時点で圧力の高くなったボイルオフガスの一部は燃料ガスの供給ライン（燃料供給主配管）に沿って上流側に逆流している場合もある。この場合、加圧されたボイルオフガスは高温になっているので、上流側に位置する低温のボイルオフガスによって冷やされた配管や機器装置を加熱することになり、配管や機器装置に熱応力を発生させ、低サイクル疲労により耐久性が低下するおそれがある。さらに、圧縮された高温のボイルオフガスが逆流して−１６２℃のタンクに流入するおそれもあり、この場合、沸騰して大量のボイルオフガスが気化し、タンク内の圧力を上昇させ、タンクの破損に繋がる場合がある。
このため、内燃機関の負荷を急激に低下させても、余分な燃料が供給ライン（燃料供給主配管）を逆流して上流側の配管や機器装置を加熱しないことが望まれる。

そこで、本発明は、内燃機関の負荷を急激に低下させても、余分な燃料が燃料供給主配管を逆流して上流側の配管や機器装置を加熱することを抑制することができる燃料供給システム及び燃料供給方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、内燃機関に燃料を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、
前記内燃機関に供給する燃料を加圧する燃料加圧装置と、
加圧した燃料を前記内燃機関に供給するために前記燃料加圧装置から前記内燃機関に延びる燃料供給主配管と、
前記燃料供給主配管から分岐し、加圧した燃料の一部を処理する処理装置に延びる分岐配管と、
前記分岐配管に設けられ、前記分岐配管を流れる燃料の単位時間当たりの流量を制御する流量制御バルブと、
前記流量制御バルブの開度を制御する制御信号を生成する制御装置と、を備える。
前記制御装置は、前記内燃機関が前記燃料供給システムに要求する燃料要求量の単位時間当たりの低減量あるいは燃料の圧力の単位時間当たりの低減量が所定値以上であるとき、前記燃料供給主配管内で、低減した前記燃料要求量に対して余剰となる単位時間当たりの燃料余剰量を算出し、この算出結果に基づいて前記制御信号を生成して前記流量制御バルブの開度を制御するように構成され、
前記分岐配管を流れる前記燃料の圧力は、前記内燃機関に供給する燃料の圧力より大きくなるように、前記燃料加圧装置で加圧される。
本発明の他の一態様も、内燃機関に燃料を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、
前記内燃機関に供給する燃料を加圧する燃料加圧装置と、
加圧した燃料の一部を前記内燃機関に供給するために前記燃料加圧装置から前記内燃機関に延びる燃料供給主配管と、
前記燃料供給主配管から分岐し、加圧した燃料の一部を処理する処理装置に延びる分岐配管と、
前記分岐配管に設けられ、前記分岐配管を流れる燃料の単位時間当たりの流量を制御する流量制御バルブと、
前記流量制御バルブの開度を制御する制御信号を生成する制御装置と、
前記燃料加圧装置による燃料の加圧後の配管部分と、前記燃料加圧装置による燃料の加圧前の配管部分とを、前記燃焼加圧装置を経由することなくバイパスしたバイパス管と、
前記バイパス管に設けられ、前記バイパス管の燃料の流れを調整する制御バルブと、
を備える。
前記制御装置は、前記内燃機関が前記燃料供給システムに要求する燃料要求量の単位時間当たりの低減量あるいは燃料の圧力の単位時間当たりの低減量が所定値以上であるとき、前記燃料供給主配管内で、低減した前記燃料要求量に対して余剰となる単位時間当たりの燃料余剰量を算出し、この算出結果に基づいて前記制御信号を生成して前記流量制御バルブの開度を制御するように構成され、
前記内燃機関に供給する燃料及び前記処理装置に流す燃料の圧力が、前記内燃機関の負荷に応じて定まる設定圧力になるように、前記バイパス管に設けられた前記制御バルブの開度は調整される。

液化ガスを前記燃料として貯留した貯留タンクを備え、
前記燃料は、液化ガスから気化した燃料ガスであり、
前記制御装置は、前記燃料余剰量を、前記液化ガスから気化した燃料ガスの単位時間当たりの利用可能量の情報と前記内燃機関の燃料要求量との差分に基づいて算出する、ことが好ましい。

前記分岐配管には、前記分岐配管を流れる燃料の単位時間当たりの流量を計測する流量計が設けられ、
前記制御装置は、前記差分から、さらに、前記流量計の計測結果を差し引いた量に基づいて前記燃料余剰量を算出する、ことが好ましい。

前記貯留タンクは、前記貯留タンク内の前記燃料ガスの圧力を計測する圧力センサを備え、
前記利用可能量の情報は、前記圧力センサの計測結果に基づいて抽出される、ことが好ましい。

