特許 5965877 ＬＮＧ燃料供給システムおよびその駆動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5965877

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月10日

(54)【発明の名称】ＬＮＧ燃料供給システムおよびその駆動方法

(51)【国際特許分類】

   F17C 9/00 20060101AFI20160728BHJP

   F02M 21/02 20060101ALI20160728BHJP

【ＦＩ】

   F17C9/00 A

   F02M21/02 L

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-194613(P2013-194613)

(22)【出願日】2013年9月19日

(65)【公開番号】特開2014-194272(P2014-194272A)

(43)【公開日】2014年10月9日

【審査請求日】2013年9月19日

(31)【優先権主張番号】10-2013-0033192

(32)【優先日】2013年3月28日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】513235337

【氏名又は名称】ヒュンダイ ヘビー インダストリーズ カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】特許業務法人 谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】イ テ ソク

【審査官】 谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２０２５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３０８１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９２１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５８６０７９８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０７８６８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１１−５２００８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０７６８２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１７Ｃ ９／００

Ｆ０２Ｍ ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料としてＬＮＧまたはオイルが選択的に供給されるエンジンに適用されるＬＮＧ燃料供給システムであって、
ＬＮＧ貯蔵タンクから前記エンジンまで連結された燃料供給ラインと、
前記燃料供給ライン上に具備され、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから排出されたＬＮＧを加圧するブースティングポンプと、
前記ブースティングポンプから排出された前記ＬＮＧを高圧に加圧する高圧ポンプと、
前記ＬＮＧ貯蔵タンクと前記高圧ポンプの出口側との間に連結され、前記ＬＮＧを上流側の前記ＬＮＧ貯蔵タンクに回収する回収ラインと、を含み、
前記ブースティングポンプは、燃料を前記オイルから前記ＬＮＧに切り替えるためのスタンバイモード時には通常運転時より低い負荷で稼動され、
前記スタンバイモードにおいて前記高圧ポンプは動作待機状態とされ、
前記回収ラインは、前記スタンバイモード時において、前記高圧ポンプ側から前記ＬＮＧを前記ＬＮＧ貯蔵タンクに回収することを特徴とするＬＮＧ燃料供給システム。

【請求項2】

前記回収ラインは、
前記高圧ポンプの内部と前記ＬＮＧ貯蔵タンクとに連結されることを特徴とする請求項１に記載のＬＮＧ燃料供給システム。

【請求項3】

前記回収ラインは、
前記高圧ポンプと前記エンジンとの間の前記燃料供給ラインに設けられた流路切換え弁から分岐して前記ＬＮＧ貯蔵タンクに連結されることを特徴とする請求項１に記載のＬＮＧ燃料供給システム。

【請求項4】

前記ブースティングポンプは、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから排出された前記ＬＮＧを１ｂａｒないし２５ｂａｒに加圧し、
前記高圧ポンプは、前記ＬＮＧを２００ｂａｒないし４００ｂａｒに加圧することを特徴とする請求項１に記載のＬＮＧ燃料供給システム。

【請求項5】

燃料としてＬＮＧまたはオイルが選択的に供給されるエンジンに適用されるＬＮＧ燃料供給システムの駆動方法であって、
ＬＮＧ貯蔵タンクから前記エンジンまで連結された燃料供給ラインと、
前記燃料供給ライン上に具備され、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから排出された前記ＬＮＧを加圧するブースティングポンプと、
前記ブースティングポンプから排出された前記ＬＮＧを高圧に加圧する高圧ポンプと、
前記ＬＮＧ貯蔵タンクと前記高圧ポンプの出口側との間に連結され、前記ＬＮＧを上流側の前記ＬＮＧ貯蔵タンクに回収する回収ラインとを含み、
燃料を前記オイルから前記ＬＮＧに切り替えるためのスタンバイモード時において、
前記高圧ポンプの出口側で前記燃料供給ラインを遮断し、前記高圧ポンプを動作待機状態とする段階と、
前記ＬＮＧ貯蔵タンクから前記ブースティングポンプと前記高圧ポンプに前記ＬＮＧを移動させる段階と、
前記高圧ポンプ側から前記回収ラインを介して前記ＬＮＧを回収するために、前記ブースティングポンプを通常運転時より低い負荷で稼動させる段階と、
を含むことを特徴とするＬＮＧ燃料供給システムの駆動方法。

【請求項6】

前記高圧ポンプの出口側で前記燃料供給ラインを遮断する段階では、
前記高圧ポンプの出口を遮断することを特徴とする請求項５に記載のＬＮＧ燃料供給システムの駆動方法 。

【請求項7】

前記高圧ポンプからの出口側で前記燃料供給ラインを遮断する段階では、
前記高圧ポンプの出口から下流において前記燃料供給ラインを遮断することを特徴とする請求項５に記載のＬＮＧ燃料供給システムの駆動方法。

【請求項8】

前記ＬＮＧの供給が取り消されると、前記ブースティングポンプおよび前記高圧ポンプの稼動を中断する段階をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のＬＮＧ燃料供給システムの駆動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＮＧ燃料供給システムおよびその駆動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

船舶は大量の鉱物や石油、天然ガス、または数千個以上のコンテナを載せて海を航海する輸送手段であり、鋼から成り、浮力によって水線面に浮遊した状態でプロペラの回転により発生する推力によって移動する。

【0003】

これらの船舶は、エンジンを駆動することで推進力を発生させるが、この時、エンジンは、ガソリンやディーゼルを使用してピストンを動かし、ピストンの往復運動によりクランク軸が回転することで、クランク軸に連結されたシャフトが回転してプロペラが駆動されるようにするのが一般的であった。

