JP7018976B2 - 船舶用エンジンの運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、天然ガスと燃料油を同時に燃料として使用できるエンジンを備えた船舶のエンジンの運転方法に関する。

天然ガスは、通常、液化して液化天然ガス（ＬＮＧ；Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）の状態で遠距離を輸送される。液化天然ガスは、天然ガスを常圧で－１６３℃近くの極低温に冷却して得られ、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する。

液化天然ガスの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に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した液化天然ガスを気化ガス（ＢＯＧ；Ｂｏｉｌ－Ｏｆｆ Ｇａｓ）という。

気化ガスの発生のため貯蔵タンクの圧力が設定した安全圧力以上になると、気化ガスは安全弁を介し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気化ガスは、船舶の燃料として使用されたり、再液化されて再び貯蔵タンクに送り戻される。

本発明の目的は、天然ガスと燃料油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の効率的なエンジンの運転方法を提供することである。

前記目的を達成するため、ガスを燃料として使用して駆動するガスモード；燃料油を燃料として使用して駆動する燃料油モード；及びガスと燃料油とを同時に燃料として使用して駆動する燃料分配モード；のいずれか１つのモードで運転される複数のエンジンを備えた船舶のエンジンの運転方法において、船舶に設置された液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガスのうち燃料として使用可能であると期待される蒸発ガス量に応じて、前記複数のエンジンのうち、運転しているエンジンのすべてをガスモード、燃料油モード及び燃料分配モードのいずれかの１つのモードで運転する単独モード；前記複数のエンジンのうち、運転しているエンジンの一部をガスモードで運転して、その他を燃料油モードで運転する第１混合モード；前記複数のエンジンのうち、運転しているエンジンの一部をガスモードで運転して、その他を燃料分配モードで運転する第２混合モード；及び前記複数のエンジンのうち、運転しているエンジンの一部を燃料分配モードで運転して、その他を燃料油モードで運転する第３混合モード；のいずれか１つのモードで運転し、前記複数のエンジンの個々のエンジンの負荷を最大にして、駆動するエンジン台数が最小になるように構成し、前記液化ガス貯蔵タンクの内部圧力を測定し、測定した前記液化ガス貯蔵タンクの内部圧力を基準に、ガスモードのエンジンに割り当てることができる全負荷；または、燃料分配モードのエンジンに割り当てることができる全負荷のうちガスで運転される割合；を計算し、ガスモードのエンジン台数を最大にして、燃料分配モードのエンジン台数を最小にすることを特徴とする、船舶用エンジンの運転方法が提供される。

前記エンジンは、燃料分配モードに転換するステップ；燃料分配モードで燃焼するガスの割合を決定するステップ；燃料分配モードで消費したガス量を計算するステップ；燃料分配モードにおける前記エンジンの状態をフィードバックするステップ；を含むプロセスを介して、燃料分配モードで運転することができる。

前記液化ガス貯蔵タンクの内部圧力が低下した場合には、ガスモードで運転されるエンジンを燃料油モードまたは燃料分配モードに強制転換することができ、前記液化ガス貯蔵タンクの内部圧力が上昇した場合には、余剰蒸発ガスをガス燃焼装置に送って燃焼させることや外部に排出することができる。

前記液化ガス貯蔵タンクの内部圧力を基準に計算した、ガスモードのエンジン及び燃料分配モードのエンジンに割り当てることができる全負荷に関する情報に基づいて、各エンジンの負荷を自動的に割り当てることができる。

前記複数のエンジンのすべてを燃料分配モードで運転する単独モードで運用する場合に、（イ）測定した前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガス圧力に応じて燃料として使用可能であると期待される蒸発ガス量を決定し、決定された量の蒸発ガスを使用して燃料分配モードのエンジンを運転した時に得られる最大負荷（以下、「蒸発ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」という。）を計算するステップ；（ロ）（イ）で計算した「蒸発ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」を「全体エンジン台数」に分けて、「各々のエンジンに割り当てられる蒸発ガスによる負荷」を計算するステップ；（ハ）（ロ）で計算した「各々のエンジンに割り当てられる蒸発ガスによる負荷」を考慮して、前記各エンジンで使用する燃料におけるガス及び燃料油の割合を決定するステップ；（ニ）（ハ）で決定された割合に応じて燃料油及び前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガスが燃料として使用されるように前記各エンジンを運転するステップ；（ホ）前記各エンジンの運転中に前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガス圧力が変更された場合、変更された圧力に応じて（イ）～（ニ）のステップを繰り返すステップ；を含み得る。

前記複数のエンジンの一部をガスモードで運転して、その他を燃料分配モードで運転する第２混合モードで運用する場合に、（イ）測定した前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガス圧力に応じて燃料として使用可能であると期待される蒸発ガス量を決定し、決定された量の蒸発ガスを使用して、燃料分配モードのエンジン及びガスモードのエンジンを運転したときに得られる最大負荷（以下、「蒸発ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」という。）を計算するステップ；（ロ）（イ）で計算した「蒸発ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」を優先的に前記ガスモードのエンジンに各々分配するステップ；（ハ）「蒸発ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」のうち、（ロ）で前記ガスモードのエンジンに分配して残った負荷を「燃料分配モードのエンジン台数」に分け、「各々の燃料分配モードのエンジンに割り当てられる蒸発ガスによる負荷」を計算するステップ；（ニ）（ハ）で計算した「各々の燃料分配モードのエンジンに割り当てられる蒸発ガスによる負荷」を考慮して、前記各燃料分配モードのエンジンで使用する燃料のガス及び燃料油の割合を決定するステップ；（ホ）「（ロ）で決定された前記ガスモードのエンジンが負担する負荷」と「（ニ）で決定された燃料分配モードのエンジンにおけるガス及び燃料油の割合」に応じて燃料油及び前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガスを燃料として使用するように前記各エンジンを運転するステップ；（ヘ）前記各エンジンの運転中に前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガス圧力が変更された場合、変更された圧力に応じて（イ）～（ホ）のステップを繰り返すステップ；（ト）前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガスの量が減る場合には、前記燃料分配モードのエンジンの燃料油の割合を高めて、一定水準以上に燃料油が必要になったら前記ガスモードのエンジンの一部または全部を燃料分配モードに転換するステップ；を含み得る。

前記複数のエンジンの一部を燃料分配モードで運転して、その他を燃料油モードで運転する第３混合モードで運用する場合に、（イ）測定した前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガス圧力に応じて燃料として使用可能であると期待される蒸発ガス量を決定し、決定された量の蒸発ガスを使用して燃料分配モードのエンジンを運転した時に得られる最大負荷（以下、「蒸発ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」という。）を計算するステップ；（ロ）（イ）で計算した「蒸発ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」を「燃料分配モードのエンジン台数」に分け、「各々の燃料分配モードのエンジンに割り当てられる蒸発ガスによる負荷」を計算するステップ；（ハ）（ロ）で計算した「各々の燃料分配モードのエンジンに割り当てられる蒸発ガスによる負荷」を考慮して、前記各燃料分配モードのエンジンで使用する燃料のガス及び燃料油の割合を決定するステップ；（ニ）前記船舶に必要なエンジンの出力のうち前記燃料分配モードのエンジンに割り当てられる負荷を除いた残りを燃料油モードのエンジンに負担させるステップ；（ホ）「（ハ）で決定された燃料分配モードのエンジンにおけるガス及び燃料油の割合」と「（ニ）で決定された燃料油モードのエンジンが負担する負荷」に応じて燃料油及び前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガスを燃料として使用するように前記各エンジンを運転するステップ；（ヘ）前記各エンジンの運転中に前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガス圧力が変更された場合、変更された圧力に応じて（イ）～（ホ）のステップを繰り返すステップ；を含み得る。

