JP7500852B1 - メタノール燃料船 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンクの容積を確保しつつ船体重量の軽減を図ることができる、メタノール燃料船を提供する。【解決手段】メタノール燃料船１は、船体隔壁（バルクヘッド１７）と所定の隙間を形成するように配置された一対の隔壁鋼板２と、船体側壁１８と所定の隙間を形成するように配置された一対の側壁鋼板３と、船体の縦通構造（トップサイド１２ａ、ホッパー１２ｂ、二重底１２ｃ等）の一部を前後に区画する区画鋼板４と、上甲板１１と所定の隙間を形成するように配置された頂部鋼板５と、を備え、メタノール燃料船１は、隔壁鋼板２、側壁鋼板３及び縦通構造（ここでは、トップサイド１２ａ、ホッパー１２ｂ、二重底１２ｃ）により形成される内部空間を燃料タンク２０として使用する。【選択図】図１

Description

本発明は、メタノール燃料で推進可能な船体を備えたメタノール燃料船に関する。

近年、環境保全の観点から環境を汚染する物質や廃棄物の排出を低減するゼロエミッションが提言されている。例えば、国際海運のゼロエミッションに向けたロードマップには、カーボンリサイクル燃料（メタン、メタノール、ジメチルエーテル等）の利用が検討されている。

カーボンリサイクル燃料とは、カーボンリサイクル技術（ＣＯ_２ を分離・回収して再利用する技術）によって人工的に製造される燃料である。カーボンリサイクル燃料は燃焼時にＣＯ_２ を発生するが、カーボンリサイクル技術を利用することにより大気中へのＣＯ_２ の排出を抑制することができる。

例えば、特許文献１には、メタノールを燃料として運転可能な内燃機関を機関室の内部に配置し、メタノール燃料タンクと、メタノール供給システムと、バルブユニットを上甲板上に配置し、メタノールドレンタンクを機関室の外部に備えると共に、メタノール供給システムからバルブユニットへ供給する第２配管と、バルブユニットから内燃機関へメタノールを供給する第３配管と、内燃機関からメタノールドレンタンクへメタノールドレンを排出する第４配管において、機関室の内部に配置される配管部分を二重管にして構成することが開示されている。

特開２０１５－２２１６４５号公報

特許文献１に記載されたように、上甲板上にメタノール燃料タンクを配置した場合、メタノールの燃料体積（熱量あたりの体積）は重油の約２．４倍であることから十分なタンク容積を確保することが困難である。また、上甲板下にメタノール燃料タンクを配置した場合、メタノール燃料タンクの周囲にコファダム（保護区画）が必要であり追加部材によって船体重量が増加しやすいという問題もある。

本発明はかかる問題点に鑑み創案されたものであり、燃料タンクの容積を確保しつつ船体重量の軽減を図ることができる、メタノール燃料船を提供することを目的とする。

本発明によれば、メタノール燃料で推進可能な船体を備えたメタノール燃料船において、船体隔壁と所定の隙間を形成するように配置された一対の隔壁鋼板と、船体側壁と所定の隙間を形成するように配置された一対の側壁鋼板と、前記船体の縦通構造の一部を前後に区画する区画鋼板と、を備え、前記隔壁鋼板、前記側壁鋼板及び前記縦通構造により形成される内部空間を燃料タンクとして使用し、前記隔壁鋼板は、前記燃料タンクと前記船体隔壁との間にコファダムを形成する鋼板であり、前記側壁鋼板は、前記燃料タンクと前記船体側壁との間にコファダムを形成する鋼板であり、前記区画鋼板は、前記縦通構造の内部空間を前後方向に仕切ることによりコファダムを形成する鋼板である、ことを特徴とするメタノール燃料船が提供される。

前記縦通構造は、カーゴホールドのホッパー、カーゴホールドのトップサイド、二重底又はダブルハルの二重壁構造であってもよい。

前記メタノール燃料船は、上甲板と所定の隙間を形成するように配置された頂部鋼板を備えていてもよい。

前記メタノール燃料船は、前記燃料タンクの下方に位置する前記ホッパー、前記二重底又は前記二重壁構造の部分を前記燃料タンクとして利用するように構成してもよい。

前記燃料タンクは、船体中央又は機関室前に配置されていてもよい。

前記メタノール燃料船は、前記燃料タンクの直上の上甲板上に設置されたコファダム又は燃料供給装置室を備えていてもよい。

前記メタノール燃料船は、前記燃料タンク及び前記コファダムの直上の上甲板上に配置された燃料供給装置室を備え、前記燃料タンクから主機関にメタノール燃料を供給する燃料供給配管は、前記燃料供給装置室及び前記コファダムを経由するように構成されていてもよい。