【0004】

しかし、最近は、液化天然ガスＬｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ ＧａＳを運搬するＬＮＧ運搬船からＬＮＧを燃料として使用してエンジンを駆動するＬＮＧ燃料供給方式が使用されており、このようにエンジンの燃料としてＬＮＧを使用する方式は、ＬＮＧ運搬船以外の船舶にも適用されている。

【0005】

一般に、ＬＮＧは清浄の燃料であり、埋蔵量も石油より豊富であると知られており、採光と輸送技術が発達するにつれて、その使用量が急激に増加している。これらのＬＮＧは、主成分であるメタンを１気圧下で-１６２℃℃以下に温度を下げて液体状態で貯蔵するのが一般的であるが、液化されたメタンの体積は、標準状態である気体状態のメタン体積の６００分の１程度であり、比重は０.４２で原油割合の約２分の１となる。

【0006】

しかし、エンジンを駆動するために必要な温度および圧力などは、タンクに貯蔵されているＬＮＧの状態とは異なる場合がある。したがって、最近は、液体状態で貯蔵されているＬＮＧの温度や圧力などを制御してエンジンに供給するような技術について、継続的な研究開発が行われている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって、本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決しようと創出されたものであり、その目的は、燃料をオイルからＬＮＧに切り替えるためのスタンバイモードの終了後にＬＮＧを供給してポンプを冷却する動作（クールダウン）が別途に必要がなく、エンジンの安定的な動作を実現するＬＮＧ燃料供給システムおよびその駆動方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために本発明の一実施例によるＬＮＧ燃料供給システムによれば、燃料としてＬＮＧまたはオイルが選択的に供給されるエンジンに適用されるＬＮＧ燃料供給システムであって、ＬＮＧ貯蔵タンクから前記エンジンまで連結された燃料供給ラインと、前記燃料供給ライン上に具備され、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから排出されたＬＮＧを加圧するブースティングポンプと、前記ブースティングポンプから排出された前記ＬＮＧを高圧に加圧する高圧ポンプと、前記ＬＮＧ貯蔵タンクと前記高圧ポンプの出口側との間に連結され、前記ＬＮＧを上流側の前記ＬＮＧ貯蔵タンクに回収する回収ラインと、を含み、前記ブースティングポンプは、燃料を前記オイルから前記ＬＮＧに切り替えるためのスタンバイモード時には通常運転時より低い負荷で稼動され、前記スタンバイモードにおいて前記高圧ポンプは動作待機状態とされ、前記回収ラインは、前記スタンバイモード時において、前記高圧ポンプ側から前記ＬＮＧを前記ＬＮＧ貯蔵タンクに回収することを特徴とする。

【0010】

また、前記回収ラインは、前記高圧ポンプの内部と前記ＬＮＧ貯蔵タンクとに連結されることを特徴とする。

【0011】

また、前記回収ラインは、前記高圧ポンプと前記エンジンとの間の前記燃料供給ラインに設けられた流路切換え弁から分岐して前記前記ＬＮＧ貯蔵タンクに連結されることを特徴とする。

【0012】

また、前記ブースティングポンプは、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから排出された前記ＬＮＧを１ｂａｒないし２５ｂａｒに加圧し、前記高圧ポンプは、前記ＬＮＧを２００ｂａｒないし４００ｂａｒに加圧することを特徴とする。

【0013】

さらに、本発明の他の実施例によるＬＮＧ燃料供給システムを駆動する方法は、燃料としてＬＮＧまたはオイルが選択的に供給されるエンジンに適用されるＬＮＧ燃料供給システムの駆動方法であって、ＬＮＧ貯蔵タンクから前記エンジンまで連結された燃料供給ラインと、前記燃料供給ライン上に具備され、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから排出された前記ＬＮＧを加圧するブースティングポンプと、前記ブースティングポンプから排出された前記ＬＮＧを高圧に加圧する高圧ポンプと、前記ＬＮＧ貯蔵タンクと前記高圧ポンプの出口側との間に連結され、前記ＬＮＧを上流側の前記ＬＮＧ貯蔵タンクに回収する回収ラインとを含み、燃料を前記オイルから前記ＬＮＧに切り替えるためのスタンバイモード時において、前記高圧ポンプの出口側で前記燃料供給ラインを遮断し、前記高圧ポンプを動作待機状態とする段階と、前記ＬＮＧ貯蔵タンクから前記ブースティングポンプと前記高圧ポンプに前記ＬＮＧを移動させる段階と、前記高圧ポンプ側から前記回収ラインを介して前記ＬＮＧを回収するために、前記ブースティングポンプを通常運転時より低い負荷で稼動させる段階と、を含むことを特徴とする。

【0014】

ここで、前記高圧ポンプの出口側で前記燃料供給ラインを遮断する段階では、前記高圧ポンプの出口を遮断することを特徴とする。

【0015】

また、前記高圧ポンプの出口側で前記燃料供給ラインを遮断する段階では、前記高圧ポンプの出口から下流において前記燃料供給ラインを遮断することを特徴とする。

【0017】

また、前記ブースティングポンプを通常運転時より低い負荷で稼動させる段階以後、前記高圧ポンプを通常運転時より低い負荷で稼動させる段階をさらに含むことを特徴とする。

【0018】

また、前記ＬＮＧの供給が取り消されると、前記ブースティングポンプおよび前記高圧ポンプの稼動を中断する段階をさらに含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