前記エンジンは、前記船舶を運転する使用者によって手動で運転され、前記船舶に設置された液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガスが前記エンジンの駆動に十分な場合には、許容される蒸発ガスの範囲内で、最適効率を発揮できるポイントを使用者が直接判断することができ、前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガスが前記エンジンの駆動に不十分な場合には、前記液化ガス貯蔵タンクの内部の液化ガスを強制的に気化させる運転方式を維持する範囲内で、最適の効率を発揮できる範囲を使用者が直接判断することができる。

前記エンジンを燃料分配モードで運転する場合に、前記エンジンの負荷は、前記エ
ンジンの全負荷の１５％以上８５％以下の範囲内で決定され得る。

前記エンジンを燃料分配モードで運転する場合に、前記エンジンの負荷のうちガスを燃料として使用する割合は、前記エンジンの負荷の１５％以上８５％以下の範囲で決定され得る。

前記エンジンを燃料分配モードで運転する場合に、前記エンジンの負荷が大きくなるほど、前記エンジンの負荷のうちガスを燃料として使用する割合の最大値は増加し得て、前記エンジンの負荷が大きくなるほど、前記エンジンの負荷のうちガスを燃料として使用する割合の最小値は減少し得る。

前記船舶のエンジンの運転方法は、（イ）前記液化ガス貯蔵タンクの内部の気化ガス圧力に応じて期待される「ガスを燃料として使用するエンジンの全負荷」を計算するステップ；（ロ）前記船舶が必要とするエンジンの出力から（イ）で計算した「ガスを燃料として使用するエンジンの全負荷」を引いて「燃料油を燃料として使用するエンジンの全負荷」を計算するステップ；（ハ）前記船舶が必要とするエンジンの出力と前記各エンジンの最大出力を考慮して、前記船舶に設置された複数のエンジンのうち何台のエンジンを駆動するか（以下、「稼働エンジン台数」という。）を決定するステップ；（ニ）（イ）で計算した「ガスを燃料として使用するエンジンの全負荷」を（ハ）で計算した「稼働エンジン台数」に分けて、前記各エンジンに供給する「ガスを燃料として使用するエンジンの負荷」を決定するステップ；（ホ）前記エンジンの最大負荷を考慮して（ロ）で計算した「燃料油を燃料として使用するエンジンの全負荷」を何台のエンジンに分けて負担させるかを決定するステップ；を含み得る。

ガスモードのエンジン及び燃料分配モードのエンジンにおいて、すべての「ガスを燃料として使用するエンジンの負荷」が同一であり得る。

ガスモードのエンジンの各負荷が互いに同一であり、燃料分配モードの各エンジンの負荷が互いに同一であり得る。

本発明の船舶用エンジンの運転方法は、ガスモード（Ｇａｓ Ｍｏｄｅ）でも運転ができ燃料分配モード（Ｆｕｅｌ Ｓｈａｒｉｎｇ Ｍｏｄｅ）でも運転ができる複数のエンジンのうちガスモードで運転するエンジン台数を最大化するため、燃料分配モードでの運転時に捨てられ得るすべてのガスを使用することができるため効率的であり、燃料分配モードにおける不安定性を最小化し、エンジンの燃焼時に発生する窒素酸化物と硫黄酸化物の排出を最小限にすることができる。

燃料分配モードで運転されるエンジンは、ガスだけでなく燃料油を使用するため、ガスが低負荷で燃焼されてガス燃料の消費量が多い反面、ガスモードで運転されるエンジンはガスが高負荷で燃焼され得る。本発明の船舶用エンジンの運転方法は、ガスモード（Ｇａｓ Ｍｏｄｅ）でも燃料分配モード（Ｆｕｅｌ Ｓｈａｒｉｎｇ Ｍｏｄｅ）でも運転できる複数のエンジンのうち、ガスモードで運転するエンジン台数を最大化するため、ガス燃料の消費量を減らすことができる。

本発明の船舶用エンジンの運転方法は、船舶に設置した複数のエンジンのうち、個々のエンジンの負荷を最大にして駆動するエンジン台数を最小にするため、全体的にエンジンの寿命が延長される効果がある。

燃料分配モード（ＦＳＭ）のエンジンの負荷のうち、ガスを燃料として使用する割合をエンジンの負荷に応じて示したグラフである。 船舶が必要とする全エンジン出力が２４０００ｋＷである場合、従来の船舶用エンジンの運転方法を示したグラフである。 船舶が必要とする全エンジン出力が２４０００ｋＷである場合、本発明の一実施例に係る船舶用エンジンの運転方法を示したグラフである。 船舶が必要とする全エンジン出力が２００００ｋＷである場合、従来の船舶用エンジンの運転方法を示したグラフである。 船舶が必要とする全エンジン出力が２００００ｋＷである場合、本発明の一実施例に係る船舶用エンジンの運転方法を示したグラフである。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適実施例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、掘削船、海上構造物などの様々な用途の船舶であり得る。また、本発明の船舶用エンジンの運転方法が適用されるエンジンは、ＤＦエンジンであることが好ましいが、これに限定されることなく、燃料油と天然ガスを同時に使用できるすべてのエンジンに応用できる。以下、本発明の船舶用エンジンの運転方法をＤＦエンジンに適用する場合を例に挙げて説明する。下記実施例は、他の様々な形態に変形することができ、本発明の範囲は下記実施例によって限定されない。

船舶に使用されるエンジンのうち、天然ガスを燃料として使用できるエンジンにＤＦ（Ｄｕａｌ Ｆｕｅｌ）エンジンがある。ＤＦエンジンは、天然ガスと燃料油の両方を使用できるエンジンであり、４ストローク発電用エンジンと２ストローク主推進用エンジンに分けられる。

４ストローク発電用ＤＦエンジンは、通常ＤＦエンジンと言い、発電機に連結され、エンジンの負荷は連結した発電機によって決定される。発電機に連結された装置からさらに多くの電力が要求されれば発電機を回転するトルク（Ｔｏｒｑｕｅ）が増加し、トルクが増加すると発電機の回転数が減少し、減少した回転数を補うために、エンジンのガバナー（Ｇｏｖｅｒｎｏｒ）がさらに燃料を注入し、エンジンに燃料がさらに注入されるとエンジンの回転数が増加して既存の回転速度を維持することになる。つまり、エンジンの負荷はエンジンの回転速度とトルクによって決定され、エンジンの回転速度は一定に維持されてトルクが調節されながらエンジンの負荷も調節される。

前記表１は、４ストローク発電用ＤＦエンジンが一定速度で回転する場合、エンジンの負荷に応じた燃料の消費量を示した表である。表１を参照すると、エンジンの負荷が増加するほど、燃料消費量は線形的に減少することが分かる。すなわち、エンジンを高負荷で運転するほどエンジンの効率が良くなる。