前記制御装置は、前記貯留タンク内の前記燃料ガスの圧力と前記利用可能量との関係を定めた参照テーブルを備え、前記圧力センサの計測結果と前記参照テーブルを用いて、前記利用可能量の情報を抽出する、ことが好ましい。

前記内燃機関は、船舶の推進用内燃機関であり、前記燃料供給システムは、前記船舶に搭載されていることが好ましい。

本発明の他の一態様は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給方法である。当該燃料供給方法は、
前記内燃機関に供給する燃料を加圧し、加圧した燃料を前記内燃機関に供給するステップと、
加圧した燃料の一部を、前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給主配管から分離して燃料を処理する処理装置に供給するステップと、を備える。
前記内燃機関が要求する燃料要求量の単位時間当たりの低減量あるいは燃料の圧力の単位時間当たりの低減量が所定値以上であるとき、前記燃料供給主配管内で、低減した燃料要求量に対して余剰となる単位時間当たりの燃料余剰量を算出し、この算出結果に基づいて前記燃料供給主配管から分離する燃料の単位時間当たりの流量を制御し、
前記分岐配管を流れる前記燃料の圧力は、前記内燃機関に供給する燃料の圧力より大きくなるように、前記燃料加圧装置で加圧される。
本発明の他の一態様も、内燃機関に燃料を供給する燃料供給方法である。当該燃料供給方法は、
前記内燃機関に供給する燃料を加圧し、加圧した燃料の一部を前記内燃機関に供給するステップと、
加圧した燃料の一部を、前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給主配管から分離して燃料を処理する処理装置に供給するステップと、
加圧した燃料の一部を加圧する前の燃料に戻すバイパス管に、加圧した燃料の一部を流すステップと、を備える。
前記内燃機関が要求する燃料要求量の単位時間当たりの低減量あるいは燃料の圧力の単位時間当たりの低減量が所定値以上であるとき、前記燃料供給主配管内で、低減した燃料要求量に対して余剰となる単位時間当たりの燃料余剰量を算出し、この算出結果に基づいて前記燃料供給主配管から分離する燃料の単位時間当たりの流量を制御し、
前記内燃機関に供給する燃料及び前記処理装置に流す燃料の圧力が、前記内燃機関の負荷に応じて定まる設定圧力になるように、前記バイパス管を流れる燃料の流量は調整される。

前記燃料は、貯留タンクに貯留された液化ガスから気化した燃料ガスであり、
前記燃料余剰量は、前記液化ガスから気化した燃料ガスの単位時間当たりの利用可能量の情報と前記内燃機関の前記燃料要求量との差分に基づいて算出される、ことが好ましい。

前記差分から、さらに、前記燃料供給主配管から分離した燃料の単位時間当たりの流量の計測結果を差し引いた量に基づいて、前記燃料余剰量を算出する、ことが好ましい。

上述の燃料供給システム及び燃料供給方法によれば、内燃機関の負荷を急激に低下させても、余分な燃料が燃料供給主配管を逆流して上流側の配管や機器装置を加熱することを抑制することができる。

本実施形態の燃料供給システムの概略の構成例を説明する図である。 他の実施形態の燃料供給システムの概略の構成例を説明する図である。 さらに他の実施形態の燃料供給システムの概略の構成例を説明する図である。 さらに他の実施形態の燃料供給システムの概略の構成例を説明する図である。

以下、本実施形態の燃料供給システム及び燃料供給方法を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の燃料供給システムの概略の構成の例を説明する図である。

図１に示す燃料供給システム１０は、貯留タンク１１から内燃機関１２に燃料を供給するシステムである。燃料供給システム１０は、例えば、船舶に搭載される。船舶には、液化天然ガスを運搬する液化天然ガス運搬船が含まれる。内燃機関１２は、例えば、船舶の推進用ディーゼルエンジンであり、例えば、２ストローク低速ディーゼルエンジンである。

内燃機関１２で用いる燃料は、例えば液化天然ガス等の液化ガスのボイルオフガスである。液化天然ガスを運搬する液化天然ガス運搬船では、液化天然ガスから多量のボイルオフガスが発生するので、このボイルオフガスを内燃機関１２の燃料として利用することができる。以降、燃料供給システム１０において、貯留タンク１１から内燃機関１２に延びる燃料供給主配管１３において、貯留タンク１１の側を上流側、燃料機関１２の側を下流側という。