以上のように、本発明によるＬＮＧ燃料供給システムおよびその駆動方法によれば、スタンバイモードでブースティングポンプを通常運転時より低い負荷で稼動してＬＮＧ貯蔵タンクにＬＮＧを回収する過程でクールダウンが行われるので、スタンバイモードの終了後、ＬＮＧをエンジンに供給してスタンバイモード以後別途ポンプをクールダウンする時間を必要としないため、エンジンに燃料供給を迅速に行うことができるという効果を奏する。

【0020】

また、ブースティングポンプおよび高圧ポンプのクールダウン動作が行われる場合、これらのポンプからのＬＮＧをＬＮＧ貯蔵タンクに回収し、ポンプが正常負荷で稼動して状態変化が発生されたＬＮＧを利用してエンジンを安定的に動作することができ、運行の効率を向上させることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】従来のＬＮＧ燃料供給システムの概念図である。

【図2】本発明の第１実施例によるＬＮＧ燃料供給システムの概念図である。

【図3】本発明の第１実施例によるＬＮＧ燃料供給システムにおけるＬＮＧ貯蔵タンクの断面図である。

【図4】本発明の第２実施例によるＬＮＧ燃料供給システムの概念図である。

【図5】本発明の第１実施例によるＬＮＧ燃料供給システムを駆動する方法のフローチャートである。

【図6】本発明の第２実施例によるＬＮＧ燃料供給システムを駆動する方法のフローチャートである。

【発明を実施するための最良の形態】

【0022】

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例について詳細に説明する。図１は、従来のＬＮＧ燃料供給システムの概念図である。

【0023】

図１に示したように、従来のＬＮＧ燃料供給システム１は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０、エンジン２０、ポンプ３０、熱交換器５０を含む。このとき、ポンプ３０はブースティングポンプ（ＢｏｏＳｔｉｎｇ Ｐｕｍｐ）３１と高圧ポンプ３２（Ｈｉｇｈ ＰｒｅＳＳｅｒｅ Ｐｕｍｐ）とを含むことができる。以下、本明細書では、ＬＮＧは、便宜上、液体状態であるＮＧ（Ｎａｔｕｒａｌ ＧａＳ）のみならず、超臨界状態などであるＮＧをすべて包括する意味として使用されうる。

【0024】

従来のＬＮＧ燃料供給システム１は、ブースティングポンプ３１がＬＮＧ貯蔵タンク１０から燃料供給ライン２１を介して排出されるＬＮＧを数ないし数十ｂａｒで加圧した後、高圧ポンプ３２がエンジン２０が要求する圧力（例えば、２００ｂａｒないし４００ｂａｒ）でＬＮＧを加圧して熱交換器５０に供給する。以後、熱交換器５０は、ポンプ３０から供給されたＬＮＧの温度を上げた後、超臨界状態のＬＮＧがエンジン２０に供給されるようにすることができる。この時、エンジン２０に供給されるＬＮＧは、２００ｂａｒないし４００ｂａｒの圧力を持ち、３０℃〜６０℃の温度を持つ超臨界状態になりうる。

【0025】

一方、ＬＮＧ燃料供給システム１の動作を停止させた後に再起動する場合のように、ＬＮＧの流れが止まった後、再度流れる場合、常温で継続的に接触して熱浸透されたＬＮＧがエンジン２０に流入すると、エンジン２０が要求する適切な条件を満たしていないため安定した動作をすることができないので、運行の効率が低下する恐れがあり、これを改善する必要がある。

【0026】

図２は、本発明の第１実施例によるＬＮＧ燃料供給システムの概念図であり、図３は、本発明の第１実施例によるＬＮＧ燃料供給システムにおけるＬＮＧ貯蔵タンクの断面図である。

【0027】

図２に示したように、本発明の一実施例によるＬＮＧ燃料供給システム１００は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０、エンジン２０、ブースティングポンプ１３１、高圧ポンプ１３２と熱交換機５０を含む。本発明の一実施例では、ＬＮＧ貯蔵タンク１０、エンジン２０、熱交換器５０などは、従来のＬＮＧ燃料供給システム１での各構成と便宜上同じ符号を使用したが、必ずしも同じ構成を指すものではない。

【0028】

ＬＮＧ貯蔵タンク１０は、エンジン２０に供給されるＬＮＧを貯蔵する。 ＬＮＧ貯蔵タンク１０は、ＬＮＧを液体状態で保管しなければならが、このときＬＮＧ貯蔵タンク１０は、圧力タンクの形態を持つことができる。

【0029】

図３に示したように、ＬＮＧ貯蔵タンク１０は、外槽タンク１１、内槽タンク１２、断熱部１３を含む。外槽タンク１１は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０の外壁をなす構造であり、スチールで形成され、断面が多角形の形状を持つことができる。

【0030】

内槽タンク１２は、外槽タンク１１の内部に具備され、、サポート（Ｓｕｐｐｏｒｔ）１４によって外槽タンク１１の内部に支持されて設置することができる。この時、サポート１４は、内槽タンク１２の下端に具備されることができ、もちろん、内槽タンク１２の左右流動を抑制するために、内槽タンク１２の側面にも具備することができる。

【0031】

内槽タンク１２は、ステンレス材質で形成され、５ｂａｒないし１０ｂａｒ（一例として６ｂａｒ）の圧力に耐えるように設計することができる。内槽タンク１２をこのように一定の圧力に耐えるように設計することは、内槽タンク１２の内部に具備されたＬＮＧが蒸発して蒸発ガスが生成されることによって内槽タンク１２の内圧が上昇するからである。