一方、２ストローク主推進用ＤＦエンジンには、Ｘ－ＤＦエンジン、ＭＥ－ＧＩエンジンなどがあり、船を推進するためのエンジンであるため、発電機ではなく、プロペラに連結される。２ストロークＤＦエンジンは、４ストロークＤＦエンジンと異なり、エンジンの負荷が増加するほど燃料の消費量が線形的に減少するのではなく、低負荷では高く、中負荷では低くなって、高負荷で再び高くなる特徴がある。

従来のＤＦエンジンは、天然ガスと燃料油の両方を燃料として使用が可能であったが、一方のみ使用することができ、天然ガスと燃料油を同時に燃料として使用することはできなかった。すなわち、従来のＤＦエンジンは、燃料油モード（ＦＯ Ｍｏｄｅ；Ｆｕｅｌ Ｏｉｌ Ｍｏｄｅ）とガスモード（Ｇａｓ Ｍｏｄｅ）のいずれかの状態で駆動した。

また、船舶用エンジンの運転方法は、主に総合自動化システム（ＩＡＳ；Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）上の電力管理システム（ＰＭＳ；Ｐｏｗｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）とガス管理システム（ＧＭＳ；Ｇａｓ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が互いにどのように連携して運用されるかによって決定され、従来のＤＦエンジンが設置された船舶の電力管理システム（ＰＭＳ）の運用方法とガス管理システム（ＧＭＳ）の運用方法は以下の通りである。

従来のＤＦエンジンは、天然ガスと燃料油のいずれか一つを燃料として使用できるため、従来のＤＦエンジンが設置された船舶の電力管理システム（ＰＭＳ）は、船舶に設置された複数のエンジンのすべてが燃料油モード（ＦＯ Ｍｏｄｅ）であるディーゼルモード（Ｄｉｅｓｅｌ Ｍｏｄｅ）；船舶に設置された複数のエンジンの一部は燃料油モード（ＦＯ Ｍｏｄｅ）でその他はガスモード（Ｇａｓ Ｍｏｄｅ）である、混合モード（Ｍｉｘｅｄ Ｍｏｄｅ）；船舶に設置された複数のエンジンのすべてがガスモード（Ｇａｓ Ｍｏｄｅ）であるガス単独モード（Ｇａｓ Ｏｎｌｙ Ｍｏｄｅ）；のいずれか一つの状態で駆動する。

従来のＤＦエンジンが設置された船舶のガス管理システム（ＧＭＳ）は、貯蔵タンク内の圧力を測定した後、貯蔵タンクの内部圧力を基準に、ガスモードで運転されるエンジンに割り当てることができる全負荷を計算する。従来のＤＦエンジンが設置された船舶のガス管理システム（ＧＭＳ）は、貯蔵タンクの内部圧力を基準にして計算したガスモードエンジンに割り当てることができる全負荷に関する情報を使用者に提供すると同時に、貯蔵タンクの内部圧力が低下した場合にはガスモード運転のエンジンを燃料油モードに強制的に転換させ、貯蔵タンクの内部圧力が上昇する場合には剰余気化ガスをガス燃焼装置（ＧＣＵ；Ｇａｓ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）に送って燃焼させたり、外部に排出（Ｖｅｎｔｉｎｇ）する。したがって、従来のＤＦエンジンが設置された船舶のガス管理システム（ＧＭＳ）は、貯蔵タンク内の圧力を一定の水準に維持する役割を果たすことができる。

一方、ＤＦエンジンが設置された船舶の総合自動化システム（ＩＡＳ）は、ガス管理システム（ＧＭＳ）が貯蔵タンクの内部圧力を基準に計算したガスモードのエンジンに割り当てることができる全負荷に関する情報に基づいて、各々のガスモードのエンジンの負荷を自動的に割り当てる特別な機能を有することもある。

ＤＦエンジンが設置された船舶の総合自動化システム（ＩＡＳ）が、各々のガスモードのエンジンの負荷を自動的に割り当てる特別な機能を有した場合、貯蔵タンクの内部の気化ガス圧力が高いときにエンジンの負荷が大きくなって船舶の速度は速くなり、貯蔵タンクの内部の気化ガス圧力が低いときにエンジンの負荷が小さくなり船の速度は遅くなる。

従来のＤＦエンジンが設置された船舶のガス管理システム（ＧＭＳ）が、貯蔵タンクの内部圧力調整モード（Ｔａｎｋ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｏｄｅ）で、貯蔵タンクの内部の気化ガス圧力に応じて各エンジンの適切な負荷を決定する方法の一実施例は、以下の通りである。

（イ）測定した貯蔵タンクの内部の気化ガス圧力に応じて燃料として使用可能であると期待される気化ガス量を決定し、決定された量の気化ガスを使用しガスモードでエンジンを運転した時に得られる最大負荷（以下、「気化ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」という。）を計算する。

（ロ）（イ）で計算した「気化ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」を「ガスモードのエンジン台数」に分けて、「各々のガスモードエンジンに割り当てられる負荷」を計算する。

（ハ）船舶に必要なエンジンの出力が（イ）で計算した「気化ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」よりも小さい場合には、残った気化ガスを排出、またはガス燃焼装置（ＧＣＵ）で燃焼させる。

（ニ）船舶に必要なエンジンの出力が（イ）で計算した「気化ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」より大きい場合には、（ロ）で計算した「各々のガスモードエンジンに割り当てられる負荷」がガスモードの各エンジンに実際に割り当てられるようにガスモードのエンジンを運転し、足りないエンジン出力は燃料油モードのエンジンに負担させる。

（ホ）貯蔵タンクの内部の気化ガスをすべて使用し燃料油モードのエンジンすべてを使用しても船舶に必要なエンジン出力の生成が不可能な場合は、貯蔵タンク内の液化天然ガスを気化および圧縮して燃料として使用する。

貯蔵タンクの内部の液化天然ガスを気化させるためには、燃料ガス供給システム（ＦＧＧＳ；Ｆｕｅｌ Ｇａｓ Ｓｕｐｐｌｙ Ｓｙｓｔｅｍ）が使用される。燃料ガス供給システム（ＦＧＧＳ）は、貯蔵タンク内の気化ガスがエンジンの稼動に十分な場合には気化ガスをエンジンに送り、貯蔵タンクの内部の気化ガスがすべてのエンジンを稼働させても余った場合には剰余気化ガスをガス燃焼装置（ＧＣＵ）に送り、貯蔵タンクの内部の気化ガスがエンジンの稼動に足りない場合には貯蔵タンク内の液化天然ガスを気化させてエンジンに送る。ガス管理システム（ＧＭＳ）は燃料ガス供給システム（ＦＧＧＳ）の動作を調節して貯蔵タンク内の圧力を維持する。

一方、燃料分配モード（ＦＳＭ；Ｆｕｅｌ Ｓｈａｒｉｎｇ Ｍｏｄｅ）とは、ＤＦエンジンが天然ガスと燃料油を同時に燃料として使用する状態をいう。ガスモード（Ｇａｓ Ｍｏｄｅ）または燃料油モード（ＦＯ Ｍｏｄｅ）のいずれかのモードでのみ作動できた従来のＤＦエンジンを、燃料油とガス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、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。

