KR20210048520A - 선박 - Google Patents

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토시히로 타카기
히로유키 타케다
켄고 아카호시
타카시 요시무라
카즈야 하기와라
유키 시사와
타카시 아베
나오키 나리시마
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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
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Abstract

선박은, LPG를 연료로 하는 추진용 엔진과, 공급 라인 및 반송 라인에 의해 추진용 엔진과 접속되고, LPG를 저류하는 서비스 탱크와, 이송 라인에 의해 서비스 탱크와 접속되고, 서비스 탱크 내의 LPG보다 저온의 LPG를 저류하는 스토리지 탱크와, 공급 라인에 설치되는 펌프와, 이송 라인에 설치되고, 스토리지 탱크로부터 서비스 탱크로 공급되는 LPG를 서비스 탱크 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 높아지도록 가열하는 가열기를 구비한다.

Description

선박
본 발명은 LPG를 연료로 하는 추진용 엔진을 포함하는 선박에 관한 것이다.
종래의 선박에서는, 일반적으로, 추진용 엔진의 연료는 중유 등의 연료유 또는 LNG(Liquefied Natural Gas)였다. 최근에는, 추진용 엔진의 연료로서 LPG(Liquefied Petroleum Gas)를 사용하는 것도 제안되어 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 연료 탱크로부터 추진용 엔진에 LPG를 액체인채로 공급하는 선박이 개시되어 있다. LPG를 연료로서 사용하는 경우에는, 연료유에 비해 유황 산화물 대책이 불필요한 한편 이산화탄소 배출량이 적어진다는 메리트가 있고, LNG와 비교해 비중이 크기 때문에 연료 탱크를 소형화할 수 있다는 메리트가 있다.
한국 공개특허 제2012-0113398호 공보
LPG를 연료로 사용하는 경우에는, 연료 탱크와 추진용 엔진을 공급 라인 및 반송 라인에 의해 접속하고, 연료 탱크와 엔진 사이에서 LPG를 순환시키면서 필요한 양만 엔진에서 사용하는 것이 고려된다.
상기와 같이 LPG를 순환시키는 경우에는, LPG가 엔진을 통과할 때에 가열된다. 따라서, 연료 탱크를 LPG 순환용 서비스(service) 탱크와 LPG 유지용의 스토리지(storage) 탱크로 나누는 것이 바람직하다. 이 경우, 서비스 탱크는 비교적 높은 온도의 LPG를 저류하고, 스토리지 탱크는 비교적 낮은 온도의 LPG를 저류한다.
스토리지 탱크와 서비스 탱크 중에 적어도 서비스 탱크는 고압에 견딜 수 있는 압력 용기이고, 서비스 탱크 내의 LPG의 온도가 대기 온도 이상이 된다고 하더라도, 서비스 탱크 내의 높은 압력에 의해 LPG의 평형 상태가 유지된다.
스토리지 탱크 내의 LPG의 온도는 대기압에서의 포화 온도 이하라도 좋지만, 서비스 탱크와 마찬가지로 스토리지 탱크를 압력 용기로 하고, 스토리지 탱크 내의 높은 압력에 의해 LPG의 평형 상태가 유지되어도 좋다. 스토리지 탱크로부터 서비스 탱크로는, 그들을 접속하는 이송 라인을 통해서, 엔진의 연료 소비량에 해당하는 양의 LPG가 공급된다.
상술한 공급 라인에는 펌프가 설치된다. 만일 서비스 탱크 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 낮은 경우는, LPG가 서비스 탱크로부터 펌프까지 공급 라인을 흐르는 사이에 대기로부터 열을 받음으로써 펌프의 입구에서 기화할 수 있다. 이 경우, 펌프의 파손이나 성능 저하가 발생한다. 예를 들어, 스토리지 탱크로부터 서비스 탱크로 대기 온도보다 낮은 온도의 LPG가 공급된 때에, 서비스 탱크 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 낮아질 수 있다.
따라서, 본 발명은 공급 라인에 설치된 펌프의 입구에서의 LPG의 기화를 방지할 수 있는 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 선박은, LPG를 연료로 하는 추진용 엔진과, 공급 라인 및 반송 라인에 의해 상기 추진용 엔진과 접속되고, LPG를 저류하는 서비스 탱크와, 이송 라인에 의해 상기 서비스 탱크와 접속되고, 상기 서비스 탱크 내의 LPG보다 저온의 LPG를 저류하는 스토리지 탱크와, 상기 공급 라인에 설치되는 펌프와, 상기 이송 라인에 설치되고, 상기 스토리지 탱크로부터 상기 서비스 탱크로 공급되는 LPG를 상기 서비스 탱크 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 높아지도록 가열하는 가열기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 가열기에서의 LPG의 가열량이 부족하여 서비스 탱크 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 낮아지는 것이 억제된다. 이에 따라서, 펌프의 입구에서의 LPG의 기화를 방지할 수 있다.
예를 들어, 상기 선박은, 상기 서비스 탱크 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 높아지도록, 상기 가열기에서의 LPG의 가열량을 조절하는 제어 장치를 더 구비하여도 좋다.
예를 들어, 상기 선박은, 상기 가열기의 상류 측에서 상기 이송 라인으로부터 분기하고, 상기 가열기의 하류 측에서 상기 이송 라인에 합류하는 바이패스 라인과, 상기 가열기를 통과하는 LPG의 유량과 상기 바이패스 라인을 흐르는 LPG 유량의 비율을 변경하는 분배 기구를 더 구비하고, 상기 제어 장치는 상기 분배 기구를 제어하여 상기 가열기에서의 LPG의 가열량을 조절하여도 좋다.