【0032】

内槽タンク１２の内部には、バッフル（Ｂａｆｆｌｅ）１５が具備される。バッフル１５は、格子形態のプレートを意味し、バッフル１５が設置されることにより内槽タンク１２内の圧力が均等に分布されて内槽タンク１２が一部分に集中的に圧力を受けることを防止することができる。

【0033】

断熱部１３は、内槽タンク１２と外槽タンク１１との間に具備され、外部の熱エネルギーが内槽タンク１２に伝達されることを遮断することができる。このとき、断熱部１３は、真空状態になることがある。断熱部１３を真空で形成することにより、ＬＮＧ貯蔵タンク１０は、一般的なタンクに比べて高い圧力により効率的に耐えることができる。一例として、ＬＮＧ貯蔵タンク１０は、真空の断熱部１３によって５ｂａｒないし２０ｂａｒの圧力を十分に耐えることができる。

【0034】

このように本実施例では、真空タイプの断熱部１３を外槽タンク１１と内槽タンク１２との間に具備する圧力タンク型ＬＮＧ貯蔵タンク１０を使用することにより、蒸発ガスの発生を最小限に抑えることができ、内圧が上昇してもＬＮＧ貯蔵タンク１０が破損するなどの問題が起きることを未然に防止することができる。

【0035】

エンジン２０は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から供給されるＬＮＧによって駆動されて推力を発生させる。この時、エンジン２０は、ＭＥＧＩエンジン２０、または二重燃料エンジン２０である。

【0036】

エンジン２０が二重燃料エンジン２０の場合、ＬＮＧとオイルが混合されて供給されず、ＬＮＧまたはオイルが選択的に供給されることができる。これは、燃焼温度の異なる二つの物質が混合供給されることを遮断し、エンジン２０の効率が落ちるのを防止するためである。

【0037】

エンジン２０は、ＬＮＧの燃焼によりシリンダ（図示せず）内のピストン（図示せず）が往復運動することにより、ピストンに連結されたクランク軸（図示せず）が回転し、クランク軸に連結されるシャフト（図示せず）が回転されることができる。したがって、エンジン２０駆動の時に最終的にシャフトに連結されたプロペラ（図示せず）が回転することにより、船体が前進または後進することになる。

【0038】

もちろん、本実施例では、エンジン２０は、プロペラを駆動するためのエンジン２０であるが、発電のためのエンジン２０またはその他の動力を発生させるためのエンジン２０である。すなわち、本実施例では、エンジン２０の種類を特に限定しない。ただし、エンジン２０は、ＬＮＧの燃焼によって駆動力を発生させる内燃機関である。

【0039】

ＬＮＧ貯蔵タンク１０とエンジン２０との間には、ＬＮＧを伝送する燃料供給ライン２１が具備され、燃料供給ライン２１には、ブースティングポンプ１３１、高圧ポンプ１３２および熱交換器５０などが具備されてＬＮＧがエンジン２０に供給されるようにすることができる。この時、燃料供給ライン２１には、燃料供給バルブ（符号図示せず）が具備され、燃料供給バルブの開度調節によりＬＮＧの供給量が調節されることができる。

【0040】

ブースティングポンプ１３１は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０と高圧ポンプ１３２との間の燃料供給ライン２１上に具備することができ、高圧ポンプ１３２に十分な量のＬＮＧが供給されるようにして高圧ポンプ１３２の空洞現象（Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）を防止する。また、ブースティングポンプ１３１は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０からＬＮＧを取り出してＬＮＧを数ないし数十ｂａｒ以内に加圧することができ、ブースティングポンプ５１を経たＬＮＧは、１ｂａｒないし２５ｂａｒに加圧されることができる。

【0041】

ＬＮＧ貯蔵タンク１０に貯蔵されたＬＮＧは液体状態である。この時、ブースティングポンプ１３１は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から排出されるＬＮＧを加圧して圧力および温度を多少上げることができ、ブースティングポンプ１３１によって加圧されたＬＮＧは、依然として液体状態である。一方、本実施例のＬＮＧ燃料供給システム１００は、図面には図示されていないがオイル、一例として、ディーゼルを燃料として使用することができ、ディーゼルとＬＮＧに、ＬＮＧからディーゼルに燃料転換をして利用することができる。ここで、ディーゼルからＬＮＧに燃料転換したり、停止後再駆動時にはスタンバイモードで動作する必要がある。

【0042】

本実施例のブースティングポンプ１３１は、前述したようなスタンバイモード時にクールダウンされうる。ブースティングポンプ１３１のクールダウン動作は、ブースティングポンプ１３１が正常稼動される負荷（一例として６０％以上）以下に動作されて行うことができる。ここで、低温のＬＮＧがブースティングポンプ１３１を経由すると、ＬＮＧの持つ低温の温度がブースティングポンプ１３１の内部と接触してブースティングポンプ１３１内部の自体温度を下げることで、クールダウンの動作が行われる。

【0043】

ブースティングポンプ１３１が、クールダウン動作が行われる過程で、ブースティングポンプ１３１から排出されるＬＮＧは、エンジン２０が要求する温度と圧力条件を持っていないため、エンジン２０に流れないようにして、正常稼動するブースティングポンプ１３１から排出されるＬＮＧを使用するようにし、エンジン２０の正常稼動を誘導する必要がある。これは、以下で説明する。