ガスモード（Ｇａｓ Ｍｏｄｅ）、燃料油モード（ＦＯ Ｍｏｄｅ）、燃料分配モード（ＦＳＭ）のいずれか一つの状態で運転されるＤＦエンジンは、燃料分配モード（ＦＳＭ）に変換するステップ；燃料分配モード（ＦＳＭ）で燃焼するガスの割合を決定するステップ；燃料分配モード（ＦＳＭ）で消費したガス量を計算するステップ；燃料分配モード（ＦＳＭ）におけるエンジンの状態をフィードバック（Ｆｅｅｄｂａｃｋ）するステップ；を含むプロセスを介して、燃料分配モード（ＦＳＭ）で運転することができる。

燃料分配モード（ＦＳＭ）でも運転できるＤＦエンジンは、従来のＤＦエンジンに比べて、貯蔵タンクの内部で発生する気化ガスを最大限に利用できるという長所がある。

１００００ｋＷ容量のＤＦエンジンが４台設置された船舶で、船舶が必要とするエンジンの全負荷が３２０００ｋＷで、貯蔵タンク内の気化ガスは３００００ｋＷの負荷を生成できる量であり、エンジンの最大負荷は９０％である場合を例に挙げて説明する。

従来のＤＦエンジンの場合は、ガスが燃料油より費用が安いという点を考慮して、ガスモードのエンジン三台が各々９０００ｋＷの負荷を負担し、残りの５０００ｋＷは燃料油モードのエンジン一台が負担するように運転した方が良い。しかし、この場合、２７０００ｋＷに対応する気化ガスのみ使用され、残りの３０００ｋＷに対応する気化ガスは捨てられるという問題があった。

燃料分配モード（ＦＳＭ）でも運転できるＤＦエンジンの場合は、ガスが燃料油より費用が安いという点を考慮して、ガスモードのエンジン三台が各々９０００ｋＷの負荷を負担し、残りの５０００ｋＷは燃料分配モードのエンジン一台の天然ガス３０００ｋＷと燃料油２０００ｋＷの割合で負担するように運転すればよいため、捨てられる気化ガスを最小化することができる。

また、燃料分配モード（ＦＳＭ）でも運転できるＤＦエンジンは、従来のＤＦエンジンに比べて、燃料油がエンジンの効率が高い時に燃焼されるという利点がある。すなわち、同量の負荷を生成する燃料油が、燃料分配モード（ＦＳＭ）でも運転できるＤＦエンジンは従来のＤＦエンジンに比べてより少なく使用される。燃料油が３００ｋＷの負荷を生成する場合を例に挙げ説明する。

従来のＤＦエンジンの場合、１０００ｋＷ容量を有するＤＦエンジンを３０％の負荷と燃料油モードで運転する場合、表１を参照すると、２３１．０ｇ／ｋＷｈ×３００ｋＷ＝６９３００．０ｇ／ｈの燃料油を燃料として消費する。

燃料分配モード（ＦＳＭ）でも運転できるＤＦエンジンの場合、１０００ｋＷ容量を有するＤＦエンジンを５０％の負荷と燃料分配モード（ＦＳＭ）で運転し、ガスが２００ｋＷの負荷を、燃料油が３００ｋＷの負荷を生成するように割合を設定すると、表１を参照すれば、２０４．０ｇ／ｋＷｈ×３００ｋＷ＝６１２００．０ｇ／ｈの燃料油を燃料として消費する。

３００ｋＷの負荷を生成するために使用される燃料油が、従来のＤＦエンジンでは６９３００．０ｇ／ｈの量が使用され、燃料分配モード（ＦＳＭ）で運転されるＤＦエンジンでは６１２００．０ｇ／ｈの量が使用されて、従来のＤＦエンジンよりも燃料分配モード（ＦＳＭ）でも運転できるＤＦエンジンが、燃料油のエンジン効率が高い時に燃焼されることを確認した。

ガスモード（Ｇａｓ Ｍｏｄｅ）、燃料油モード（ＦＯ Ｍｏｄｅ）と燃料分配モード（ＦＳＭ）のいずれか一つの状態で運転するＤＦエンジンが設置された船舶の電力管理システム（ＰＭＳ）の運用方法とガス管理システム（ＧＭＳ）の運用方法は、以下の通りである。

燃料分配モード（ＦＳＭ）でも運転できるＤＦエンジンが設置された船舶の電力管理システム（ＰＭＳ）は、従来のＤＦエンジンが設置された船舶の電力管理システム（ＰＭＳ）と同様に、ディーゼルモード（Ｄｉｅｓｅｌ Ｍｏｄｅ）、混合モード（Ｍｉｘｅｄ Ｍｏｄｅ）、ガス単独モード（Ｇａｓ Ｏｎｌｙ Ｍｏｄｅ）のいずれか一つの状態で駆動できる。ただし、燃料分配モード（ＦＳＭ）でも運転できるＤＦエンジンが設置された船舶の電力管理システム（ＰＭＳ）は、船舶に設置された複数のエンジンすべてが燃料分配モード（ＦＳＭ）である燃料分配単独モード（Ｆｕｅｌ Ｓｈａｒｉｎｇ Ｏｎｌｙ Ｍｏｄｅ）；船舶に設置された複数のエンジンのうち、一部は燃料分配モード（ＦＳＭ）であり、その他は燃料油モード（ＦＯ Ｍｏｄｅ）である混合モード；船舶に設置された複数のエンジンのうち、一部は燃料分配モード（ＦＳＭ）で、その他はガスモード（Ｇａｓ Ｍｏｄｅ）である混合モード；のいずれか一つの状態で駆動できる。

燃料分配モード（ＦＳＭ）でも運転できるＤＦエンジンが設置された船舶のガス管理システム（ＧＭＳ）は、貯蔵タンクの内部圧力を測定した後、貯蔵タンクの内部圧力を基準に、ガスモードで運転されるエンジンに割り当てることができる全負荷；燃料分配モード（ＦＳＭ）で運転されるエンジンに割り当てることができる全負荷のうちガスで運転される割合；を計算する。

また、燃料分配モード（ＦＳＭ）でも運転できるＤＦエンジンが設置された船舶のガス管理システム（ＧＭＳ）は、貯蔵タンクの内部圧力を基準に計算した、ガスモードのエンジンに割り当てることができる全負荷；燃料分配モード（ＦＳＭ）のエンジンに割り当てることができる全負荷のうち、ガスで運転される割合；に関する情報を使用者に提供すると同時に、貯蔵タンクの内部圧力が低下した場合にはガスモードの運転中のエンジンを燃料油モードまたは燃料分配モードに強制的に転換させ、貯蔵タンクの内部圧力が上昇する場合には剰余気化ガスをガス燃焼装置（ＧＣＵ；Ｇａｓ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）に送って燃焼、または外部に排出（Ｖｅｎｔｉｎｇ）させる。

したがって、燃料分配モード（ＦＳＭ）でも運転できるＤＦエンジンが設置された船舶のガス管理システム（ＧＭＳ）は、従来のＤＦエンジンが設置された船舶のガス管理システム（ＧＭＳ）と同様に、貯蔵タンク内の圧力を一定水準に維持する役割をする。