상기 선박은, 상기 반송 라인에 설치되고, 상기 추진용 엔진으로부터 상기 서비스 탱크로 반송되는 LPG를 냉각하는 냉각기를 더 구비하고, 상기 제어 장치는 상기 서비스 탱크 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 높아지도록, 상기 가열기에서의 LPG의 가열량 뿐만 아니라 상기 냉각기에서의 LPG 냉각량도 조절하여도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 엔진으로부터 서비스 탱크로 반송되는 LPG가 냉각기에 의해 냉각되므로, 서비스 탱크 내의 LPG의 온도가 과도하게 높아지는 것을 억제할 수 있다. 나아가, LPG의 가열량에 더하여 LPG의 냉각량을 조정함으로써, 다양한 상황에 대응할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 선박은, LPG를 연료로 하는 추진용 엔진과, 공급 라인 및 반송 라인에 의해 상기 추진용 엔진과 접속되고, LPG를 저류하는 서비스 탱크와, 이송 라인에 의해 상기 서비스 탱크와 접속되고, 상기 서비스 탱크 내의 LPG보다 저온의 LPG를 저류하는 스토리지 탱크와, 상기 공급 라인에 설치되는 펌프와, 상기 반송 라인에 설치되고, 상기 추진용 엔진으로부터 상기 서비스 탱크로 반송되는 LPG를 상기 서비스 탱크 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 높아지도록 냉각하는 냉각기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 엔진으로부터 서비스 탱크로 반송되는 LPG가 냉각기에 의해 냉각되므로, 서비스 탱크 내의 LPG의 온도가 과도하게 높아지는 것을 억제할 수 있다. 게다가, 상기 구성에 의하면, 냉각기에서의 LPG의 냉각량이 과잉이 되어 서비스 탱크 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 낮아지는 것이 억제된다. 이에 따라서, 펌프의 입구에서의 LPG의 기화를 방지할 수 있다.
예를 들어, 상기 선박은, 상기 서비스 탱크 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 높아지도록, 상기 냉각기에서의 LPG의 냉각량을 조절하는 제어 장치를 더 구비하여도 좋다.
본 발명에 의하면, 공급 라인에 설치된 펌프의 입구에서의 LPG의 기화를 방지할 수 있다.
[도 1] 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 개략적인 구성도이다.
[도 2] 변형예의 선박의 개략적인 구성도이다.
[도 3] 제1 대체 수단에 따른 선박의 개략적인 구성도이다.
[도 4] 제1 대체 수단에서의 서비스 탱크의 확대도이다.
[도 5] 도 4의 V-V 선을 따르는 단면도이다.
[도 6] 제2 대체 수단에서의 서비스 탱크의 확대도이다.
[도 7] 제3 대체 수단에 따른 선박의 개략적인 구성도이다.
[도 8] 제4 대체 수단에 따른 선박의 개략적인 구성도이다.
[도 9] 제4 대체 수단에서의 서비스 탱크의 확대도이다.
[도 10] 제4 대체 수단의 변형예의 서비스 탱크의 확대도이다.
도 1에 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1)을 도시한다. 이러한 선박(1)은 LPG를 연료로 하는 추진용 엔진(11)과, LPG를 저류하는 스토리지 탱크(2) 및 서비스 탱크(4)를 포함한다. LPG는 프로판을 주성분으로 하는 프로판 가스라도 좋고, 부탄을 주성분으로 하는 프로판 가스라도 좋다.
엔진(11)은 공급 라인(5) 및 반송 라인(6)에 의해 서비스 탱크(4)와 접속되어 있다. 다시 말해서, 서비스 탱크(4)와 엔진(11) 사이에서, 공급 라인(5) 및 반송 라인(6)을 통해 LPG가 순환한다. 서비스 탱크(4)는 이송 라인(3)에 의해 스토리지 탱크(2)와 접속되어 있다. 예를 들어, 스토리지 탱크(2)의 용적은 서비스 탱크(4)의 용적보다 크다.
엔진(11)은, 예를 들어, 디젤 사이클 또는 오토 사이클의 왕복동식 엔진이다. 도시는 생략하였지만, 엔진(11)은 공급 라인(5)의 하류단과 반송 라인(6)의 상류단을 접속하는 주 유로와, 주 유로에 서로 병렬로 접속된 복수의 연료 분사 밸브를 포함한다. 연료 분사 밸브는 LPG를 액체인채로 실린더 내에 공급되는 공기 중에 분사한다. 그러나, 엔진(11)은 가스 터빈 엔진이라도 좋다.
공급 라인(5)에는, 상류 측으로부터 순서대로 펌프(51), 가열기(52) 및 차단 밸브(53)가 설치되어 있다. 펌프(51)의 수는 1 개라도 복수라도 좋다. 가열기(52)는 서비스 탱크(4)으로부터 엔진(11)으로 공급되는 LPG를 엔진(11)의 요구 온도(예를 들어, 45 ℃ 까지) 가열한다. 공급 라인(5)의 상류단은 서비스 탱크(4)의 하단에 접속되어 있다. 예를 들어, 가열기(52)는 열매체 유체와 LPG 사이에서 열교환을 수행하는 열교환기이다.