【0044】

高圧ポンプ１３２は、ブースティングポンプ１３１から排出されたＬＮＧを高圧で加圧し、エンジン２０にＬＭＧが供給されるようにする。ＬＮＧはＬＮＧ貯蔵タンク１０から約１０ｂａｒ程度の圧力で排出された後、ブースティングポンプ１３１によって一次加圧されるが、高圧ポンプ１３２はブースティングポンプ１３１によって加圧された液体状態のＬＮＧを二次に加圧して後述する熱交換器５０に供給する。このとき、高圧ポンプ１３２は、ＬＮＧをエンジンが要求する圧力、たとえば２００ｂａｒないし４００ｂａｒまで加圧してエンジンに供給することで、エンジン２０がＬＮＧによって推力を生産できるようにする。高圧ポンプ１３２は、ブースティングポンプ１３１から排出される液体状態のＬＮＧを高圧で加圧するが、ＬＮＧが超臨界点（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｐｏｉｎｔ）よりも高い温度および高い圧力を持つ超臨界状態になるように相変化させることができる。このとき、超臨界状態であるＬＮＧの温度は、臨界温度よりも相対的に高い−２０℃以下である。

【0045】

高圧ポンプ１３２は、液体状態のＬＮＧを高圧で加圧して過冷却液体状態に変化させることができる。ここで、過冷却液体状態のＬＮＧとは、ＬＮＧの圧力が臨界圧力よりも高く、温度が臨界温度よりも低い状態である。

【0046】

具体的に高圧ポンプ１３２は、ブースティングポンプ１３１から排出される液体状態のＬＮＧを２００ｂａｒないし４００ｂａｒまで高圧で加圧するが、ＬＮＧの温度が臨界温度よりも低い温度になるようにし、ＬＮＧを過冷却液体状態に相変化させることができる。ここで、過冷却液体状態であるＬＮＧの温度は、臨界温度よりも相対的に低い−１４０℃ないし−６０℃になりうる。

【0047】

本実施例の高圧ポンプ１３２は、ブースティングポンプ１３１のクールダウンが完了した後、ブースティングポンプ１３１から排出され、高圧ポンプ１３２に流入されるＬＮＧによってクールダウンが行われることができる。本実施例の高圧ポンプ１３２がクールダウンされる場合には、高圧ポンプ１３２の動作が行われない場合がある。

【0048】

本実施例の回収ライン１３５は、ＬＮＧ貯蔵タンク１０と高圧ポンプ１３２との間に連結されてＬＮＧを上流のＬＮＧ貯蔵タンク１０に回収する。ここで、回収ライン１３５は、ブースティングポンプ１３１がクールダウン動作する場合、高圧ポンプ１３２からＬＮＧをＬＮＧ貯蔵タンク１０に回収する。

【0049】

また、本実施例の回収ライン１３５は、高圧ポンプ１３２の内部に連結されてブースティングポンプ１３１のクールダウン稼動が動作して通常の負荷以下に稼動される場合と、高圧ポンプ１３２をクールダウンされて稼動されない場合のＬＮＧが高圧ポンプ１３２の出口に排出されないように防止してエンジン２０に流入されないようにすることができる。

【0050】

バルブ１３６は、回収ライン１３５上に設けられる一般的なバルブまたは三方バルブからなることができ、ブースティングポンプ１３１と高圧ポンプ１３２がクールダウン動作する場合、回収ライン１３５を開放させ、高圧ポンプ１３２内のＬＮＧがＬＮＧ貯蔵タンク１０に流入されることができる。ここで、図面には図示していないが、ブースティングポンプ１３１がクールダウンされる場合、高圧ポンプ１３２の出口は遮断されることができる。

【0051】

熱交換器５０は、高圧ポンプ１３２とエンジン２０との間の燃料供給ライン２１上に具備され、高圧ポンプ１３２から排出されたＬＮＧを加熱することができる。熱交換器５０に高圧ポンプ１３２によってＬＮＧが供給されることができ、熱交換器５０は、過冷却液体状態または超臨界状態のＬＮＧを高圧ポンプ１３２から排出される圧力である２００ｂａｒないし４００ｂａｒを維持しながら加熱させて、３０℃〜６０℃の超臨界状態のＬＮＧに変換した後、エンジン２０に供給することができる。

【0052】

熱交換器５０は、ボイラー（図示せず）によって供給される蒸気やグリコールヒーター（図示せず）から供給されるグリコールウォーターを利用し、ＬＮＧを加熱したり、電気エネルギーを利用してＬＮＧを加熱したりすることができ、または船舶に具備されている発電機やその他の設備などから発生する廃熱を利用してＬＮＧを加熱することができる。

【0053】

図４は、本発明の第２実施例によるＬＮＧ燃料供給システムの概念図である。前述の実施例と同一または対応する構成要素は同一の図面番号を付与し、これに対する重複説明は省略する。

【0054】

図４を参照してＬＮＧ燃料供給システム２００を説明する。本実施例は、第１実施例と高圧ポンプ２３２のクールダウン動作および高圧ポンプ２３２の下流遮断のみ異なるように構成される（第１実施例では出口を遮断する）。本実施例では、ブースティングポンプ２３１のクールダウンが完了した後、高圧ポンプ２３２のクールダウン動作が開始されることができ、本実施例でのクールダウン動作はブースティングポンプ１３１と同一または類似に正常負荷（一例として６０％以上）よりも低い負荷で動作されて行うことができる。