また、燃料分配モード（ＦＳＭ）でも運転できるＤＦエンジンが設置された船舶の総合自動化システム（ＩＡＳ）が、ガス管理システム（ＧＭＳ）が貯蔵タンクの内部圧力を基準に計算したガスモードのエンジンと燃料分配モードのエンジンに割り当てることができる全負荷に関する情報に基づいて、各エンジンの負荷を自動的に割り当てる特別な機能を有する場合、従来のＤＦエンジンが設置された船舶と同様に、貯蔵タンクの内部の気化ガス圧力が高いときにエンジンの負荷が大きくなって船の速度は速くなり、貯蔵タンクの内部の気化ガス圧力が低いときにエンジンの負荷が小さくなって船の速度は遅くなる。

ただし、燃料分配モード（ＦＳＭ）でも運転できるＤＦエンジンが設置された船舶のガス管理システム（ＧＭＳ）は、燃料分配単独モード（Ｆｕｅｌ Ｓｈａｒｉｎｇ Ｏｎｌｙ Ｍｏｄｅ）、燃料分配モード（ＦＳＭ）と燃料油モード（ＦＯ Ｍｏｄｅ）の混合モード、燃料分配モード（ＦＳＭ）とガスモード（Ｇａｓ Ｍｏｄｅ）の混合モードのいずれか一つの状態でも駆動できる電力管理システム（ＰＭＳ）と連携されるため、下記の方式でも運用できる。

電力管理システム（ＰＭＳｃ）が燃料分配単独モード（Ｆｕｅｌ Ｓｈａｒｉｎｇ Ｏｎｌｙ Ｍｏｄｅ）である場合、（イ）測定した貯蔵タンクの内部の気化ガス圧力に応じて燃料として使用可能であると期待される気化ガス量を決定し、決定された量の気化ガスを使用して燃料分配モードのエンジンを運転した時に得られる最大負荷（以下、「気化ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」という。）を計算する。

（ロ）（イ）で計算した「気化ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」を「全体エンジン台数」に分けて、「各々のエンジンに割り当てられる気化ガスによる負荷」を計算する。

（ハ）（ロ）で計算した「各々のエンジンに割り当てられる気化ガスによる負荷」を考慮して各エンジンで使用する燃料の天然ガスと燃料油の割合を決定する（一例として、天然ガス：燃料油＝７：３）。

（ニ）（ハ）で決定された割合に応じて燃料油と貯蔵タンクの内部の気化ガスが燃料として使用されるように各エンジンを運転する。

（ホ）各エンジンの運転中に貯蔵タンク内の気化ガス圧力が変更された場合、変更された圧力に応じて（イ）ないし（ニ）のプロセスを繰り返す。

電力管理システム（ＰＭＳ）が燃料分配モード（ＦＳＭ）と燃料油モード（ＦＯ Ｍｏｄｅ）の混合モードである場合、（イ）測定した貯蔵タンクの内部の気化ガス圧力に応じて燃料として使用可能であると期待される気化ガス量を決定し、決定された量の気化ガスを使用して燃料分配モードのエンジンを運転した時に得られる最大負荷（以下、「気化ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」という。）を計算する。

（ロ）（イ）で計算した「気化ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」を「燃料分配モードのエンジン台数」に分け、「各々の燃料分配モードのエンジンに割り当てられる気化ガスによる負荷」を計算する。

（ハ）（ロ）で計算した「各々の燃料分配モードのエンジンに割り当てられる気化ガスによる負荷」を考慮して各燃料分配モードのエンジンで使用する燃料の天然ガスと燃料油の割合を決定する（一例として、天然ガス：燃料油＝７：３）。

（ニ）船舶に必要なエンジンの出力のうち、燃料分配モードのエンジンに割り当てられる負荷を除いた残りは、燃料油モードのエンジンに負担させる。

（ホ）「（ハ）で決定された燃料分配モードのエンジンにおける天然ガスと燃料油の割合」と「（ニ）で決定された燃料油モードのエンジンが負担する負荷」に応じて燃料油と貯蔵タンクの内部の気化ガスが燃料として使用されるように各エンジンを運転する。

（ヘ）各エンジンの運転中に貯蔵タンク内の気化ガス圧力が変更された場合、変更された圧力に応じて（イ）ないし（ホ）のプロセスを繰り返す。

電力管理システム（ＰＭＳ）が燃料分配モード（ＦＳＭ）とガスモード（Ｇａｓ Ｍｏｄｅ）の混合モードである場合、（イ）測定した貯蔵タンクの内部の気化ガス圧力に応じて燃料として使用可能であると期待される気化ガス量を決定し、決定された量の気化ガスを使用して燃料分配モードのエンジンとガスモードのエンジンを運転した時に得られる最大負荷（以下、「気化ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」という。）を計算する。

（ロ）（イ）で計算した「気化ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」を、優先的にガスモードのエンジンに各々分配する。燃料油よりガスの費用が安いため、ガスモードのエンジンに優先的に負荷を分配した方が良い。

（ハ）「気化ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」のうち、（ロ）でガスモードのエンジンに分配した残った負荷を「燃料分配モードのエンジン台数」に分け、「各々の燃料分配モードのエンジンに割り当てられる気化ガスによる負荷」を計算する。

（ニ）（ハ）で計算した「各々の燃料分配モードのエンジンに割り当てられる気化ガスによる負荷」を考慮して、各燃料分配モードのエンジンで使用する燃料の天然ガスと燃料油の割合を決定する（一例として、天然ガス：燃料油＝７：３）。

（ホ）「（ロ）で決定されたガスモードのエンジンが負担する負荷」と「（ニ）で決定された燃料分配モードのエンジンにおける天然ガスと燃料油の割合」に応じて燃料油と貯蔵タンクの内部の気化ガスが燃料として使用されるように、各エンジンを運転する。

（ヘ）の各エンジンの運転中に貯蔵タンク内の気化ガス圧力が変更された場合、変更された圧力に応じて（イ）ないし（ホ）のプロセスを繰り返す。

（ト）貯蔵タンクの内部の気化ガス量が減った場合、船舶に必要なエンジン出力に対応するため、燃料分配モードのエンジンの燃料油の割合を高める。もし、一定水準以上に燃料油が必要となったら、ガスモードのエンジンの一部または全部を燃料分配モードに転換する。

燃料分配モード（ＦＳＭ）でも運転できるＤＦエンジンは、船舶を運転する使用者が手動で運転することもできる。燃料分配モード（ＦＳＭ）で運転できるＤＦエンジンを手動で運転する場合、貯蔵タンクの内部の気化ガスがエンジンの駆動に十分な場合は、電力管理システム（ＰＭＳ）とガス管理システム（ＧＭＳ）で許容される気化ガスの範囲内で、最適の効率を発揮できるポイント（Ｐｏｉｎｔ）を使用者が直接判断しなければならない。また、貯蔵タンクの内部の気化ガスがエンジンの駆動に足りなかった場合には、貯蔵タンク内の液化天然ガスを強制的に気化させる運転方式を維持する範囲内で、最適の効率を発揮できるポイント（Ｐｏｉｎｔ）を使用者が直接判断しなければならない。

前記実施例は、燃料分配モード（ＦＳＭ）でも運転できるＤＦエンジンを使用者が手動で運転する場合、最適の効率を発揮できるポイント（Ｐｏｉｎｔ）の提示に役立つ。

図１は、燃料分配モード（ＦＳＭ）のエンジンの負荷のうちガスを燃料として使用する割合を、エンジンの負荷に応じて示したグラフである。図１において、横軸は「エンジンの負荷」を％で表した値であり、縦軸は燃料分配モード（ＦＳＭ）のエンジンの負荷のうち「ガスを燃料として使用する割合」を％で表した値である。また、図１において、Ａは「ガスを燃料として使用する割合の最大値」をエンジンの負荷に応じて示したグラフであり、Ｂは「ガスを燃料として使用する割合の最小値」をエンジンの負荷に応じて示したグラフであり、Ｃはエンジンの最小負荷を示したグラフであり、Ｄはエンジンの最大負荷を示したグラフである。