반송 라인(6)에는, 상류 측으로부터 순서대로 차단 밸브(61), 제1 압력 조절 밸브(62), 냉각기(63) 및 제2 압력 조절 밸브(64)가 설치되어 있다. 차단 밸브(61)와 제1 압력 조절 밸브(62)의 위치는 반대라도 좋다. 냉각기(63)는 엔진(11)으로부터 서비스 탱크(4)로 반송되는 LPG(엔진(11)을 통과함으로써 가열된 LPG)를 소정의 온도(예를 들어, 40 ℃)까지 냉각한다. 여기서, 냉각기(63)는 생략되어도 좋다. 반송 라인(6)은 서비스 탱크(4)의 내부까지 연장된다. 예를 들어, 냉각기(63)는 열매체 유체와 LPG 사이에서 열교환을 수행하는 열교환기이다.
본 실시예에서는, 공급 라인(5)과 반송 라인(6)이 바이패스 라인(71)에 의해 접속되어 있다. 바이패스 라인(71)은 가열기(52)와 차단 밸브(53)의 사이에서 공급 라인(5)으로부터 분기하고, 제1 압력 조절 밸브(62)와 냉각기(63)의 사이에서 반송 라인(6)에 합류하고 있다. 바이패스 라인(71)에는, 차단 밸브(72)가 설치되어 있다. 그러나, 차단 밸브(72) 대신에 유량 제어 밸브가 바이패스 라인(71)에 설치되어도 좋다.
서비스 탱크(4)는 고압에 견딜 수 있는 압력 용기이다. 서비스 탱크(4)는 단열재로 덮여 있지 않고, 서비스 탱크(4) 내의 LPG의 온도는, 대기 온도, 스토리지 탱크(2)로부터 공급되는 LPG의 온도, 엔진(11)으로부터 반송되는 LPG의 온도 등에 따라 변화한다. 즉, 서비스 탱크(4) 내의 높은 압력에 의해 LPG의 평형 상태가 유지된다. 예를 들어, 서비스 탱크(4) 내의 LPG의 온도가 0 ~ 50 ℃라고 가정하면, 서비스 탱크(4) 내의 기층(氣層)의 압력(포화 증기압)은 게이지 압력으로 약 0.4 MPa ~ 약 1.8 MPa이다. 이하에서, 압력의 표시는 모두 게이지 압력이다. 그러나, 서비스 탱크(4)는 단열재로 덮여 있어도 좋다.
한편, 스토리지 탱크(2)는, 내부의 LPG를 저온으로 유지하기 위해서, 단열재(미도시)로 덮여 있다. 이러한 저온은 서비스 탱크(4) 내의 LPG의 온도(더 바람직하게는 대기 온도)보다 낮다면, 대기압에서의 포화 온도(프로판 가스에서는, -42 ℃) 이하라도 좋고, 대기압에서의 포화 온도보다 높아도 좋다. 그러나, 스토리지 탱크(2)가 서비스 탱크(4)와 마찬가지로 압력 용기이고, 스토리지 탱크(2) 내의 높은 압력에 의해 LPG의 평형 상태가 유지되어도 좋다.
스토리지 탱크(2) 내에는, 펌프(21)가 배치되어 있다. 펌프(21)의 수는 1 개라도 복수라도 좋다. 상술한 이송 라인(3)의 상류단은 펌프(21)에 접속되어 있다. 이송 라인(3)은 서비스 탱크(4)의 내부까지 연장된다. 그러나, 펌프(21)는 스토리지 탱크(2)의 밖에서 이송 라인(3)의 중간에 설치되어도 좋다.
스토리지 탱크(2)로부터 서비스 탱크(4)로는, 이송 라인(3)을 통해서, 엔진(11)의 연료 소비량에 해당하는 양의 LPG가 공급된다. 이러한 LPG의 공급은 연속적으로 수행하여도 좋고, 단속적으로 수행하여도 좋다. 이송 라인(3)에는, 스토리지 탱크(2)로부터 서비스 탱크(4)에 공급되는 LPG를 소정의 온도(예를 들어, 0 ~ 45 ℃)까지 가열하는 가열기(32)가 설치되어 있다. 예를 들어, 가열기(32)는 열매체 유체와 LPG 사이에서 열교환을 수행하는 열교환기이다.
본 실시예에서는, 이송 라인(3)에, 가열기(32)를 바이패스하는 바이패스 라인(33)이 접속되어 있다. 바이패스 라인(33)은 가열기(32)의 상류 측에 이송 라인(3)으로부터 분기하고, 가열기(32)의 하류 측에서 이송 라인(3)에 합류하고 있다.
이송 라인(3)에는 바이패스 라인(33)의 분기점과 가열기(32) 사이에 제1 유량 제어 밸브(31)가 설치되어 있고, 바이패스 라인(33)에는 제2 유량 제어 밸브(34)가 설치되어 있다. 제1 유량 제어 밸브(31) 및 제2 유량 제어 밸브(34)는 가열기(32)를 통과하는 LPG의 유량 및 바이패스 라인(33)을 흐르는 LPG의 유량의 비율을 변경하는 분배 기구(35)를 구성한다.
그러나, 분배 기구(35)로서는, 제1 유량 제어 밸브(31) 및 제2 유량 제어 밸브(34) 대신에, 예를 들어, 이송 라인(3)에서 바이패스 라인(33)의 분기점에 설치되는 분배 밸브(삼방 밸브)가 사용되어도 좋다.
상술한 펌프(51) 및 각종 밸브는 제어 장치(8)에 의해 제어된다. 그러나, 도 1에서는, 도면의 간략화를 위해 일부의 신호선만을 묘사하고 있다. 제어 장치(8)는, 예를 들어, ROM이나 RAM과 같은 메모리와 CPU를 구비한 컴퓨터이고, ROM에 기억된 프로그램이 CPU에 의해 실행된다. 제어 장치(8)는 단일의 기기라도 좋고, 복수의 기기(예를 들어, 엔진 제어 장치 및 연료 공급 제어 장치)로 분할되어도 좋다.