前記メタノール燃料船は、ばら積み貨物船であってもよい。

上述した本発明に係るメタノール燃料船によれば、隔壁鋼板及び側壁鋼板を配置して船体構造の一部を燃料タンクとして利用するとともに船体構造の一部（縦通構造）をコファダムとして利用するようにしたことにより、燃料タンクの容積を確保しつつ船体重量の軽減を図ることができる。

本発明の第一実施形態に係るメタノール燃料船を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は上甲板平面図、である。 図１に示したメタノール燃料船の横断面図であり、（Ａ）はカーゴホールド部、（Ｂ）は燃料タンク部、を示している。 燃料タンクの変形例を示す図であり、（Ａ）は第一変形例、（Ｂ）は第二変形例、（Ｃ）は第三変形例、を示している。 本発明の第二実施形態に係るメタノール燃料船の横断面図であり、（Ａ）はカーゴホールド部、（Ｂ）は燃料タンク部、を示している。 本発明の第三実施形態に係るメタノール燃料船を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は上甲板平面図、である。 図５に示したメタノール燃料船の横断面図であり、（Ａ）はカーゴホールド部、（Ｂ）は燃料タンク部、（Ｃ）は変形例、を示している。 本発明の第四実施形態に係るメタノール燃料船を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は上甲板平面図、である。 図７に示したメタノール燃料船の横断面図であり、（Ａ）はカーゴホールド部、（Ｂ）は燃料タンク部、を示している。 第四実施形態に係るメタノール燃料船の変形例を示す概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について図１～図９を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係るメタノール燃料船を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は上甲板平面図、である。図２は、図１に示したメタノール燃料船の横断面図であり、（Ａ）はカーゴホールド部、（Ｂ）は燃料タンク部、を示している。

メタノール燃料船１は、メタノール燃料で推進可能な船体を備え、船体隔壁（バルクヘッド１７）と所定の隙間を形成するように配置された一対の隔壁鋼板２と、船体側壁１８と所定の隙間を形成するように配置された一対の側壁鋼板３と、船体の縦通構造（トップサイド１２ａ、ホッパー１２ｂ、二重底１２ｃ等）の一部を前後に区画する区画鋼板４と、上甲板１１と所定の隙間を形成するように配置された頂部鋼板５と、を備えている。なお、本明細書において、前後方向とは船体の長手方向であって船首側を前方とし船尾側を後方とする方向を意味するものとする。

メタノール燃料は、カーボンリサイクル由来のものであってもよいし、化石原料由来のものであってもよい。メタノールは、燃料体積（熱量あたりの体積）が重油の約２．４倍であることから上甲板より下方の船体（船倉部）に収容することにより十分な容積を容易に確保することができる。なお、メタノール燃料とは、主機関の燃料であってメタノールを主成分とするものを意味する。

メタノール燃料船１は、例えば、ばら積み貨物船である。ばら積み貨物船は、一般に、上甲板１１の下方（船倉部）に貨物を収容する複数のカーゴホールド１２、船倉部の後方に配置された機関室１３、機関室１３の上方に配置された居住区１４、上甲板上に配置されたデッキクレーン１５、カーゴホールド１２の上部開口部を封鎖するハッチカバー１６等を備えている。なお、図示したばら積み貨物船の構成は単なる一例であり、これに限定されるものではない。

また、カーゴホールド１２が配置される船倉部は、前後方向に整列して配置される縦通構造を有している。本明細書において、「縦通構造」とは、船倉部の前後方向の水平方向に同じ位置に連続して配置される構造を意味し、前後の縦通構造同士が連通していてもよいし区画されていてもよい。

縦通構造は、例えば、図２（Ａ）に示したように、カーゴホールド１２の上部両側に配置されるトップサイド１２ａ、カーゴホールド１２の下部両側に配置されるホッパー１２ｂ、カーゴホールドの底部に配置される二重底１２ｃ等を含む。

トップサイド１２ａは、例えば、内部に海水を注排水可能なタンクを形成し、船体や貨物の傾きを調整する機能を有している。ホッパー１２ｂ及び二重底１２ｃは、内部に海水を注排水可能なバラストタンクを形成している。なお、ばら積み貨物船は、トップサイド１２ａやホッパー１２ｂがないものも存在している。

また、隣接するカーゴホールド１２は、船体隔壁（バルクヘッド１７）により前後に仕切られている。各カーゴホールド１２は、外板により構成される船体側壁１８、トップサイド１２ａ、ホッパー１２ｂ、二重底１２ｃにより囲まれた空間により構成される。