【0055】

本実施例の高圧ポンプ２３２のクールダウン動作が進行される過程で、高圧ポンプ２３２から排出されるＬＮＧは、エンジン２０が要求する温度と圧力条件を持っていないので、エンジン２０に流動されないようにして正常稼動されるブースティングポンプ２３１と高圧ポンプ２３２から排出されるＬＮＧを利用するようにし、エンジン２０の正常稼動を誘導する必要がある。この時、本実施例の回収ライン２３５を介して高圧ポンプ２３２から排出されたＬＮＧが、ＬＮＧ貯蔵タンク１０に回収されるようにすることができる。

【0056】

本実施例では、高圧ポンプ２３２が正常負荷以下に稼動されてクールダウンし、高圧ポンプ２３２の出口から排出されたＬＮＧがＬＮＧ貯蔵タンク１０に回収されることができる。これにより、本実施例での回収ライン２３５は、高圧ポンプ２３２の出口に連結されることができ、回収ライン２３５は、燃料供給ライン２１から分岐されてＬＮＧ貯蔵タンク１０と連結されることがてきる。

【0057】

さらに、本実施例の回収ライン２３５と燃料供給ライン２１との間にはバルブ２３６が具備されることができ、バルブ２３６は、一般的なバルブまたは三方バルブで構成することができる。第２実施例のバルブ２３６は、高圧ポンプ２３２がクールダウン動作する場合、燃料供給ライン２１の下流を閉鎖し、回収ライン２３５は開放して高圧ポンプ２３２の出口から排出されるＬＮＧはＬＮＧ貯蔵タンク１０に流入されるようにする。

【0058】

以下では、前述したようなＬＮＧ燃料供給システム１００、２００によってＬＮＧ燃料供給システムを駆動する方法について説明する。前述した実施例の構成に応じた同じ機能と作用の重複説明は省略する。

【0059】

まず、図２をともに参照してＬＮＧ燃料供給システム１００によってＬＮＧ燃料供給システムを駆動する方法について説明する。

【0060】

図５は、本発明の第１実施例によるＬＮＧ燃料供給システムを駆動する方法のフローチャートである。図５に示したように（図２参照）、本発明の第１実施例によるＬＮＧ燃料供給システムを駆動する方法は、高圧ポンプからＬＮＧが排出されることを遮断するように、高圧ポンプの出口を遮断する段階（Ｓ１１０）、ＬＮＧ貯蔵タンクからブースティングポンプと高圧ポンプにＬＮＧが移動する段階（Ｓ１２０）、高圧ポンプに流入されたＬＮＧを回収する段階（Ｓ１３０）、ブースティングポンプをクールダウンする段階（Ｓ１４０）、ブースティングポンプを一定の負荷で稼動する段階（Ｓ１５０）、ＬＮＧの供給の取り消しを判定する段階（Ｓ１５５）、当該判定時にブースティングポンプおよび高圧ポンプのクールダウン動作を中止する段階（Ｓ１６０）、高圧ポンプのクールダウン動作を完了する段階（Ｓ１７０）、ブースティングポンプと高圧ポンプを正常稼動する段階（Ｓ１８０）を含む。

【0061】

段階Ｓ１１０では、高圧ポンプ１３２からのＬＮＧが排出されることを遮断するように、高圧ポンプ１３２の出口を遮断する。例えば、ＬＮＧ燃料供給システム１００がディーゼルからＬＮＧへの燃料転換シグナルを受けたり、停止後再起動される場合、ＬＮＧ燃料供給システム１００は、スタンバイモードで動作する必要がある。この時、ブースティングポンプ１３１は、正常負荷以下に稼動され、高圧ポンプ１３２は動作待機状態となり、ＬＮＧは、エンジン２０が要求する温度と圧力に達していない状態である。これにより、エンジン２０にＬＮＧが流入されないように高圧ポンプ１３２の出口を遮断する。

【0062】

段階Ｓ１２０では、ＬＮＧ貯蔵タンク１０からブースティングポンプ１３１と高圧ポンプ１３２にＬＮＧが移動する。ブースティングポンプ１３１と高圧ポンプ１３２のクールダウン動作が開始できるように低温のＬＮＧがＬＮＧ貯蔵タンク１０から排出されるようにする。この時、図面には図示されていないがＬＮＧ貯蔵タンク１０の出口にバルブが設置されてバルブの開度によりＬＮＧの流量が調節されることができる。

【0063】

段階Ｓ１３０では、高圧ポンプ１３２に流入されたＬＮＧを回収する。ＬＮＧ燃料供給システム１００は、停止状態においても燃料供給ライン２１の内部がＬＮＧで満たされているので、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から排出されたＬＮＧは、排出された量だけスタンバイモードが開始される前のＬＮＧをブースティングポンプ１３１と高圧ポンプ１３２から排出するようにし、これをＬＮＧ貯蔵タンク１０に回収する。

【0064】

段階Ｓ１４０では、ブースティングポンプ１３１をクールダウンする。段階Ｓ１３０で、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から排出されたＬＮＧは、ブースティングポンプ１３１よりも低温の状態でブースティングポンプ１３１を経由しながらブースティングポンプ１３１内部の温度を下げることができる。段階Ｓ１４０では、ブースティングポンプ１３１が稼動する前にＬＮＧ貯蔵タンク１０から排出されたＬＮＧと接触して温度が低くなることがありえる。

【0065】

段階Ｓ１５０では、ブースティングポンプ１３１を一定の負荷で稼動する。段階Ｓ１５０は、段階Ｓ１４０とは違って、ブースティングポンプ１３１が稼動することで、正常稼動（一例として６０％以上）よりも低い負荷で稼動されてＬＮＧの流れを加速することができる。この時、ブースティングポンプ１３１の稼動によってＬＮＧはブースティングポンプ１３１の内部を移動しながら排出され、ブースティングポンプ１３１内部の自体温度が低くなることがありえる。