차단 밸브(53, 61)에 관해서는, 제어 장치(8)는 엔진(11)의 정지 중에는 차단 밸브(53, 61)를 닫고, 엔진(11)의 가동 중에 차단 밸브(53, 61)를 연다. 엔진(11)의 정지 중에는, 차단 밸브(53, 61) 사이의 유로(공급 라인(5)의 하류 측 부분, 엔진(11)의 주 유로 및 반송 라인(6)의 상류 측 부분)가 불활성 가스로 퍼지(purge)된다.
제어 장치(8)는, 펌프(51)의 토출 유량이 엔진(11)의 연료 소비량에 따라 변화하도록 펌프(51)를 제어한다. 예를 들어, 엔진(11)의 부하가 높은 때는, 엔진(11)으로부터 반송 라인(6)으로 흘러 들어가는 LPG의 유량인 잉여 유량이 도시가 생략된 유량계에 의해 검출되고, 이러한 잉여 유량이 엔진(11)의 연료 소비량에 대해 일정의 비율이 되도록, 펌프(51)가 제어된다. 잉여 유량 대신에, 공급 라인(5)으로부터 엔진(11)으로 흘러 들어가는 LPG의 유량인 공급 유량이 채용되어도 좋다. 반대로, 엔진(11)의 부하가 낮을 때는, 펌프(51)의 토출 유량은 일정하게 유지된다.
차단 밸브(72)에 관해서는, 제어 장치(8)는 엔진(11)의 가동 전에, 펌프(51)의 유량이 안정될 때까지는 차단 밸브(72)을 여는 동시에 차단 밸브(53)를 닫는다. 펌프(51)의 유량이 안정화되면, 제어 장치(8)는 차단 밸브(72)을 닫고, 차단 밸브(53)를 연다. 엔진(11)의 가동 중에서는, 엔진(11)의 부하의 급격한 감소 등에 의해 엔진 공급 압력(후술하는 제1 압력계(91)에서 검출되는 압력)이 상승하는 경우에, 제어 장치(8)는 차단 밸브(72)을 열어서 엔진 공급 압력의 상승을 억제한다.
제어 장치(8)는 제1 압력계(91) 및 제2 압력계(92)와 전기적으로 접속되어 있다. 제1 압력계(91)는 제1 바이패스 라인(71)의 분기점보다 하류 측에서 공급 라인(5)에 설치되어 있고, 엔진(11)으로 공급되는 LPG의 압력을 검출한다. 제2 압력계(92)는 제1 압력 조절 밸브(62)와 제2 압력 조절 밸브(64) 사이에서 반송 라인(6)에 설치되어 있고, 제1 압력 조절 밸브(62)에서 감압된 후의 LPG의 압력을 검출한다.
제어 장치(8)는 제1 압력계(91)에서 검출되는 압력이 엔진(11)의 요구 압력(예를 들어, 엔진(11)이 디젤 사이클의 왕복동식 엔진인 경우, 5 ~ 6 MPa)이 되도록 제1 압력 조절 밸브(62)를 제어한다.
상술한 바와 같이, LPG는 엔진(11)을 통과함으로써 가열되기 때문에, 엔진(11)으로부터 반송 라인(6)에 흐르는 LPG의 온도는 약간 높아진다(예를 들어, 55 ℃). 따라서, 제1 압력 조절 밸브(62)에서 감압된 LPG가 기화되는 것을 방지하기 위해서, 제어 장치(8)는 제2 압력계(92)에서 검출되는 압력이, 상정되는 최대 온도에서의 포화 증기압보다 높은 설정 값(예를 들어, 3.5 MPa)이 되도록 제2 압력 조절 밸브(64)를 제어한다.
또한, 제어 장치(8)는 제1 온도계(81) 및 제2 온도계(82)와도 전기적으로 접속되어 있다. 제1 온도계(81)는 대기 온도를 검출한다. 제2 온도계(82)는 서비스 탱크(4)에 설치되어 있고, 서비스 탱크(4) 내의 LPG의 온도를 검출한다.
그리고, 제어 장치(8)는 제2 온도계(82)에서 검출되는 서비스 탱크(4) 내의 LPG의 온도가 제1 온도계(81)에서 검출되는 대기 온도보다 높아지도록, 제1 유량 제어 밸브(31) 및 제2 유량 제어 밸브(34)(분배 기구(35))를 제어하여 가열기(32)에서의 LPG의 가열량을 조절한다. 여기서, 제1 온도계(81)를 이용하는 대신에, 대기 온도로서 기상 예보 등의 추정 값을 사용하여도 좋다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 선박(1)에서는, 가열기(32)의 LPG의 가열량이 적절하게 조절되기 때문에, 가열기(32)에서의 LPG의 가열량이 부족하여 서비스 탱크(4) 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 낮아지는 것이 억제된다. 이에 따라서, 펌프(51)의 입구에서의 LPG의 기화를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 엔진(11)으로부터 서비스 탱크(4)로 반송되는 LPG가 냉각기(63)에 의해 냉각되므로, 서비스 탱크(4) 내의 LPG의 온도가 과도하게 높아지는 것을 억제할 수 있다.
<변형예>
본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.
예를 들어, 서비스 탱크(4)에 설치된 제2 온도계(82) 대신에, 도 2에 도시된 바와 같이, 이송 라인(3)에 설치된 제2 온도계(83)가 채용되어도 좋다. 제2 온도계(83)는 가열기(32)를 통과한 LPG와 바이패스 라인(33)을 흐르는 LPG가 혼합된 후의 LPG의 온도인 이송 온도를 검출한다.