本実施形態に係るメタノール燃料船１は、隔壁鋼板２、側壁鋼板３及び縦通構造（ここでは、トップサイド１２ａ、ホッパー１２ｂ、二重底１２ｃ）により形成される内部空間を、メタノール燃料を収容する燃料タンク２０として使用する。また、本実施形態に係るメタノール燃料船１は、隔壁鋼板２、側壁鋼板３及び区画鋼板４は、燃料タンク２０の外周を囲うコファダム３０を形成するように構成されている。

隔壁鋼板２は、燃料タンク２０と船体隔壁（バルクヘッド１７）との間にコファダム３０を形成するように、船体側壁１８及び縦通構造（ここでは、トップサイド１２ａ、ホッパー１２ｂ及び二重底１２ｃ）の内面に溶接された鋼板である。隔壁鋼板２は、燃料タンク２０の前面を構成する鋼板と、燃料タンク２０の後面を構成する鋼板と、を含む。

側壁鋼板３は、燃料タンク２０と船体側壁１８との間にコファダム３０を形成するように、隔壁鋼板２及び縦通構造（ここでは、トップサイド１２ａ及びホッパー１２ｂ）の内面に溶接された鋼板である。側壁鋼板３は、燃料タンク２０の左側面を構成する鋼板と、燃料タンク２０の右側面を構成する鋼板と、を含む。

区画鋼板４は、縦通構造の内部空間を前後に仕切ることによりコファダム３０を形成する鋼板である。具体的には、区画鋼板４は、例えば、トップサイド１２ａの内部空間を前後に仕切る鋼板、ホッパー１２ｂの内部空間を前後に仕切る鋼板、二重底１２ｃを前後に仕切る鋼板であり、船体隔壁（バルクヘッド１７）と同一の鋼板により構成されていてもよい。

頂部鋼板５は、燃料タンク２０と上甲板１１との間にコファダム３０を形成するように、前後の隔壁鋼板２及び左右のトップサイド１２ａ間に溶接された鋼板である。なお、頂部鋼板５は、必要に応じて省略することができる。

第一実施形態に係るメタノール燃料船１は、船体中央に燃料タンク２０を配置したものである。燃料タンク２０は、図示したように、複数のカーゴホールド１２の間に配置される。船体中央に燃料タンク２０を配置した場合には、船体強度や曲げ応力への船体への影響を軽減することができる。

図２（Ｂ）に示したように、隔壁鋼板２、側壁鋼板３、区画鋼板４及び頂部鋼板５により形成されたコファダム３０は、それぞれの鋼板によって区画された空間を連通するように構成してもよい。かかる構成により、ガス溜まりを低減することができ、警報装置等の設備コストの軽減を図ることができる。なお、コファダム３０を連通させるには、必要に応じて鋼板に開口部を形成すればよい。

上述した本実施形態に係るメタノール燃料船１によれば、隔壁鋼板２及び側壁鋼板３を配置して船体構造の一部を燃料タンク２０として利用するとともに船体構造の一部（縦通構造）をコファダム３０として利用するようにしたことにより、燃料タンク２０の容積を確保しつつ船体重量の軽減を図ることができる。

ここで、図３は、燃料タンクの変形例を示す図であり、（Ａ）は第一変形例、（Ｂ）は第二変形例、（Ｃ）は第三変形例、を示している。図３（Ａ）に示した第一変形例は、燃料タンク２０の底部を一重底１２ｄにより構成したものである。すなわち、第一変形例は、燃料タンク２０の下方に位置する二重底１２ｃを燃料タンク２０として利用するように構成したものである。水面より下の部分ではコファダムを設ける必要がないため、二重底１２ｃを構成する内側鋼板の全部又は一部を除去することができる。なお、図示しないが、二重底１２ｃに隣接するホッパー１２ｂの下部も燃料タンクとして利用してもよい。

図３（Ｂ）に示した第二変形例は、ホッパー１２ｂを有しない船体に燃料タンク２０を形成したものである。図３（Ｃ）に示した第三変形例は、トップサイド１２ａを有しない船体に燃料タンク２０を形成したものである。船体の大きさ、貨物の種類等により、縦通構造が異なる場合であっても、隔壁鋼板２、側壁鋼板３及び区画鋼板４を配置することにより、燃料タンク２０及びコファダム３０を任意に形成することができる。

次に、本発明の第二実施形態に係るメタノール燃料船について、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を参照しつつ説明する。ここで、図４は、本発明の第二実施形態に係るメタノール燃料船の横断面図であり、（Ａ）はカーゴホールド部、（Ｂ）は燃料タンク部、を示している。なお、上述した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。