燃料供給システム１０は、貯留タンク１１、燃料供給主配管１３、熱交換器１４、ガスコンプレッサ１５と、分岐配管１６と、を備える。
貯留タンク１１は、液化天然ガスや液化エタンガス等の液化ガスを貯留する。貯留タンク１１内の液化ガスの貯留量や貯留タンク１１の周りの温度及び貯留タンク１１の揺動の程度によって液化ガスから気化するボイルオフガスの量は異なる。液化ガスの貯留量が少ない場合、気化するボイルオフガスの量は少なく、液化ガスの貯留量が多い場合、気化するボイルオフガスの量は多い。ボイルオフガスの量が多いと貯留タンク１１内の圧力は高くなる。したがって、貯留タンク１１には、貯留タンク１１内のボイルオフガス（燃料ガス）の圧力を計測するために圧力センサ２０が設けられている。圧力センサ２０による計測圧力の情報は、後述する制御装置２２に送信される。

燃料供給主配管１３は、貯留タンク１１からガスコンプレッサ１５に延び、ガスコンプレッサ１５で加圧したボイルオフガス（燃料）を内燃機関１２に供給するために、ガスコンプレッサ１５からさらに内燃機関１２に延びる。燃料供給主配管１３上に、上流側から下流側に沿って熱交換器１４及びガスコンプレッサ１５が設けられている。
熱交換器１４は、貯留タンク１１からのボイルオフガス（燃料）を所定の温度に加熱する。
ガスコンプレッサ（燃料加圧装置）１５は、ボイルオフガスが所定の圧力になるように、ボイルオフガスを加圧する。図１に示す例では、１つのガスコンプレッサ１５で構成されているが、複数のガスコンプレッサが直列に接続されてもよい。ガスコンプレッサ１５は、ボイルオフガスを例えば１０〜４０ＭＰａに加圧する。

燃料供給主配管１３には、燃料供給主配管１３における、ガスコンプレッサ１５の上流側の部分と、燃料供給主配管１３における、ガスコンプレッサ１５の下流側の部分とを接続したバイパス管２４が設けられる。バイパス管２４は、下流側の加圧されたボイルオフガスを上流側に逆流させて、下流側の燃料供給主配管１３内の圧力を、内燃機関１２の負荷に応じて設定された圧力に調整するために用いられる。このため、バイパス管２４上には、制御バルブ２６が設けられている。燃料供給主配管１３における、バイパス管２４に対して下流側の部分には、燃料供給主配管１３内の圧力を計測する圧力センサ２８が設けられている。さらに、圧力センサ２８の計測圧力が、内燃機関１２の負荷に応じて設定された圧力になるように制御バルブ２６の開度を制御する制御信号を生成するコントローラ３０が設けられている。

分岐配管１６は、燃料供給主配管１３における、ガスコンプレッサ１５と内燃機関１２との間で、燃料供給主配管１３から分岐するように設けられている。分岐配管１６は、加圧したボイルオフガスの一部を再液化する再液化装置あるいは加圧したボイルオフガスの一部を燃焼して焼却するボイラ等の処理装置（図示されず）に延びている。
分岐配管１６には、流量計３２と、流量制御バルブ３４と、が設けられている。
流量計３２は、分岐配管１６を流れるボイルオフガスの単位時間当たりの流量を計測する。流量制御バルブ３４は、後述する制御装置２２からの制御信号に従って開度を調整して分岐配管１６を流れるボイルオフガスの単位時間当たりの流量を制御する。
制御装置２２は、内燃機関１２が燃料供給システム１０に要求する単位時間当たりの燃料要求量の低減量あるいは燃料ガス（ボイルオフガス）の圧力の単位時間当たりの低減量が所定値以上であるとき、燃料供給主配管１３内で、低減した燃料要求量の量に対して余剰となる単位時間当たりの燃料余剰量を算出し、この算出結果に基づいて流量制御バルブ３４に送る制御信号を生成して流量制御バルブ３４の開度を制御するように構成される。
内燃機関１２が燃料供給システム１０に要求する燃料要求量及び燃料ガスの圧力は、内燃機関１２の負荷に応じて定まるので、内燃機関１２が燃料供給システム１０に要求する料要求量及び燃料ガスの圧力は連動している。制御装置２２の構成及びその動作については後述する。