이 경우, 제어 장치(8)는 먼저 반송 라인(6)으로부터 서비스 탱크(4)로 흐르는 LPG의 유량인 반송 유량, 이송 라인(3)으로부터 서비스 탱크(4)로 흐르는 LPG의 유량인 이송 유량, 및 대기 온도로부터, 서비스 탱크(4) 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 높아지는데 필요한 목표 이송 온도를 산출한다. 그리고, 제어 장치(8)는 제2 온도계(83)에서 검출되는 이송 온도가 목표 이송 온도가 되도록, 제1 유량 제어 밸브(31) 및 제2 유량 제어 밸브(34)(분배 기구(35))를 제어한다.
또한, 가열기(32)가 열매체 유체와 LPG 사이에서 열교환을 수행하는 열교환기이고, 가열기(32)에 공급하는 열매체 유체의 온도가 변경 가능한 경우는, 바이패스 라인(33) 및 유량 제어 밸브(31, 34)가 생략되고, 제어 장치(8)가 가열기(32)에 공급하는 열매체 유체의 온도를 변경하여 가열기(32)에서의 LPG의 가열량을 조절하여도 좋다.
또한, 제어 장치(8)는 서비스 탱크(4) 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 높아지도록, 가열기(32)에서 LPG의 가열량 뿐만 아니라 냉각기(63)에서의 LPG의 냉각량도 조절하여도 좋다. 이와 같이, LPG의 가열량에 더하여 LPG의 냉각량을 조절함으로써, 다양한 상황에 대응할 수 있다.
냉각기(63)에서의 LPG의 냉각량을 조절하는 경우, 도시는 생략하였지만, 반송 라인(6)에 냉각기(63)를 바이패스하도록 바이패스 라인을 접속하고, 냉각기(63)를 통과하는 LPG의 유량과 바이패스 라인을 흐르는 LPG의 유량의 비율을 변경하여 냉각기(63)에서의 LPG의 냉각량을 조절하여도 좋다. 또는, 냉각기(63)가 열매체 유체와 LPG 사이에서 열교환을 수행하는 열교환기이고, 냉각기(63)에 공급하는 열매체 유체의 온도가 변경 가능한 경우는, 냉각기(63)에 공급하는 열매체 유체의 온도를 변경하여 냉각기(63)에서의 LPG의 냉각량을 조절하여도 좋다.
가열기(32)에서의 LPG의 가열량 뿐만 아니라 냉각기(63)에서의 LPG의 냉각량도 조절하는 경우는, 예를 들어, 가열기(32)만 조절하는 경우에 비해 가열기(32)에서의 LPG의 가열량을 적게 함과 동시에, 냉각기(63)에서의 LPG의 냉각량을 적게 하여도 좋다.
또한, 제어 장치(8)는 서비스 탱크(4) 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 높아지도록, 가열기(32)에서 LPG의 가열량을 조절하지 않고, 냉각기(63)에서의 LPG의 냉각량만을 조절하여도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 냉각기(63)에서의 LPG의 냉각량이 과잉이 되어 서비스 탱크(4) 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 낮아지는 것이 억제된다. 이에 따라서, 펌프(51)의 입구에서의 LPG의 기화를 방지할 수 있다. 당연히, 냉각기(63)에서의 LPG의 냉각량만을 조절하는 경우는, 가열기(32)는 생략 가능하다.
또한, 도 1 및 도 2에서는, 서비스 탱크(4)의 형상이 세로로 긴 원통형이지만, 서비스 탱크(4)는 가로로 긴 원통형, 구 형상, 정육면체형, 직육면체형 등의 기타 형상을 가져도 좋다. 마찬가지로, 스토리지 탱크(2)의 형상도 임의로 변경 가능하다. 이러한 점은, 후술하는 대체 수단에서도 마찬가지이다.
(대체 수단)
상술한 실시예에서는, 펌프(51)의 입구에서의 LPG의 기화를 방지하기 위해서, 서비스 탱크(4) 내의 LPG의 온도를 대기 온도보다 높게 하는 수단이 채용되었다. 그러나, 펌프(51)의 입구에서의 LPG의 기화를 방지하기 위해서는, 다른 수단을 채용하는 것도 가능하다.
서비스 탱크(4) 내에서는, 이송 라인(3)을 통해 공급되는 비교적 낮은 온도의 LPG(공급 LPG)와, 반송 라인(6)을 통해 반송되는 비교적 높은 온도의 LPG(반송 LPG)가 혼합된다. 그러나, 공급 LPG와 반송 LPG가 완전히 혼합되기 전에, 비교적 높은 온도의 반송 LPG가 공급 라인(5)을 통해 서비스 탱크(4)로부터 유출하면, 공급 라인(5)에 설치된 펌프(51)의 입구에서 LPG가 기화할 수 있다. 이 경우, 펌프(51)의 파손이나 성능 저하가 발생한다.
따라서, 상기의 관점에서는, 이하에 설명된 바와 같이 제1 ~ 제4 대체 수단이 고려된다. 여기서, 제1 ~ 대체 수단에서는, 상기 실시예와 동일한 구성 요소에는 동일 부호를 부여하고, 중복된 설명은 생략한다.