第二実施形態に係るメタノール燃料船１は、図４（Ａ）に示したように、船体がダブルハル（二重船殻構造）である場合を想定したものである。この実施形態では、図２（Ａ）に示したトップサイド１２ａ、ホッパー１２ｂ及び二重底１２ｃに相当する部分が二重壁構造１９によって構成される。すなわち、船体がダブルハル（二重船殻構造）である場合には、縦通構造は二重壁構造１９によって構成され、図４（Ｂ）に示したように、二重壁構造１９の部分が燃料タンク２０として利用される。

次に、本発明の第三実施形態に係るメタノール燃料船について、図５（Ａ）～図６（Ｃ）を参照しつつ説明する。ここで、図５は、本発明の第三実施形態に係るメタノール燃料船を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は上甲板平面図、である。図６は、図５に示したメタノール燃料船の横断面図であり、（Ａ）はカーゴホールド部、（Ｂ）は燃料タンク部、（Ｃ）は変形例、を示している。なお、上述した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。

第三実施形態に係るメタノール燃料船１は、図５（Ａ）、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）に示したように、燃料タンク２０の直上の上甲板１１上に燃料供給装置室２１を設置したものである。燃料供給装置室２１には、燃料タンク２０から機関室１３内の主機関にメタノール燃料を供給する燃料供給装置が配置される。

第三実施形態では、燃料供給装置室２１と燃料タンク２０との間にコファダムを設ける必要がないため、図６（Ｂ）に示したように、第一実施形態における頂部鋼板５を省略することができる。また、図５（Ｂ）に示したように、燃料供給装置室２１の外周は、平面視で燃料タンク２０の上部開口部よりも大きく形成することが好ましい。かかる構成により、燃料タンク２０の外周をコファダムで確実に囲うことができる。

また、図６（Ｃ）に示したように、燃料供給装置の設置に必要な空間が小さくてもよい場合には、燃料タンク２０の直上の上甲板１１上に燃料供給装置室２１及びコファダム２２を設置し、コファダム２２の上部空間に補助区画室２３を設置してもよい。補助区画室２３には、例えば、イナートガス供給装置等が配置される。

なお、図示しないが、図６（Ｂ）に示した燃料供給装置室２１の全体をコファダムとして構成してもよい。このとき、内部に燃料供給装置等を配置しないため天井高さを低くすることができる。この場合、燃料供給装置を上甲板１１上に別途設置する必要があるが、燃料タンク２０に頂部鋼板５を配置する必要がなく、燃料タンク２０の容積を拡大することができる。

次に、本発明の第四実施形態に係るメタノール燃料船について、図７（Ａ）～図９を参照しつつ説明する。ここで、図７は、本発明の第四実施形態に係るメタノール燃料船を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は上甲板平面図、である。図８は、図７に示したメタノール燃料船の横断面図であり、（Ａ）はカーゴホールド部、（Ｂ）は燃料タンク部、を示している。なお、上述した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。

第四実施形態に係るメタノール燃料船１は、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示したように、燃料タンク２０を機関室１３前に配置したものである。かかる構成により、燃料タンク２０から機関室１３内の主機関にメタノール燃料を供給する配管の長さを短くすることができる。

燃料タンク２０の前面を構成する隔壁鋼板２は、最も船尾側のカーゴホールド１２を構成する船体隔壁（バルクヘッド１７）と所定の隙間を有するように配置される。燃料タンク２０の後面を構成する隔壁鋼板２は、機関室１３を区画する前面の船体隔壁と所定の隙間を有するように配置される。

ここで、図９は、第四実施形態に係るメタノール燃料船の変形例を示す概略構成図である。図示した変形例は、燃料タンク２０を機関室１３前に配置し、燃料タンク２０と機関室１３との間に形成されたコファダム３０の直上の上甲板１１上に燃料供給装置室２１を設置したものである。

燃料供給装置室２１内には燃料供給装置８０、サービスタンク８１、燃料バルブトレイン８２等の燃料供給に必要な機器が配置される。燃料タンク２０内にはメタノール燃料を吸い出すポンプ８３が設置される。ポンプ８３から吸い出されたメタノール燃料はサービスタンク８１に一時的に貯留される。

機関室１３内にはメタノール燃料により駆動される主機関８４が設置されており、メタノール燃料は、燃料供給装置８０から燃料供給配管８５を介して主機関８４に供給される。燃料バルブトレイン８２は、燃料供給配管８５の途中に配置される。燃料バルブトレイン８２は、メタノール燃料の供給量を制御するバルブシステムである。