内燃機関１２は、エンジンコントロールユニット（以降、ＥＣＵという）３６を含み、ＥＣＵ３６によって駆動が制御されている。ＥＣＵ３６は、図示されないプロペラの主軸の回転を計測するように設けられた図示されない回転計により計測された主軸回転数が目標回転数になるように、ガスコンプレッサ１５から内燃機関１２に延びる、燃料供給主配管１３上に設けられた図示されない制御バルブの開度を制御することで、内燃機関１２の駆動を制御する。すなわち、ＥＣＵ３６は、内燃機関１２と推進用のプロペラを接続した主軸の主軸回転数が目標回転数になるように、内燃機関１２の負荷率を定め、これに基づいて内燃機関１２に供給される燃料ガス（ボイルオフガス）の圧力及び燃料要求量を設定する装置である。ＥＣＵ３６は、気象、海象の風、波高等の自然状況の変化によって変化する主軸回転数が目標回転数に維持されるように、内燃機関１２の負荷率を定める他、オペレータの減速、加速、旋回等の指示によって提供されるプロペラ回転数の操作指令値に応じて、内燃機関１２の負荷率を定めることもできる。ＥＣＵ３６は、定めた負荷率に基づいて、ガスコンプレッサ１５の加圧する圧力及び燃料ガスの燃料要求量を設定する。負荷率は、内燃機関１２の定格出力を負荷率１００％としたときの出力の程度を表す。
コントローラ３０は、ガスコンプレッサ１５から内燃機関１２に供給される燃料ガスの圧力及び量が、設定した圧力及び燃料要求量になるように、制御バルブ２６及びガスコンプレッサ１５の駆動を制御するように構成されている。

さらに、燃料供給システム１０は、燃料ガスの消費量が急減することを検知するガス負荷急減検出器３８を備える。
ＥＣＵ３６から送信される燃料ガス（ボイルオフガス）の圧力及び燃料要求量の情報は、コントローラ３０に送信される他、ガス負荷急減検出器３８にも送信される。
ガス負荷急減検出器３８は、ガス負荷が急減して、制御バルブ２６の開度の制御ではガスコンプレッサ１５より下流側にある加圧されたボイルオフガスの圧力を十分に調整できず、燃料余剰量が増大する状態が生じ得るか否かを、ＥＣＵ３６から送られてくる圧力及び燃料要求量の情報を用いて検知する。具体的には、ガス負荷急減検出器３８は、内燃機関１２が燃料供給システム１０に要求する燃料要求量の単位時間当たりの低減量あるいはボイルオフガス（燃料）の圧力の単位時間当たりの低減が所定値以上か否かを判定する。ガス負荷急減検出器３８が単位時間当たりの低減量あるいはボイルオフガス（燃料）の圧力の単位時間当たりの低減が所定値以上であると判定した場合、ガス負荷急減信号を生成し、ガス負荷急減信号を制御装置２２に送信する。

制御装置２２は、燃料余剰量算出部４０と、開度制御部４２と、を備える。制御装置２２は例えばコンピュータで構成される。
燃料余剰量算出部４０は、低減した燃料要求量の量に対して余剰となる単位時間当たりの燃料余剰量を算出し、燃料余剰量の算出結果に基づいて分岐配管１６を流れるボイルオフガスの単位時間の流量を調整する制御信号を生成する部分である。開度制御部４２は、生成した制御信号に基づいて、流量制御バルブ３４の開度を制御する部分である。

燃料余剰量算出部４０は、一実施形態によれば、燃料余剰量ｄＷｅｘｃを、液化ガスから気化した燃料ガスの単位時間当たりの利用可能量ｄＷａｂ［ｋｇ／時］の情報と内燃機関１２の燃料要求量ｄＷｅｇ［ｋｇ／時］との差分に基づいて算出することが好ましい。さらに、燃料余剰量算出部４０は、上記差分から、さらに、流量計３２による単位時間当たりのボイルオフガスの流量の計測結果ｄＷ［ｋｇ／時］を差し引いた量に基づいて、燃料余剰量ｄＷｅｘｃ［ｋｇ／時］を算出することが好ましい。すなわち、ｄＷｅｘｃ＝ｄＷａｂ−ｄＷｅｇ−ｄＷと表される。流量制御バルブ３４の開度の制御開始時点では、流量制御バルブ３４の開度は０であるので、流量計３２の流量ｄＷ［ｋｇ／時］は０である。

ここで、利用可能量ｄＷａｂは、貯留タンク１１におけるボイルオフガスの発生量であるので、利用可能量ｄＷａｂは、貯留タンク１１内の圧力センサ２０による計測結果Ｐｃｔに応じて略定まる。このため、利用可能量ｄＷａｂの情報は、圧力センサ２０の計測結果に基づいて抽出されることが好ましい。一実施形態によれば、燃料余剰量算出部４０は、図１に示すように、貯留タンク１１内のボイルオフガスの圧力と利用可能量ｄＷａｂとの関係を定めた参照テーブルを備え、圧力センサ２０の計測結果（圧力Ｐｃｔ）と上記参照テーブルを用いて、利用可能量ｄＷａｂの情報を抽出すること好ましい。参照テーブルは、一般に圧力Ｐｃｔが大きくなるほど利用可能量ｄＷａｂは多くなる関係に基づいて作成されるが、流量制御バルブ３４の開度の動作が利用可能量ｄＷａｂの変化に応じて頻繁に行われることによって流量制御バルブ３４の寿命が短くなることを抑制するために、圧力Ｐｃｔの変化に対して利用可能量ｄＷａｂの変化が０または小さい、いわゆる不感帯を設けるように参照テーブルは意図的に設定されてもよい。