【0066】

段階Ｓ１５５でＬＮＧの供給の取り消しが判定されると、段階Ｓ１６０でブースティングポンプ１３１および高圧ポンプ１３２のクールダウン動作を中断する。本実施例のＬＮＧ燃料供給システム１００は、前述のように、ディーゼルとＬＮＧを使用することができるので、ディーゼルからＬＮＧへの燃料転換を取り消したり、ＬＮＧからディーゼルに燃料転換をしたり、システムを停止するようにブースティングポンプ１３１および高圧ポンプ１３２の動作を取り消すとき、スタンバイ動作を停止することができる。この時、ブースティングポンプ１３１および高圧ポンプ１３２のクールダウン動作は中断される。

【0067】

段階Ｓ１５５でＬＮＧの供給の取り消しが判定されなかった場合、段階Ｓ１７０では、高圧ポンプ１３２のクールダウン動作を完了する。段階Ｓ１６０が実行されず、ＬＮＧ燃料供給システム１００のスタンバイ動作が連続される場合、ブースティングポンプ１３１のクールダウン動作が完了した後、高圧ポンプ１３２のクールダウン動作が発生しえる。本実施例の高圧ポンプ１３２は、ブースティングポンプ１３１から排出されたＬＮＧの持つ低温の温度が高圧ポンプ１３２の内部と接触して相対的に高い温度の高圧ポンプ１３２自体の温度が低くなることがありえる。

【0068】

段階Ｓ１８０では、ブースティングポンプ１３１と高圧ポンプ１３２を正常稼動する。前に実行した段階によってブースティングポンプ１３１と高圧ポンプ１３２のクールダウンが完了すると、ＬＮＧは外部熱による熱浸透現象が低減されることができる。これにより、ブースティングポンプ１３１と高圧ポンプ１３２を正常稼動してエンジン２０が要求するＬＮＧの温度および圧力条件に合わせることができるようにブースティングポンプ１３１と高圧ポンプ１３２とを正常負荷（一例として６０％）以上に駆動する。

【0069】

以下、図４を同時に参照して第２実施例によるＬＮＧ燃料供給システム２００を駆動する方法について説明する。図６は、本発明の第２実施例によるＬＮＧ燃料供給システムを駆動する方法のフローチャートである。

【0070】

図６に示したように（図４参照）、本発明の第２実施例によるＬＮＧ燃料供給システムを駆動する方法は、高圧ポンプからのＬＮＧが排出されることを遮断するように、高圧ポンプの下流を遮断する段階（Ｓ２１０）、ＬＮＧ貯蔵タンクからブースティングポンプと高圧ポンプにＬＮＧが移動する段階（Ｓ２２０）、高圧ポンプに流入されたＬＮＧを高圧ポンプの下流で回収する段階（Ｓ２３０）、ブースティングポンプをクールダウンする段階（Ｓ２４０）、ブースティングポンプを一定の負荷で稼動する段階（Ｓ２５０）、高圧ポンプを一定の負荷で稼動してクールダウンする段階（Ｓ２６０）、ＬＮＧの供給の取り消しを判定する段階（Ｓ２６５）、当該判定時にブースティングポンプと高圧ポンプのクールダウン動作を中断する段階（Ｓ２７０）、高圧ポンプのクールダウン動作を完了する段階（Ｓ２８０）、ブースティングポンプと高圧ポンプを正常稼動する段階（Ｓ２９０）を含む。

【0071】

本実施例は、前述の第１実施例と高圧ポンプ２３２のクールダウン動作および高圧ポンプ２３２の下流遮断のみ異なるように構成される（第１実施例では、出口を遮断する）。

【0072】

段階Ｓ２１０では、高圧ポンプ２３２からＬＮＧがエンジン２０に流入されることを遮断するように、高圧ポンプ２３２の下流を遮断する。例えば、ＬＮＧ燃料供給システム２００がディーゼルからＬＮＧへ燃料転換シグナルを受けたり、停止後再起動される場合、ＬＮＧ燃料供給システム２００は、スタンバイモードで動作する必要がある。この時、ブースティングポンプ２３１は、正常負荷以下に稼動され、高圧ポンプ２３２は動作待機状態となり、ＬＮＧは、エンジン２０が要求する温度と圧力に達していない状態である。これにより、エンジン２０にＬＮＧが流入されないように高圧ポンプ２３２の下流を遮断する。

【0073】

第１実施例では、高圧ポンプ２３２をクールダウン時にも正常負荷以下に稼動されず、ブースティングポンプ２３１を通じたＬＮＧの流れだけでクールダウンしたが、本実施例では、高圧ポンプ２３２もまたクールダウン時正常以下に稼動され、クールダウンされて高圧ポンプ２３２の下流を通じてＬＮＧが排出されないように先に遮断する。

【0074】

段階Ｓ２２０では、ＬＮＧ貯蔵タンク１０からブースティングポンプ２３１と高圧ポンプ２３２にＬＮＧが移動する。ブースティングポンプ２３１と高圧ポンプ２３２のクールダウン動作が開始できるように低温のＬＮＧがＬＮＧ貯蔵タンク１０から排出されるようにする。この時、図面には図示されていないがＬＮＧ貯蔵タンク１０の出口にはバルブが設置されてバルブの開度によりＬＮＧの流量が調節されることができる。