第四実施形態に係るメタノール燃料船１は、燃料タンク２０と機関室１３との間にコファダム３０を有し、燃料タンク２０及びコファダム３０の直上に燃料供給装置室２１を配置したことにより、燃料供給配管８５を燃料供給装置室２１からコファダム３０を経由して機関室１３内の主機関８４に敷設することができる。

機関室１３等の船員が立ち入る可能性のある区画や暴露部に燃料供給配管８５を敷設する場合には燃料供給配管８５を二重管構造（燃料供給配管８５を挿通するダクト構造を含む。）とする必要があるところ、燃料供給配管８５を燃料供給装置室２１からコファダム３０を経由させることにより、二重管構造を必要とする長さを短くすることができ、船体重量の低減を図ることができる。図示したように、本実施形態では、機関室１３内の配管敷設部分にのみ二重管構造８６が形成される。

図９に示した第四実施形態では、機関室１３前に燃料タンク２０を配置した場合について説明したが、燃料タンク２０は船体中央に配置されていてもよい。この場合も燃料供給配管８５を燃料供給装置室１２からコファダム３０を経由させることにより、二重配管構造の必要な長さを短くすることができ、船体重量の低減を図ることができる。

また、図示しないが、上述した第三実施形態及び第四実施形態（それぞれの変形例を含む。）において、メタノール燃料船１の船体が図４に示した第二実施形態のようにダブルハル（二重船殻構造）である場合には、ダブルハルの二重壁構造を燃料タンク２０として使用することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１ メタノール燃料船
２ 隔壁鋼板
３ 側壁鋼板
４ 区画鋼板
５ 頂部鋼板
１１ 上甲板
１２ カーゴホールド
１２ａ トップサイド（縦通構造）
１２ｂ ホッパー（縦通構造）
１２ｃ 二重底（縦通構造）
１２ｄ 一重底
１３ 機関室
１４ 居住区
１５ デッキクレーン
１６ ハッチカバー
１７ バルクヘッド（船体隔壁）
１８ 船体側壁
１９ 二重壁構造（縦通構造）
２０ 燃料タンク
２１ 燃料供給装置室
２２，３０ コファダム
２３ 補助区画室
８０ 燃料供給装置
８１ サービスタンク
８２ 燃料バルブトレイン
８３ ポンプ
８４ 主機関
８５ 燃料供給配管
８６ 二重管構造

Claims (8)

1. メタノール燃料で推進可能な船体を備えたメタノール燃料船において、
   船体隔壁と所定の隙間を形成するように配置された一対の隔壁鋼板と、
   船体側壁と所定の隙間を形成するように配置された一対の側壁鋼板と、
   前記船体の縦通構造の一部を前後に区画する区画鋼板と、を備え、
   前記隔壁鋼板、前記側壁鋼板及び前記縦通構造により形成される内部空間を燃料タンクとして使用し、
   前記隔壁鋼板は、前記燃料タンクと前記船体隔壁との間にコファダムを形成する鋼板であり、
   前記側壁鋼板は、前記燃料タンクと前記船体側壁との間にコファダムを形成する鋼板であり、
   前記区画鋼板は、前記縦通構造の内部空間を前後方向に仕切ることによりコファダムを形成する鋼板である、
   ことを特徴とするメタノール燃料船。
   
2. 前記縦通構造は、カーゴホールドのホッパー、カーゴホールドのトップサイド、二重底又はダブルハルの二重壁構造である、請求項１に記載のメタノール燃料船。
3. 上甲板と所定の隙間を形成するように配置された頂部鋼板を備える、請求項１に記載のメタノール燃料船。
4. 前記燃料タンクの下方に位置する前記ホッパー、前記二重底又は前記二重壁構造の部分を前記燃料タンクとして利用するように構成した、請求項２に記載のメタノール燃料船。
5. 前記燃料タンクは、船体中央又は機関室前に配置されている、請求項１に記載のメタノール燃料船。
6. 前記燃料タンクの直上の上甲板上に設置されたコファダム又は燃料供給装置室を備える、請求項１に記載のメタノール燃料船。
7. 前記燃料タンク及び前記コファダムの直上の上甲板上に配置された燃料供給装置室を備え、前記燃料タンクから主機関にカーボンリサイクル燃料を供給する燃料供給配管は、前記燃料供給装置室及び前記コファダムを経由するように構成されている、請求項１に記載のメタノール燃料船。
8. 前記メタノール燃料船は、ばら積み貨物船である、請求項１に記載のメタノール燃料船。