燃料要求量ｄＷｅｇ［ｋｇ／時］は、内燃機関１２の定格出力［ｋＷ］×内燃機関１２の負荷率［％］／（ＬＣＶ［ｋＪ／ｋｇ］×η［％］）×αで計算することができる。
ＬＣＶ：燃料ガス低位発熱量
η：エンジン効率
α：定数

なお、一実施形態によれば、燃料供給主配管１３を通って内燃機関１２に供給される燃料ガスの流量を計測する流量計を燃料供給主配管１３上に設け、この流量計による計測結果から、燃料要求量ｄＷｅｇ［ｋｇ／時］を算出することも好ましい。

このような燃料供給システム１０では、
（１）内燃機関１２に供給するボイルオフガス（燃料）を加圧し、加圧したボイルオフガスを、燃料供給主配管１３を介して内燃機関１２に供給する。
（２）また、加圧したボイルオフガスの一部を、燃料供給主配管１３から分離してボイルオフガスを処理する処理装置に供給する。
内燃機関１２が要求する燃料要求量の単位時間当たりの低減量あるいはボイルオフガスの圧力の単位時間当たりの低減量が所定値以上であるとき、制御装置２２は、燃料供給主配管１３内で、低減した燃料要求量に対して余剰となる単位時間当たりの燃料余剰量を算出し、この算出結果に基づいて燃料供給主配管１３から分離する燃料の単位時間当たりの流量を制御する。
一実施形態によれば、燃料余剰量は、液化ガスから気化したボイルオフガス（燃料ガス）の単位時間当たりの利用可能量ｄＷａｂの情報と内燃機関１２の燃料要求量ｄＷｅｇの差分に基づいて算出されることが好ましい。一実施形態によれば、さらに、上記差分から、燃料供給主配管１３から分離したボイルオフガスの単位時間当たりの流量の計測結果ｄＷを差し引いた量に基づいて、燃料余剰量ｄＷｅｘｃを算出することが好ましい。

このような動作によって、内燃機関１２の燃料ガス（ボイルオフガス）の燃料要求量が単位時間当たり急激に変動しても、例えば、内燃機関１２の負荷率が０になり、燃料供給主配管１３上に設けられた図示されない遮断バルブが閉じられた場合でも、ガスコンプレッサ１５と内燃機関１２との間の燃料供給主配管１３の圧力上昇は発生し難く、余分なボイルオフガスが多量に上流側に燃料供給主配管１３に沿って逆流して燃料供給主配管１３の上流側の部分や熱交換器１４等の機器装置を加熱することを抑制することができる。このとき、貯留タンク１１内で常時発生するボイルオフガスは継続的にガスコンプレッサ１５により吸引されるので、貯留タンク１１内の圧力の増加も抑制することができる。
なお、燃料余剰量算出部４０が算出する燃料余剰量ｄＷｅｘｃが０または負になった場合、流量制御バルブ３４を閉じる制御信号を生成し、流量制御バルブ３４の開度を０にする。

上述したように、制御装置は２２、燃料余剰量ｄＷｅｘｃを、液化ガスから気化したボイルオフガスの単位時間当たりの利用可能量ｄＷａｂの情報と内燃機関１２の燃料要求量ｄＷｅｇの差分に基づいて算出することにより、流量制御バルブ３４を開いた直後の正確な燃料余剰量ｄＷｅｘｃを算出することができる。

さらに、制御装置２２は、上記差分から、さらに、流量計３２の流量ｄＷの計測結果を差し引いた量に基づいて、燃料余剰量を算出することにより、流量制御バルブ３４を開いてある程度の時間が経過した後でも、正確な燃料余剰量ｄＷｅｘｃを算出することができる。

利用可能量ｄＷａｂの情報は、圧力センサ２０の圧力Ｐｃｔの計測結果に基づいて抽出されることにより、現状の利用可能量ｄＷａｂの情報を正確に得ることができる。
制御装置２２は、貯留タンク１１内のボイルオフガスの圧力と利用可能量ｄＷａｂとの関係を定めた参照テーブルを備え、圧力センサ２０の計測結果と参照テーブルを用いて、利用可能量ｄＷａｂの情報を抽出することにより、正確な燃料余剰量ｄＷｅｘｃを短時間に抽出することができる。