図１を参照すると、エンジンの負荷が高すぎる（約８５％以上）または低すぎる（約１５％以下）と、エンジンを燃料分配モード（ＦＳＭ）で運転することができない。エンジンの負荷が高すぎる又は低すぎると、エンジンにガスを注入する際にシリンダ間の燃焼爆発圧力のバランスを合わせるのが困難であるため、燃料分配モード（ＦＳＭ）で運転できるエンジン負荷の範囲を制限する。

また、エンジンの負荷のうち「ガスを燃料として使用する割合」も約１５％以上、８５％以下に制限される。すなわち、エンジンの負荷に応じて「ガスを燃料として使用する割合」の範囲が制限され、一例として、ガス５％の割合で燃料分配モード（ＦＳＭ）のエンジンの運転はできない。

図１では、エンジンの負荷が大きくなるほど「ガスを燃料として使用する割合の最大値」はだんだん増加し、エンジンの負荷が大きくなるほど「ガスを燃料として使用する割合の最小値」はだんだん減少する傾向を示し、これはエンジンの負荷が大きくなるほど使用できるガスの割合の範囲が広がることを表す。

燃料分配モード（ＦＳＭ）は、捨てられる気化ガスを最小化できるという利点もあるが、ガスと燃料油の二つの異なる燃料が一緒に燃焼するため、空燃比（Ａｉｒ Ｆｕｅｌ Ｒａｔｉｏ）の細かい調節が必要であり、空燃比の調節ができなかった場合にはガスが不完全燃焼して、排気ガスに不燃焼ガスが含まれて排出され得るという短所がある。また、空燃比制御の困難によりガスの不燃焼が多く発生すると、エンジン内部の部品に与えられるストレスはさらに大きくなる。すなわち、燃料分配モード（ＦＳＭ）を使用する場合には、エンジンを燃料油のみで駆動するときよりエンジンが損傷する危険性が大きくなる。

また、ガスのみでエンジンを駆動するときには、窒素酸化物の排出が少なく、ＩＭＯの排出規制を満足することができるが、燃料分配モード（ＦＳＭ）で燃料油をエンジンに注入すると窒素酸化物の排出が急増してＩＭＯの排出規制を満足することが困難になり、燃料分配モード（ＦＳＭ）では液体燃料である燃料油を燃焼するためガスのみでエンジンを駆動するときに比べて硫黄酸化物も多く排出される。

したがって、電力管理システム（ＰＭＳ）が燃料分配モード（ＦＳＭ）とガスモード（Ｇａｓ Ｍｏｄｅ）の混合モードである場合、ガスモードのエンジン台数を最大にして、燃料分配モード（ＦＳＭ）のエンジン台数を最小にすると、エンジンの損傷を防止し、窒素酸化物と硫黄酸化物の排出を減らすことができる。

また、船舶に設置された複数のエンジンのうち、個々のエンジンの負荷を最大にして駆動するエンジン台数を最小にすると、駆動しない状態のエンジン台数が増加するため全体的にエンジンの寿命が延長される効果がある。

電力管理システム（ＰＭＳ）が燃料分配モード（ＦＳＭ）とガスモード（Ｇａｓ Ｍｏｄｅ）の混合モードである場合、ガスモードのエンジン台数を最大にして、燃料分配モード（ＦＳＭ）のエンジン台数を最小にして、個々のエンジンの負荷を最大にする具体的な方法の一実施例を以下で説明する。

（イ）貯蔵タンクの内部の気化ガス圧力に応じて期待される「ガスを燃料として使用するエンジンの全負荷」を計算する。「ガスを燃料として使用するエンジンの全負荷」は、ガスモードのエンジンの全負荷だけでなく、燃料分配モードのエンジンのガスの割合に応じた負荷も含まれる。

（ロ）船舶が必要とするエンジンの出力から（イ）で計算した「ガスを燃料として使用するエンジンの全負荷」を引いて、「燃料油を燃料として使用するエンジンの全負荷」を計算する。もし、船舶が必要とするエンジンの出力が（イ）で計算した「ガスを燃料として使用するエンジンの全負荷」より小さい場合、電力管理システム（ＰＭＳ）を燃料分配モード（ＦＳＭ）とガスモード（Ｇａｓ Ｍｏｄｅ）との混合モードで動作することよりガス単独モード（Ｇａｓ Ｏｎｌｙ Ｍｏｄｅ）で運営し、残った気化ガスはガス燃焼装置（ＧＣＵ）に送って燃焼または外部に排出（Ｖｅｎｔｉｎｇ）することが好ましい。

（ハ）船舶が必要とするエンジン出力と各エンジンの最大出力を考慮して、船舶に設置された複数のエンジンのうち何台のエンジンを駆動するかを決定する。このとき、各エンジンを最大に駆動して稼動エンジン台数（以下、「稼働エンジン台数」という。）を最小にする。

（ニ）（イ）で計算した「ガスを燃料として使用するエンジンの全負荷」を（ハ）で計算した「稼働エンジン台数」に分けて、各エンジンに供給される「ガスを燃料として使用するエンジンの負荷」を決定する。可能であれば、ガスモードのエンジンと燃料分配モードのエンジンにおいてすべての「ガスを燃料として使用するエンジンの負荷」を同一にすることが良いが、すべてのエンジンにおいて「ガスを燃料として使用するエンジンの負荷」が必ずしも同一である場合に限定されることではない。しかし、ガスモードのエンジンの各負荷が互いに同一であり、燃料分配モードの各エンジンの負荷は互いに同一であることが好ましい（一例として、燃料分配モード：ガスモード：ガスモード＝５０００：５５００：５５００）。

（ホ）エンジンの最大負荷を考慮して、（ロ）で計算した「燃料油を燃料として使用するエンジンの全負荷」を何台のエンジンに分けて負担させるかを決定する。本発明の電源管理システム（ＰＭＳ）は、燃料分配モード（ＦＳＭ）とガスモード（Ｇａｓ Ｍｏｄｅ）との混合モードであるため、燃料分配モード（ＦＳＭ）のエンジンのみ燃料油を使用し、その結果、「燃料油を燃料として使用するエンジンの全負荷」を分けて負担するエンジンが燃料分配モードのエンジンになる。

図２は、船舶が必要とする全エンジン出力が２４０００ｋＷである場合、従来の船舶用エンジンの運転方法を示したグラフである。図３は、船舶が必要とする全エンジン出力が２４０００ｋＷである場合、本発明の一実施例に係る船舶用エンジンの運転方法を示したグラフである。図２と図３を参照して、本実施例の船舶用エンジンの運転方法を従来の場合に比較して、以下で説明する。

船舶に４台のエンジンが設置された場合、従来の船舶用エンジンの運転方法は、４台のエンジンのうち３台のエンジンのすべてが燃料分配モードで駆動し、残りの１つのエンジンは停止状態で運用された。したがって、各エンジンは、燃料油を燃料として使用するエンジンの負荷：天然ガスを燃料として使用するエンジンの負荷＝１０００ｋＷ：７０００ｋＷの比例式を満足する。