【0075】

段階Ｓ２３０では、高圧ポンプ２３２に流入されたＬＮＧを高圧ポンプ２３２の下流で回収する。ＬＮＧ燃料供給システム２００は、停止状態においても燃料供給ライン２１の内部がＬＮＧで満たされているので、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から排出されたＬＮＧは、排出された量だけスタンバイモードが開始される前のＬＮＧをブースティングポンプ２３１と高圧ポンプ２３２から排出するようにし、これをＬＮＧ貯蔵タンク１０に回収する。

【0076】

特に、本実施例では、高圧ポンプ２３２が正常負荷以下に稼動されてクールダウンされるので、クールダウン動作時の排出量は、高圧ポンプ２３２の出口を介して行うことができる。これにより、高圧ポンプ２３２に流入されたＬＮＧは、高圧ポンプ２３２の出口の下流で回収することができる。

【0077】

段階Ｓ２４０では、ブースティングポンプ２３１をクールダウンする。段階Ｓ２３０で、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から排出されたＬＮＧは、ブースティングポンプ２３１よりも低温の状態でブースティングポンプ２３１を経由しながらブースティングポンプ２３１内部の温度を下げることができる。段階Ｓ２４０では、ブースティングポンプ２３１が稼動する前に、ＬＮＧ貯蔵タンク１０から排出されたＬＮＧと接触して温度が低くなることがありえる。

【0078】

段階Ｓ２５０では、ブースティングポンプ２３１を一定の負荷で稼動する。段階Ｓ２５０は、段階Ｓ２４０とは違ってブースティングポンプ２３１が稼動されることで、正常稼動（一例として６０％以上）よりも低い負荷で稼動されてＬＮＧの流れを加速することができる。この時、ブースティングポンプ２３１の稼動によってＬＮＧはブースティングポンプ２３１の内部を移動して排出され、ブースティングポンプ２３１内部の自体温度が低くなることがありえる。

【0079】

段階Ｓ２６０では、高圧ポンプ２３２を一定の負荷で稼動してクールダウンする。本実施例では、ブースティングポンプ２３１と同一または類似に正常負荷より低い負荷で高圧ポンプ２３２を稼動してＬＮＧの流れを加速し、クールダウンすることができる。

【0080】

段階Ｓ２６５でＬＮＧの供給の取り消しが判定されると、ブースティングポンプ２３１および高圧ポンプ２３２のクールダウン動作を中断する。本実施例のＬＮＧ燃料供給システム２００は、前述のように、ディーゼルとＬＮＧを使用することができるので、ディーゼルからＬＮＧへの燃料転換を取り消したり、ＬＮＧからディーゼルに燃料転換をしたり、システムを停止するようにブースティングポンプ２３１および高圧ポンプ２３２の稼動取り消すとき、スタンバイ動作を停止することができる。この時、ブースティングポンプ２３１および高圧ポンプ２３２のクールダウン動作は中断される。

【0081】

段階Ｓ２６５でＬＮＧの供給の取り消しが判定されなかった場合、段階Ｓ２８０では、高圧ポンプ２３２のクールダウン動作を完了する。段階Ｓ２７０が実行されず、ＬＮＧ燃料供給システム２００のスタンバイ動作が連続される場合、ブースティングポンプ２３１のクールダウン動作が完了した後、高圧ポンプ２３２のクールダウン動作が発生しえる。本実施例の高圧ポンプ２３２は、ブースティングポンプ２３１から排出されたＬＮＧの持つ低温の温度が高圧ポンプ２３２の内部と接触して相対的に高い温度の高圧ポンプ２３２自体の温度が低くなることがありえる。

【0082】

段階Ｓ２９０では、ブースティングポンプ２３１と高圧ポンプ２３２を正常稼動する。前に実行されて段階により、ブースティングポンプ２３１と高圧ポンプ２３２のクールダウンが完了すると、ＬＮＧは、外部熱による熱浸透現象が減少されることができる。これにより、ブースティングポンプ２３１と高圧ポンプ２３２を正常稼動してエンジン２０が要求するＬＮＧの温度および圧力条件に合わせることができるようにブースティングポンプ２３１と高圧ポンプ２３２を正常負荷（一例として６０％）以上に駆動する。

【0083】

このように本実施例では、スタンバイモードではＬＮＧを回収し、スタンバイモード終了後にＬＮＧをエンジン２０に供給してスタンバイモード以後に別途にポンプ１３１、１３２、２３１、２３２をクールダウンする時間を必要としないので、エンジン２０へ燃料供給が迅速に行われる。

【0084】

また、ブースティングポンプ１３１、２３１および高圧ポンプ１３２、２３２のクールダウン動作が行われる場合、これらのポンプ１３１、１３２、２３１、２３２からＬＮＧをＬＮＧ貯蔵タンク１０に回収し、ポンプ１３１、１３２、２３１、２３２は、正常負荷で稼動されて状態の変化が発生したＬＮＧを利用してエンジン２０を安定的に稼動することができ、運行の効率を向上させることができる。

【0085】

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態について説明したが、本発明は、前記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能なのはもちろんであり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0086】

１、１００、２００ ＬＮＧ燃料供給システム、
１０ ＬＮＧ貯蔵タンク、
１１ 外槽タンク、
１２ 内槽タンク、
１３ 断熱部、
１４ サポート、
１５ バッフル、
２０ エンジン、
２１ 燃料供給ライン、
３０ ポンプ
３１、１３１、２３１ ブースティングポンプ、
３２、１３２、２３２ 高圧ポンプ、
５０ 熱交換器、
１３６、２３６ バルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】