燃料供給システム１０から燃料ガスが供給される内燃機関１２は、船舶の推進用内燃機関であり、燃料供給システム１０を船舶に搭載する場合、上述の効果をより明確に発揮することができる。一般的に、船舶の推進用内燃機関は、内燃機関の負荷率は大きく変化する場合が多く、燃料余剰量が発生する場合が多い。
また、液化ガスを積荷として運搬する液化ガス運搬船に燃料供給システム１０を用いることが好ましい。積荷として運搬される液化ガスからボイルオフガスが略常時発生し、その量も多く、燃料余剰量が発生する場合が多い。このことから、液化ガスを積荷として運搬する液化ガス運搬船に燃料供給システム１０を搭載することで、燃料供給システム１０の効果をより明確に発揮させることができる。

図２は、図１に示す燃料供給システム１０と異なる他の実施形態の燃料供給システム１０の構成例を説明する図である。図２に示す燃料供給システム１０も図１に示す燃料供給システム１０と同じ装置及び配管を有し、同じ装置及び配管は同じ符号で表している。したがって、図２に示す燃料供給システム１０の各装置及び配管の説明は省略する。
図２に示す燃料供給システム１０では、ガスコンプレッサ１５はガスコンプレッサ１５ａ，１５ｂが直列に二段に接続された構成である。ガスコンプレッサ１５ａ，１５ｂそれぞれの上流側及び下流側の燃料供給主配管１３の部分を接続するバイパス管２４ａ，２４ｂが設けられ、バイパス管２４ａ，２４ｂには制御バルブ２６ａ，２６ｂが設けられている。制御バルブ２６ａ，２６ｂの開度は、コントローラ３０ａ，３０ｂが生成する制御信号により制御される。バイパス管２４ａ，２４ｂの燃料供給主配管１３からの分岐位置に対して下流側には、燃料供給主配管１３の圧力を計測する圧力センサ２８ａ，２８ｂが設けられている。圧力センサ２８ａ，２８ｂによる計測圧力は、コントローラ３０ａ，３０ｂに送られる。コントローラ３０ａ，３０ｂは、圧力センサ２８ａ，２８ｂによる計測圧力が設定された圧力になるように、制御バルブ２６ａ，２６ｂの開度を制御する制御信号を生成し、制御バルブ２６ａ，２６ｂに制御信号を送信する。特に、後段の制御バルブ２６ｂの開度を制御するコントローラ３０ｂには、内燃機関１２の負荷に応じて変化する設定圧力が送信される。

図２に示す燃料供給システム１０でも、内燃機関１２の燃料ガス（ボイルオフガス）の燃料要求量が単位時間当たり急激に変動しても、ガスコンプレッサ１５と内燃機関１２の間の燃料供給主配管１３の圧力上昇は発生し難く、余分なボイルオフガスが多量に燃料供給主配管１３に沿って上流側に逆流して燃料供給主配管１３の上流側の部分や熱交換器１４等の機器装置を加熱することを抑制することができる。このとき、貯留タンク１１内で常時発生するボイルオフガスは継続的にガスコンプレッサ１５により吸引されるので、貯留タンク１１内の圧力の増加も抑制することができる。

図３は、図１，２に示す燃料供給システム１０と異なる他の実施形態の燃料供給システム１０の構成例を説明する図である。図３に示す燃料供給システム１０も図２に示す燃料供給システム１０と同じ装置及び配管を有し、同じ装置及び配管は同じ符号で表している。したがって、図３に示す燃料供給システム１０の各装置及び配管の説明は省略する。

図３に示す燃料供給システム１０では、図２に示す燃料供給システム１０に対して、ガスコンプレッサ１５ａとガスコンプレッサ１５ｂの間の燃料供給主配管１３から分岐配管１６が分岐して図示されない処理装置に延びている点で異なる。

図３に示す燃料供給システム１０でも、内燃機関１２の燃料ガス（ボイルオフガス）の燃料要求量が単位時間当たり急激に変動しても、ガスコンプレッサ１５と内燃機関１２の間の燃料供給主配管１３の圧力上昇は発生し難く、余分なボイルオフガスが多量に上流側に燃料供給主配管１３を逆流して燃料供給主配管１３の上流側の部分や熱交換器１４等の機器装置を加熱することを抑制することができる。このとき、貯留タンク１１内で常時発生するボイルオフガスは継続的にガスコンプレッサ１５により吸引されるので、貯留タンク１１内の圧力の増加も抑制することができる。ガスコンプレッサ１５ａにより加圧されたボイルオフガスと、バイパス管２４ｂを介してガスコンプレッサ１５ｂの下流側から逆流したボイルオフガスが、ガスコンプレッサ１５ａとガスコンプレッサ１５ｂとの間の燃料供給主配管１３の部分に集まるが、この集まったボイルオフガスを分岐配管１６に流すことができる。