一方、本実施例の船舶用エンジンの運転方法は、船舶に４台のエンジンが設置された場合、駆動する３台のエンジンのうち一台はガスモードで駆動して７０００ｋＷの負荷を負担し、残りの２台のエンジンのみ燃料分配モードで駆動する。したがって、燃料分配モードの各エンジンは、燃料油を燃料として使用するエンジンの負荷：天然ガスを燃料として使用するエンジンの負荷＝１５００ｋＷ：７０００ｋＷの比例式を満足する。

すなわち、本実施例の船舶用エンジンの運転方法によれば、従来の船舶用エンジンの運転方法に比べて、燃料分配モードのエンジンが３台から２台に減少する。

図４は、船舶が必要とする全エンジン出力が２００００ｋＷである場合、従来の船舶用エンジンの運転方法を示したグラフである。図５は、船舶が必要とする全エンジン出力が２００００ｋＷである場合、本発明の一実施例に係る船舶用エンジンの運転方法を示したグラフである。図４と図５を参照して、本実施例の船舶用エンジンの運転方法を従来の場合に比較して、以下で説明する。

船舶に４台のエンジンが設置された場合、従来の船舶用エンジンの運転方法は、４台のエンジンがすべて燃料分配モードで駆動した。したがって、各エンジンは、燃料油を燃料として使用するエンジンの負荷：天然ガスを燃料として使用するエンジンの負荷＝１０００ｋＷ：４０００ｋＷの比例式を満足する。

一方、本実施例の船舶用エンジンの運転方法は、船舶に４台のエンジンが設置された場合、４台のエンジンがすべて駆動するのではなく、３台のエンジンのみ駆動し、駆動する３台のエンジンのうち２台のエンジンはガスモードで駆動し、各々５５００ｋＷを負担し、残りの一台のエンジンのみ燃料分配モードで駆動する。したがって、燃料分配モードのエンジンは、燃料油を燃料として使用するエンジンの負荷：天然ガスを燃料として使用するエンジンの負荷＝４０００ｋＷ：５０００ｋＷの比例式を満足する。

船舶が必要とする全エンジン出力が２００００ｋＷである場合、本発明の一実施例に係る船舶用エンジンの運転方法を、前記「個々のエンジンの負荷を最大にする具体的な方法の一実施例」と図５を参照して詳しく説明する。

個々のエンジンの負荷を最大にする具体的な方法の一実施例の（ハ）のように、船舶が必要とする全エンジン出力の２００００ｋＷをエンジンの最大出力で決定した９０００ｋＷに分け、３台のエンジンだけでも船舶が必要とする全エンジン出力を負担することができる（∵９０００ｋＷ×３＞２００００ｋＷ）。したがって、従来の船舶用エンジンの運転方法で４台のエンジンすべてを使用することと異なり、本実施例の船舶用エンジンの運転方法では、３台のエンジンを使用するように決定した。本実施例の船舶用エンジンの運転方法によれば、個々のエンジンの負荷を最大にして駆動するエンジン台数を最小にすることで、エンジンの全体寿命が延長されることを確認した。

また、個々のエンジンの負荷を最大にする具体的な方法の一実施例の（ニ）のように、「ガスを燃料として使用するエンジンの全負荷」である１６０００ｋＷを「稼働エンジン台数」である３に分けると、各エンジンに約５０００ｋＷ～５５００ｋＷの負荷を負担させることが適切である。したがって、ガスモードのエンジンの各負荷を同一にするため、各ガスモードのエンジンの負荷を５５００ｋＷに決定した。

エンジンの最大負荷は９０００ｋＷであるため、残りの一台の燃料分配モードのエンジンに、残った「ガスを燃料として使用するエンジンの負荷」を割り当てても、燃料油を燃料として使用するエンジンの負荷：天然ガスを燃料として使用するエンジンの負荷＝４０００ｋＷ：５０００ｋＷの比例式を満足して、問題がない。本実施例の船舶用エンジンの運転方法によれば、ガスモードで運転するエンジンの台数を最大にし、燃料分配モードで運転するエンジンの台数を最小にし、燃料分配モードにおける不安定性を最小化し、エンジンの燃焼時に発生する窒素酸化物と硫黄酸化物の排出を最小化することが可能であることを確認した。

本発明は、前記実施例に限定されず、本発明の技術的要旨を超えない範囲内で様々な変更または変形実施が可能であることは、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自明である。

Claims (14)