(제1 대체 수단)
도 3에 제1 대체 수단에 따른 선박(1A)을 도시한다. 이러한 선박(1A)이 도 1에 도시된 선박(1)과 다른 점은 바이패스 라인(33), 제1 유량 제어 밸브(31) 및 제2 유량 제어 밸브(34)를 포함하지 않는다는 것이다. 그러나, 제1 실시예와 마찬가지로, 선박(1A)이 바이패스 라인(33), 제1 유량 제어 밸브(31) 및 제2 유량 제어 밸브(34)를 포함하고, 제1 유량 제어 밸브(31) 및 제2 유량 제어 밸브가 상기 실시예와 마찬가지로 제어되어도 좋다. 또한, 제1 대체 수단에서는, 서비스 탱크(4)에 특별한 대책이 이루어지고 있다.
서비스 탱크(4)에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하여 더 상세히 설명하면, 반송 라인(6)에서 서비스 탱크(4)의 외부로부터 내부로 연장되는 하류 측 부분 및 이송 라인(3)에서 서비스 탱크(4)의 외부로부터 내부로 연장되는 하류 측 부분은 반송 라인(6)의 하류단 및 이송 라인(3)의 하류단으로부터 유출되는 LPG가 선회류를 형성하도록 구성되어 있다.
제1 대체 수단에서는, 서비스 탱크(4) 내(정확하게는, LPG로 이루어진 액층(40) 중)에, 하방을 향해 축경(縮徑)하는 사발 형상(역원뿔형)의 가이드 부재(45)가 배치되어 있다. 반송 라인(6)의 하류단 및 이송 라인(3)의 하류단은 가이드 부재(45)의 상방에 위치하고, 공급 라인(5)의 상류단은 가이드 부재(45)보다 하방에서 서비스 탱크(4)에 접속되어 있다.
반송 라인(6)의 하류 측 부분은 반송 라인(6)의 하류단으로부터 유출되는 LPG가 가이드 부재(45)의 상면에 비스듬하게 충돌하도록, 가이드 부재(45)의 원주 방향인 수평 방향에 대해서 조금 하방향으로 구부러져 있다. 마찬가지로, 이송 라인(3)의 하류 측 부분은 이송 라인(3)의 하류단으로부터 유출되는 LPG가 가이드 부재(45)의 상면에 비스듬하게 충돌하도록, 가이드 부재(45)의 원주 방향인 수평 방향에 대해서 조금 하방향으로 구부러져 있다. 따라서, 반송 라인(6)의 하류단 및 이송 라인(3)의 하류단으로부터 유출되는 LPG가 가이드 부재(45)의 상면을 따라 선회류를 형성한다.
이상에서 설명한 바와 같은 구성의 선박(1A)에서는, 비교적 높은 온도의 반송 LPG(반송 라인(6)을 통해 서비스 탱크(4)로 반송되는 LPG)와 비교적 낮은 온도의 공급 LPG(이송 라인(3)을 통해 서비스 탱크(4)에 공급되는 LPG)가, 선회류에 의해 혼합된다. 이에 따라서, 서비스 탱크(4) 내의 LPG의 온도가 균일하게 되고, 펌프(51)의 입구에서의 LPG의 기화를 방지할 수 있다.
<변형예>
제1 대체 수단에서는, 서비스 탱크(4) 내에 가이드 부재(45)가 배치되어 있지만, 반송 라인(6)의 하류 측 부분 및 이송 라인(3)의 하류 측 부분을 가이드 부재(45)의 원주 방향인 수평 방향으로 구부릴 경우에는, 가이드 부재(45)가 생략되어도 좋다. 그러나, 제1 대체 수단과 같이 가이드 부재(45)가 설치되어 있으면, 가이드 부재(45)의 상방에서 선회류를 확실하게 형성할 수 있다.
(제2 대체 수단)
다음으로, 도 6을 참조하여 제2 대체 수단에 따른 선박을 설명한다. 제2 대체 수단의 선박이 제1 대체 수단의 선박(1A)와 다른 것은 서비스 탱크(4) 내의 구조뿐이다.
구체적으로, 제2 대체 수단에서는, 반송 라인(6)의 하류단이 서비스 탱크(4) 내에서, 이송 라인(3)의 하류단보다 하방에 위치하고 있다.
아울러, 제2 대체 수단에서는, 서비스 탱크(4) 내에 칸막이 부재(46)가 배치되어 있다. 칸막이 부재(46)는 LPG로 이루어진 액층(40)(기층은 LPG가 기화된 PG로 이루어짐)을 제1 영역(41)과 제2 영역(42)으로 칸막이한다. 공급 라인(5)의 상류단은 제1 영역(41)과 연통하고, 반송 라인(6)의 하류단 및 이송 라인(3)의 하류단은 제2 영역(42) 내에 위치한다.
제2 대체 수단에서는, 칸막이 부재(46)가 연직 방향으로 평행한 판이고, 제1 영역(41)과 제2 영역(42)이 수평 방향으로 줄지어 있다. 그러나, 칸막이 부재(46)는 수평 방향으로 평행한 판이고, 제1 영역(41)이 제2 영역(42)의 하측에 위치하여도 좋다. 이 경우, 칸막이 부재(46)는 메쉬 소재나 펀칭 메탈 등의 다공판이라도 좋다. 또는, 칸막이 부재(46)는, 제1 영역(41)이 서비스 탱크(4)의 중앙에 위치하고, 제2 영역(42)이 제1 영역(41)의 주위에 위치하도록 연직 방향으로 연장되는 통 형상이라도 좋다.