図４は、図１〜３に示す燃料供給システム１０と異なる他の実施形態の燃料供給システム１０の構成例を説明する図である。図４に示す燃料供給システム１０も図２に示す燃料供給システム１０と同じ装置及び配管を有し、同じ装置及び配管は同じ符号で表している。したがって、図４に示す燃料供給システム１０の各装置及び配管の説明は省略する。
図４に示す燃料供給システム１０では、図２に示す燃料供給システム１０に対して、ガスコンプレッサ１５ａで加圧したボイルオフガスが燃料ガスとして内燃機関１２に供給されるようにガスコンプレッサ１５ａからガスコンプレッサ１５ｂを経ることなく燃料供給主配管１３が内燃機関１２に延びており、さらに、ガスコンプレッサ１５ａとガスコンプレッサ１５ｂの間の燃料供給主配管１３の部分から分岐配管１６が分岐してガスコンプレッサ１５ｂを介して処理装置に延びている点で異なる。

図４に示す燃料供給システム１０でも、内燃機関１２の燃料ガス（ボイルオフガス）の燃料要求量が単位時間当たり急激に変動しても、ガスコンプレッサ１５と内燃機関１２の間の燃料供給主配管１３の圧力上昇は発生し難く、余分なボイルオフガスが多量に上流側に逆流して燃料供給主配管１３の上流側の部分や熱交換器１４等の機器装置を加熱することを抑制することができる。このとき、貯留タンク１１内で常時発生するボイルオフガスは継続的にガスコンプレッサ１５により吸引されるので、貯留タンク１１内の圧力の増加も抑制することができる。

以上、本発明の燃料供給システム及び燃料供給方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１０ 燃料供給システム
１１ 貯留タンク
１２ 内燃機関
１３ 燃料供給主配管
１４ 熱交換器
１５，１５ａ，１５ｂ ガスコンプレッサ
１６ 分岐配管
２０ 圧力センサ
２２ 制御装置
２４，２４ａ，２４ｂ バイパス管
２６，２６ａ，２６ｂ 制御バルブ
３０，３０ａ，３０ｂ コントローラ
３２ 流量計
３４ 流量制御バルブ
３６ エンジンコントロールユニット
３８ ガス負荷急減検出器
４０ 燃料余剰量算出部
４２ 開度制御部

Claims (11)