1. ガスを燃料として使用して駆動するガスモード；燃料油を燃料として使用して駆動する燃料油モード；及びガスと燃料油とを同時に燃料として使用して駆動する燃料分配モード；のいずれか１つのモードで運転される複数のエンジンを備えた船舶のエンジンの運転方法において、船舶に設置された液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガスのうち燃料として使用可能であると期待される蒸発ガス量に応じて、
   前記複数のエンジンのうち、運転しているエンジンのすべてをガスモード、燃料油モード及び燃料分配モードのいずれかの１つのモードで運転する単独モード；
   前記複数のエンジンのうち、運転しているエンジンの一部をガスモードで運転して、その他を燃料油モードで運転する第１混合モード；
   前記複数のエンジンのうち、運転しているエンジンの一部をガスモードで運転して、その他を燃料分配モードで運転する第２混合モード；及び
   前記複数のエンジンのうち、運転しているエンジンの一部を燃料分配モードで運転して、その他を燃料油モードで運転する第３混合モード；のいずれか１つのモードで運転し、
   前記複数のエンジンの個々のエンジンの負荷を最大にして、駆動するエンジン台数が最小になるように構成し、
   前記液化ガス貯蔵タンクの内部圧力を測定し、
   測定した前記液化ガス貯蔵タンクの内部圧力を基準に、ガスモードのエンジンに割り当てることができる全負荷；または、燃料分配モードのエンジンに割り当てることができる全負荷のうちガスで運転される割合；を計算し、
   ガスモードのエンジン台数を最大にして、燃料分配モードのエンジン台数を最小にすることを特徴とする、船舶用エンジンの運転方法。
2. 前記エンジンは、
   燃料分配モードに転換するステップ；
   燃料分配モードで燃焼するガスの割合を決定するステップ；
   燃料分配モードで消費したガス量を計算するステップ；及び
   燃料分配モードにおける前記エンジンの状態をフィードバックするステップ；を含むプロセスを介して燃料分配モードで運転され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。
3. 前記液化ガス貯蔵タンクの内部圧力が低下した場合には、ガスモードで運転されるエンジンを燃料油モードまたは燃料分配モードに強制転換させ、
   前記液化ガス貯蔵タンクの内部圧力が上昇した場合には、余剰蒸発ガスをガス燃焼装置に送って燃焼、または外部に排出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。
4. 前記液化ガス貯蔵タンクの内部圧力を基準に計算した、ガスモードのエンジン及び燃料分配モードのエンジンに割り当てることができる全負荷に関する情報に基づいて、各エンジンの負荷を自動的に割り当て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。
5. 前記複数のエンジンのすべてを燃料分配モードで運転する単独モードで運用する場合に、
   （イ）測定した前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガス圧力に応じて燃料として使用可能であると期待される蒸発ガス量を決定し、決定された量の蒸発ガスを使用して燃料分配モードのエンジンを運転した時に得られる最大負荷（以下、「蒸発ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」という。）を計算するステップ；
   （ロ）（イ）で計算した「蒸発ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」を「全体エンジン台数」に分けて、「各々のエンジンに割り当てられる蒸発ガスによる負荷」を計算するステップ；
   （ハ）（ロ）で計算した「各々のエンジンに割り当てられる蒸発ガスによる負荷」を考慮して、前記各エンジンで使用する燃料におけるガス及び燃料油の割合を決定するステップ；
   （ニ）（ハ）で決定された割合に応じて燃料油及び前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガスが燃料として使用されるように前記各エンジンを運転するステップ；
   （ホ）前記各エンジンの運転中に前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガス圧力が変更された場合、変更された圧力に応じて（イ）～（ニ）のステップを繰り返すステップ；を含むことを特徴とする、請求項１に記載の船舶用エンジンの運転方法。
6. 前記複数のエンジンの一部をガスモードで運転して、その他を燃料分配モードで運転する第２混合モードで運用する場合に、
   （イ）測定した前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガス圧力に応じて燃料として使用可能であると期待される蒸発ガス量を決定し、決定された量の蒸発ガスを使用して、燃料分配モードのエンジン及びガスモードのエンジンを運転したときに得られる最大負荷（以下、「蒸発ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」という。）を計算するステップ；
   （ロ）（イ）で計算した「蒸発ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」を優先的に前記ガスモードのエンジンに各々分配するステップ；
   （ハ）「蒸発ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」のうち、（ロ）で前記ガスモードのエンジンに分配して残った負荷を「燃料分配モードのエンジン台数」に分け、「各々の燃料分配モードのエンジンに割り当てられる蒸発ガスによる負荷」を計算するステップ；
   （ニ）（ハ）で計算した「各々の燃料分配モードのエンジンに割り当てられる蒸発ガスによる負荷」を考慮して、前記各燃料分配モードのエンジンで使用する燃料のガス及び燃料油の割合を決定するステップ；
   （ホ）「（ロ）で決定された前記ガスモードのエンジンが負担する負荷」と「（ニ）で決定された燃料分配モードのエンジンにおけるガス及び燃料油の割合」に応じて燃料油及び前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガスを燃料として使用するように前記各エンジンを運転するステップ；
   （ヘ）前記各エンジンの運転中に前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガス圧力が変更された場合、変更された圧力に応じて（イ）～（ホ）のステップを繰り返すステップ；
   （ト）前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガスの量が減る場合には、前記燃料分配モードのエンジンの燃料油の割合を高めて、一定水準以上に燃料油が必要になったら前記ガスモードのエンジンの一部または全部を燃料分配モードに転換するステップ；を含むことを特徴とする、請求項１に記載の船舶用エンジンの運転方法。
7. 前記複数のエンジンの一部を燃料分配モードで運転して、その他を燃料油モードで運転する第３混合モードで運用する場合に、
   （イ）測定した前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガス圧力に応じて燃料として使用可能であると期待される蒸発ガス量を決定し、決定された量の蒸発ガスを使用して燃料分配モードのエンジンを運転した時に得られる最大負荷（以下、「蒸発ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」という。）を計算するステップ；
   （ロ）（イ）で計算した「蒸発ガスによって生成可能な最大エンジン負荷」を「燃料分配モードのエンジン台数」に分け、「各々の燃料分配モードのエンジンに割り当てられる蒸発ガスによる負荷」を計算するステップ；
   （ハ）（ロ）で計算した「各々の燃料分配モードのエンジンに割り当てられる蒸発ガスによる負荷」を考慮して、前記各燃料分配モードのエンジンで使用する燃料のガス及び燃料油の割合を決定するステップ；
   （ニ）前記船舶に必要なエンジンの出力のうち前記燃料分配モードのエンジンに割り当てられる負荷を除いた残りを燃料油モードのエンジンに負担させるステップ；
   （ホ）「（ハ）で決定された燃料分配モードのエンジンにおけるガス及び燃料油の割合」と「（ニ）で決定された燃料油モードのエンジンが負担する負荷」に応じて燃料油及び前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガスを燃料として使用するように前記各エンジンを運転するステップ；
   （ヘ）前記各エンジンの運転中に前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガス圧力が変更された場合、変更された圧力に応じて（イ）～（ホ）のステップを繰り返すステップ；を含むことを特徴とする、請求項１に記載の船舶用エンジンの運転方法。
8. 前記エンジンは、前記船舶を運転する使用者によって手動で運転され、
   前記船舶に設置された液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガスが前記エンジンの駆動に十分な場合には、許容される蒸発ガスの範囲内で、最適効率を発揮できるポイントを使用者が直接判断し、
   前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガスが前記エンジンの駆動に不十分な場合には、前記液化ガス貯蔵タンクの内部の液化ガスを強制的に気化させる運転方式を維持する範囲内で、最適効率を発揮できるポイントを使用者が直接判断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。
9. 前記エンジンを燃料分配モードで運転する場合に、
   前記エンジンの負荷は、前記エンジンの全負荷の１５％以上８５％以下の範囲で決定され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。
10. 前記エンジンを燃料分配モードで運転する場合に、
    前記エンジンの負荷のうちガスを燃料として使用する割合は、前記エンジンの負荷の１５％以上８５％以下の範囲で決定され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。
11. 前記エンジンを燃料分配モードで運転する場合に、
    前記エンジンの負荷が大きくなるほど、前記エンジンの負荷のうちガスを燃料として使用する割合の最大値は増加して、
    前記エンジンの負荷が大きくなるほど、前記エンジンの負荷のうちガスを燃料として使用する割合の最小値は減少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。
12. （イ）前記液化ガス貯蔵タンクの内部の蒸発ガス圧力に応じて期待される「ガスを燃料
    として使用するエンジンの全負荷」を計算するステップ；
    （ロ）前記船舶が必要とするエンジンの出力から（イ）で計算した「ガスを燃料として
    使用するエンジンの全負荷」を引いて「燃料油を燃料として使用するエンジンの全負荷」
    を計算するステップ；
    （ハ）前記船舶が必要とするエンジンの出力と前記各エンジンの最大出力を考慮して、前記船舶に設置された複数のエンジンのうち何台のエンジンを駆動するか（以下、「稼働エンジン台数」という。）を決定するステップ；
    （ニ）（イ）で計算した「ガスを燃料として使用するエンジンの全負荷」を（ハ）で計算した「稼働エンジン台数」に分けて、前記各エンジンに供給される「ガスを燃料として使用するエンジンの負荷」を決定するステップ；
    （ホ）前記エンジンの最大負荷を考慮して、（ロ）で計算した「燃料油を燃料として使用するエンジンの全負荷」を何台のエンジンが分けて負担させるかを決定するステップ；を含むことを特徴とする、請求項１に記載の船舶用エンジンの運転方法。
13. ガスモードのエンジン及び燃料分配モードのエンジンにおいて、すべての「ガスを燃料として使用するエンジンの負荷」が同一であることを特徴とする、請求項１２に記載の船舶用エンジンの運転方法。
14. ガスモードのエンジンの各負荷が互いに同一であり、
    燃料分配モードの各エンジンの負荷が互いに同一であることを特徴とする、請求項１２に記載の船舶用エンジンの運転方法。

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