제2 대체 수단과 같은 구성에서는, 비교적 높은 온도의 반송 LPG와 비교적 낮은 온도의 공급 LPG의 밀도차에 의해서, 도 6의 화살표로 도시된 바와 같이, 서비스 탱크(4) 내에서는 반송 LPG가 상승하고 공급 LPG가 하강한다. 따라서, 반송 LPG와 공급 LPG가 대류에 의해 혼합된다. 이에 따라서, 서비스 탱크(4) 내의 LPG의 온도가 균일하게 되고, 펌프(51)의 입구에서의 LPG의 기화를 방지할 수 있다.
<변형예>
칸막이 부재(46)가 없어도 반송 LPG와 공급 LPG가 대류에 의해 혼합되므로, 칸막이 부재(46)는 생략되어도 좋다. 그러나, 칸막이 부재(46)가 설치되어 있으면, 제2 영역(42) 내에서 반송 LPG와 공급 LPG를 충분히 혼합할 수 있다.
(제3 대체 수단)
도 7에 제3 대체 수단에 따른 선박(1B)을 도시한다. 제3 대체 수단에서는, 반송 라인(6)과 이송 라인이 서비스 탱크(4)의 외부에서 서로 합류하고 있다. 따라서, 반송 라인(6)의 하류 측 부분과 이송 라인(3)의 하류 측 부분은 서비스 탱크(4)의 외부로부터 내부로 연장되는 공통의 유로가 되고 있다.
더 상세하게는, 반송 라인(6)은 제2 압력 조절 밸브(64)의 하류 측에서 이송 라인(3)과 합류하고 있다. 반송 라인(6)에는 제2 압력 조절 밸브(64)와 이송 라인(3)의 합류점 사이에 체크 밸브(65)가 설치되어 있다.
이송 라인(3)은 가열기(32)의 하류 측에서 반송 라인(6)과 합류하고 있다. 이송 라인(3)에는, 가열기(32)와 반송 라인(6)의 합류점 사이에 체크 밸브(36)가 설치되어 있다.
반송 라인(6)과 이송 라인의 합류 형태는, 세 개의 배관이 T 자형 또는 Y 자형으로 접속된 것이라도 좋다. 또는, 반송 라인(6)과 이송 라인의 합류점에 용기가 설치되고, 이 용기에 세 개의 배관이 접속되어도 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 구성의 선박(1B)에서는, 비교적 높은 온도의 반송 LPG와 비교적 낮은 온도의 공급 LPG가 서로 혼합된 후에 후에 서비스 탱크(4) 내로 유입된다. 이에 따라서, 서비스 탱크(4) 내의 LPG의 온도가 균일하게 되고, 펌프(51)의 입구에서의 LPG의 기화를 방지할 수 있다.
(제4 대체 수단)
도 8에 제4 대체 수단에 따른 선박(1C)을 도시한다. 이러한 선박(1C)은, 상술한 실시예와 마찬가지로, 바이패스 라인(33), 제1 유량 제어 밸브(31) 및 제2 유량 제어 밸브(34)를 포함한다. 상기 실시예에서 설명한 바와 같이, 제1 유량 제어 밸브(31) 및 제2 유량 제어 밸브(34)는 가열기(32)를 통과하는 LPG의 유량과 바이패스 라인(33)을 흐르는 LPG의 유량의 비율을 변경하는 분배 기구(35)를 구성한다.
그러나, 분배 기구(35)로서는, 제1 유량 제어 밸브(31) 및 제2 유량 제어 밸브(34) 대신에. 예를 들어, 이송 라인(3)에서 바이패스 라인(33)의 분기점에 설치된 분배 밸브(삼방 밸브)가 사용되어도 좋다.
제4 대체 수단에서는, 서비스 탱크(4)에 특별한 대책이 이루어지고 있다. 서비스 탱크(4)에 대하여 도 9를 참조하여 더 상세히 설명하면, 이송 라인(3)의 하류단은 서비스 탱크(4) 내에서 반송 라인(6)의 하류단보다 하방에 위치하고 있다. 또한, 공급 라인(5)의 상류단은 이송 라인(3)의 하류단보다 하방에서 서비스 탱크(4)에 접속되어 있다.
제4 대체 수단에서는, 서비스 탱크(4) 내에 칸막이 부재(47)가 배치되어 있다. 칸막이 부재(47)는 LPG로 이루어진 액층(40)(기층은 LPG가 기화된 PG로 이루어짐)을 제1 영역(41)과 제2 영역(42)으로 칸막이한다. 공급 라인(5)의 상류단은 제1 영역(41)과 연통하고, 이송 라인(3)의 하류단은 제1 영역(41) 내에 위치하며, 반송 라인(6)의 하류단은 제2 영역(42) 내에 위치한다.
제4 대체 수단에서는, 칸막이 부재(47)가 수평한 다공판이고, 제1 영역(41)이 칸막이 부재(47)의 하측의 영역, 제2 영역이 칸막이 부재(47)의 상측 영역이다. 이러한 다공판으로는, 예를 들어, 메쉬 소재나 펀칭 메탈 등이 사용된다.
제어 장치(8)는 제1 온도계(84) 및 제2 온도계(85)와도 전기적으로 접속되어 있다. 제1 온도계(84)는 서비스 탱크(4)에 설치되어 있고, 서비스 탱크(4) 내의 액층(40)의 상부(본 실시예에서는, 제2 영역(42))의 온도를 검출한다. 액층(40)의 상부의 온도는 서비스 탱크(4) 내의 온도 분포(밀도 분포)의 영향으로, 서비스 탱크(4) 내의 액면의 온도 이하이다. 제2 온도계(85)는 바이패스 라인(33)의 합류점의 하류 측에서 이송 라인(3)에 설치되어 있고, 이송 라인(3)으로부터 서비스 탱크(4)로 흐르는 LPG(가열기(32)를 통과한 LPG와 바이패스 라인(33)을 흐르는 LPG가 혼합된 후의 LPG)의 온도를 검출한다.