1. 内燃機関に燃料を供給する燃料供給システムであって、
   前記内燃機関に供給する燃料を加圧する燃料加圧装置と、
   加圧した燃料の一部を前記内燃機関に供給するために前記燃料加圧装置から前記内燃機関に延びる燃料供給主配管と、
   前記燃料加圧装置により加圧した燃料の一部を処理する処理装置に延びる分岐配管と、
   前記分岐配管に設けられ、前記分岐配管を流れる燃料の単位時間当たりの流量を制御する流量制御バルブと、
   前記流量制御バルブの開度を制御する制御信号を生成する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記内燃機関が前記燃料供給システムに要求する燃料要求量の単位時間当たりの低減量あるいは燃料の圧力の単位時間当たりの低減量が所定値以上であるとき、前記燃料供給主配管内で、低減した前記燃料要求量に対して余剰となる単位時間当たりの燃料余剰量を算出し、この算出結果に基づいて前記制御信号を生成して前記流量制御バルブの開度を制御するように構成され、
   前記分岐配管を流れる前記燃料の圧力は、前記内燃機関に供給する燃料の圧力より大きくなるように、前記燃料加圧装置で加圧される、
   ことを特徴とする燃料供給システム。
2. 内燃機関に燃料を供給する燃料供給システムであって、
   前記内燃機関に供給する燃料を加圧する燃料加圧装置と、
   加圧した燃料の一部を前記内燃機関に供給するために前記燃料加圧装置から前記内燃機関に延びる燃料供給主配管と、
   前記燃料供給主配管から分岐し、加圧した燃料の一部を処理する処理装置に延びる分岐配管と、
   前記分岐配管に設けられ、前記分岐配管を流れる燃料の単位時間当たりの流量を制御する流量制御バルブと、
   前記流量制御バルブの開度を制御する制御信号を生成する制御装置と、
   前記燃料加圧装置による燃料の加圧後の配管部分と、前記燃料加圧装置による燃料の加圧前の配管部分とを、前記燃焼加圧装置を経由することなくバイパスしたバイパス管と、
   前記バイパス管に設けられ、前記バイパス管の燃料の流れを調整する制御バルブと、
   を備え、
   前記制御装置は、前記内燃機関が前記燃料供給システムに要求する燃料要求量の単位時間当たりの低減量あるいは燃料の圧力の単位時間当たりの低減量が所定値以上であるとき、前記燃料供給主配管内で、低減した前記燃料要求量に対して余剰となる単位時間当たりの燃料余剰量を算出し、この算出結果に基づいて前記制御信号を生成して前記流量制御バルブの開度を制御するように構成され、
   前記内燃機関に供給する燃料及び前記処理装置に流す燃料の圧力が、前記内燃機関の負荷に応じて定まる設定圧力になるように、前記バイパス管に設けられた前記制御バルブの開度は調整される、ことを特徴とする燃料供給システム。
3. 液化ガスを前記燃料として貯留した貯留タンクを備え、
   前記燃料は、液化ガスから気化した燃料ガスであり、
   前記制御装置は、前記燃料余剰量を、前記液化ガスから気化した燃料ガスの単位時間当たりの利用可能量の情報と前記内燃機関の燃料要求量との差分に基づいて算出する、請求項１又は２に記載の燃料供給システム。
4. 前記分岐配管には、前記分岐配管を流れる燃料の単位時間当たりの流量を計測する流量計が設けられ、
   前記制御装置は、前記差分から、さらに、前記流量計の計測結果を差し引いた量に基づいて前記燃料余剰量を算出する、請求項３に記載の燃料供給システム。
5. 前記貯留タンクは、前記貯留タンク内の前記燃料ガスの圧力を計測する圧力センサを備え、
   前記利用可能量の情報は、前記圧力センサの計測結果に基づいて抽出される、請求項３又は４に記載の燃料供給システム。
6. 前記制御装置は、前記貯留タンク内の前記燃料ガスの圧力と前記利用可能量との関係を定めた参照テーブルを備え、前記圧力センサの計測結果と前記参照テーブルを用いて、前記利用可能量の情報を抽出する、請求項５に記載の燃料供給システム。
7. 前記内燃機関は、船舶の推進用内燃機関であり、前記船舶に搭載された請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料供給システム。
8. 内燃機関に燃料を供給する燃料供給方法であって、
   前記内燃機関に供給する燃料を加圧し、加圧した燃料を前記内燃機関に供給するステップと、
   加圧した燃料の一部を、前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給主配管から分離して燃料を処理する処理装置に供給するステップと、を備え、
   前記内燃機関が要求する燃料要求量の単位時間当たりの低減量あるいは燃料の圧力の単位時間当たりの低減量が所定値以上であるとき、前記燃料供給主配管内で、低減した燃料要求量に対して余剰となる単位時間当たりの燃料余剰量を算出し、この算出結果に基づいて前記燃料供給主配管から分離する燃料の単位時間当たりの流量を制御し、
   前記分岐配管を流れる前記燃料の圧力は、前記内燃機関に供給する燃料の圧力より大きくなるように、前記燃料加圧装置で加圧される、
   ことを特徴とする燃料供給方法。
9. 内燃機関に燃料を供給する燃料供給方法であって、
   前記内燃機関に供給する燃料を加圧し、加圧した燃料の一部を前記内燃機関に供給するステップと、
   加圧した燃料の一部を、前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給主配管から分離して燃料を処理する処理装置に供給するステップと、
   加圧した燃料の一部を加圧する前の燃料に戻すバイパス管に、加圧した燃料の一部を流すステップと、を備え、
   前記内燃機関が要求する燃料要求量の単位時間当たりの低減量あるいは燃料の圧力の単位時間当たりの低減量が所定値以上であるとき、前記燃料供給主配管内で、低減した燃料要求量に対して余剰となる単位時間当たりの燃料余剰量を算出し、この算出結果に基づいて前記燃料供給主配管から分離する燃料の単位時間当たりの流量を制御し、
   前記内燃機関に供給する燃料及び前記処理装置に流す燃料の圧力が、前記内燃機関の負荷に応じて定まる設定圧力になるように、前記バイパス管を流れる燃料の流量は調整される、ことを特徴とする燃料供給方法。
10. 前記燃料は、貯留タンクに貯留された液化ガスから気化した燃料ガスであり、
    前記燃料余剰量は、前記液化ガスから気化した燃料ガスの単位時間当たりの利用可能量の情報と前記内燃機関の前記燃料要求量との差分に基づいて算出される、請求項８又は９に記載の燃料供給方法。
11. 前記差分から、さらに、前記燃料供給主配管から分離した燃料の単位時間当たりの流量の計測結果を差し引いた量に基づいて、前記燃料余剰量を算出する、請求項１０に記載の燃料供給方法。

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