그리고, 제어 장치(8)는 제2 온도계(85)에서 검출되는 LPG의 온도가 제1 온도계(84)에서 검출되는 LPG의 온도(서비스 탱크(4) 내의 액면의 온도 이하의 온도)보다 낮게 유지되도록, 제1 유량 제어 밸브(31) 및 제2 유량 제어 밸브(34)(분배 기구(35))를 제어하여 가열기(32)에서의 LPG의 가열량을 조절한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 제4 대체 수단의 선박(1C)에서는, 서비스 탱크(4) 내에서 이송 라인(3)의 하류단이 반송 라인(6)의 하류단보다 하방에 위치하기 때문에, 반송 LPG(반송 라인(6)을 통해 서비스 탱크(4)로 반송되는 LPG)보다 저온의 공급 LPG(이송 라인(3)을 통해 서비스 탱크(4)에 공급되는 LPG)가 우선적으로 공급 라인(5)을 통해 서비스 탱크(4)로부터 유출한다. 이에 따라서, 펌프 (51)의 입구에서의 LPG의 기화를 방지할 수 있다.
나아가, 제4 대체 수단에서는, 이송 라인(3)에 가열기(32)가 설치되어 있기 때문에, 스토리지 탱크(2) 내의 LPG의 온도가 대기압에서의 포화 온도 이하라도, 공급 LPG를 가열기에 의해 가열할 수 있다. 따라서, 서비스 탱크(4)를 저온용의 특수 강재(예를 들어, -46 ℃ 이하에서도 인성을 가지는 강재)가 아니고, 일반 강재로 구성할 수 있다. 또한, 공급 LPG의 가열량은 이송 라인(3)로부터 서비스 탱크(4)로 흐르는 LPG의 온도가 서비스 탱크(4) 내의 액층(40)의 상부의 온도보다 낮게 유지되도록 조절되기 때문에, 가열기(32)가 있어도, 상술한 저온의 공급 LPG가 우선적으로 유출하도록 하는 효과를 확실하게 얻을 수 있다.
<변형예>
칸막이 부재(47)는 반드시 수평한 다공판일 필요는 없고, 도 10에 도시된 바와 같은 단면이 역 L자형의 형상을 가져도 좋고, 그 밖의 형상을 가져도 좋다. 또는, 칸막이 부재(475) 자체가 생략되어도 좋다.
다만, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 서비스 탱크(4) 내에 칸막이 부재(47)가 배치되어 있으면, 공급 LPG가 공급 라인을 통해 우선적으로 유출하는 효과를 현저하게 얻을 수 있다.
1, 1A ~ 1C: 선박
11: 추진용 엔진
2: 스토리지 탱크
3: 이송 라인
32: 가열기
33: 바이패스 라인
35: 분배 기구
4: 서비스 탱크
5: 공급 라인
51: 펌프
6: 반송 라인
63: 냉각기
8: 제어 장치

Claims (6)

  1. LPG를 연료로 하는 추진용 엔진과,
    공급 라인 및 반송 라인에 의해 상기 추진용 엔진과 접속되고, LPG를 저류하는 서비스 탱크와,
    이송 라인에 의해 상기 서비스 탱크와 접속되고, 상기 서비스 탱크 내의 LPG보다 저온의 LPG를 저류하는 스토리지 탱크와,
    상기 공급 라인에 설치되는 펌프와,
    상기 이송 라인에 설치되고, 상기 스토리지 탱크로부터 상기 서비스 탱크로 공급되는 LPG를 상기 서비스 탱크 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 높아지도록 가열하는 가열기를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서비스 탱크 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 높아지도록, 상기 가열기에서의 LPG의 가열량을 조절하는 제어 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 선박.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가열기의 상류 측에서 상기 이송 라인으로부터 분기하고, 상기 가열기의 하류 측에서 상기 이송 라인에 합류하는 바이패스 라인과,
    상기 가열기를 통과하는 LPG의 유량과 상기 바이패스 라인을 흐르는 LPG 유량의 비율을 변경하는 분배 기구를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는 상기 분배 기구를 제어하여 상기 가열기에서의 LPG의 가열량을 조절하는 것을 특징으로 하는 선박.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 반송 라인에 설치되고, 상기 추진용 엔진으로부터 상기 서비스 탱크로 반송되는 LPG를 냉각하는 냉각기를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는 상기 서비스 탱크 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 높아지도록, 상기 가열기에서의 LPG의 가열량 뿐만 아니라 상기 냉각기에서의 LPG의 냉각량도 조절하는 것을 특징으로 하는 선박.
  5. LPG를 연료로 하는 추진용 엔진과,
    공급 라인 및 반송 라인에 의해 상기 추진용 엔진과 접속되고, LPG를 저류하는 서비스 탱크와,
    이송 라인에 의해 상기 서비스 탱크와 접속되고, 상기 서비스 탱크 내의 LPG보다 저온의 LPG를 저류하는 스토리지 탱크와,
    상기 공급 라인에 설치되는 펌프와,
    상기 반송 라인에 설치되고, 상기 추진용 엔진으로부터 상기 서비스 탱크로 반송되는 LPG를 상기 서비스 탱크 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 높아지도록 냉각하는 냉각기를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 서비스 탱크 내의 LPG의 온도가 대기 온도보다 높아지도록, 상기 냉각기에서의 LPG의 냉각량을 조절하는 제어 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 선박.
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