特許 6551684 燃料ガス供給システム及び燃料ガス供給方法

(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】6551684

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】燃料ガス供給システム及び燃料ガス供給方法

(51)【国際特許分類】

   B63H 21/38 20060101AFI20190722BHJP

   B63B 25/16 20060101ALI20190722BHJP

【ＦＩ】

   B63H21/38 B

   B63B25/16 D

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-71878(P2016-71878)

(22)【出願日】2016年3月31日

(65)【公開番号】特開2017-178220(P2017-178220A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2018年3月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】518126144

【氏名又は名称】株式会社三井Ｅ＆Ｓマシナリー

(74)【代理人】

【識別番号】110000165

【氏名又は名称】グローバル・アイピー東京特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】梶谷 哲平

(72)【発明者】

【氏名】辻 康之

(72)【発明者】

【氏名】和田 裕太郎

【審査官】 杉田 隼一

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１１−５１７７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１２２３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１１５６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０９０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１７７６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２５１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１４５２４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６３Ｈ ２１／３８

Ｂ６３Ｂ ２５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

船舶の推進エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給システムであって、
燃料ガス源と、
前記燃料ガス源から供給される燃料ガスを、船舶の推進エンジンに供給するガス供給ラインに直列に設けられ、前記燃料ガスを圧縮して前記推進エンジンの側に流す複数の圧縮機構と、を備え、
前記圧縮機構のそれぞれは、前記燃料ガスを圧縮するガスコンプレッサと、前記ガスコンプレッサに付随するように、前記燃料ガスの前記推進エンジンへの供給方向における前記ガスコンプレッサの上流側に設けられ、前記ガスコンプレッサの圧縮室に向けて前記燃料ガスを供給する低圧ガス流路と、前記供給方向における、前記ガスコンプレッサの下流側に設けられ、前記ガスコンプレッサの圧縮室で圧縮された前記燃料ガスを前記推進エンジンに向けて供給する高圧ガス流路と、前記圧縮室を経由することなく前記低圧ガス流路と前記高圧ガス流路の間を繋ぐバイパス管と、前記バイパス管における前記燃料ガスの流量を制御する制御バルブと、前記燃料ガスの流れを、前記低圧ガス流路と前記圧縮室との間の双方方向の流れを許容するアンロード状態と、前記燃料ガスの流れを、前記低圧ガス流路から前記圧縮室への一方向の流れに制限するロード状態とを、切り替えることができるアンローダと、前記アンローダの動作を制御する制御部と、を備え、
前記複数の圧縮機構の間を結ぶガス供給ラインのそれぞれに、前記燃料ガスが前記供給方向の逆方向に向かって逆流することを阻止する逆止弁が設けられ、
前記制御部は、前記ガスコンプレッサの動作の停止前に、前記ロード状態から前記アンロード状態に切り替える制御信号を前記アンローダに送る、ことを特徴とする燃料ガス供給システム。

【請求項2】

船舶の推進エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給システムを用いた燃料ガス供給方法であって、
前記燃料ガス供給システムは、
燃料ガス源と、
前記燃料ガス源から供給される燃料ガスを、船舶の推進エンジンに供給するガス供給ラインに直列に設けられ、前記燃料ガスを圧縮して前記推進エンジンの側に流す複数の圧縮機構と、を備え、
前記圧縮機構のそれぞれは、前記燃料ガスを圧縮するガスコンプレッサと、前記ガスコンプレッサに付随するように、前記燃料ガスの前記推進エンジンへの供給方向における、前記ガスコンプレッサの上流側に設けられ、前記ガスコンプレッサの圧縮室に向けて前記燃料ガスを供給する低圧ガス流路と、前記供給方向における、前記ガスコンプレッサの下流側に設けられ、前記ガスコンプレッサの圧縮室で圧縮された前記燃料ガスを前記推進エンジンに向けて供給する高圧ガス流路と、前記圧縮室を経由することなく前記低圧ガス流路と前記高圧ガス流路の間を繋ぐバイパス管と、前記バイパス管における前記燃料ガスの流量を制御する制御バルブと、を備え、
前記ガスコンプレッサの動作を停止するとき、
前記圧縮機構のそれぞれは、前記燃料ガスの流れを、前記低圧ガス流路から前記圧縮室への一方向の流れに制限するロード状態から、前記燃料ガスの流れを、前記低圧ガス流路と前記圧縮室との間の双方方向の流れを許容するアンロード状態に切り替えるステップと、
前記アンロード状態により、前記高圧ガス流路の燃料ガスが前記バイパス管を介して前記低圧ガス流路に流れて前記高圧ガス流路の圧力が減圧することにより生じる、前記供給方向の下流側に位置する前記圧縮機構の１つの低圧ガス流路から前記供給方向と逆方向に向かう前記燃料ガスの逆流を阻止するステップと、
前記逆流を阻止する間に、前記制御バルブを閉じて、前記バイパス管における前記燃料ガスの流量を０にするステップと、
前記燃料ガスの流量を０にした後、前記ガスコンプレッサの動作を停止するステップと、を備える、ことを特徴とする燃料ガス供給方法。

【請求項3】

前記ガスコンプレッサの動作の停止から前記ガスコンプレッサの動作を開始する時、
前記制御バルブを閉じた状態で、かつ前記アンロード状態で前記ガスコンプレッサの動作を開始するステップと、
前記ガスコンプレッサの動作が定常状態になったとき、前記制御バルブを開くとともに、前記アンロード状態から前記ロード状態に切り替えるステップと、を備える、請求項２に記載の燃料ガス供給方法。

【請求項4】

船舶の推進エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給システムを用いた燃料ガス供給方法であって、
前記燃料ガス供給システムは、
燃料ガス源と、
前記燃料ガス源から供給される燃料ガスを、船舶の推進エンジンに供給するガス供給ラインに直列に設けられ、前記燃料ガスを圧縮して前記推進エンジンの側に流す複数の圧縮機構と、を備える。
前記圧縮機構のそれぞれは、前記燃料ガスを圧縮するガスコンプレッサと、前記ガスコンプレッサに付随するように、前記燃料ガスの前記推進エンジンへの供給方向における、前記ガスコンプレッサの上流側に設けられ、前記ガスコンプレッサの圧縮室に向けて前記燃料ガスを供給する低圧ガス流路と、前記供給方向における、前記ガスコンプレッサの下流側に設けられ、前記ガスコンプレッサの圧縮室で圧縮された前記燃料ガスを前記推進エンジンに向けて供給する高圧ガス流路と、前記圧縮室を経由することなく前記低圧ガス流路と前記高圧ガス流路の間を繋ぐバイパス管と、前記バイパス管における前記燃料ガスの流量を制御する制御バルブと、を備え、
前記圧縮機構のそれぞれは、前記ガスコンプレッサの動作の停止中、前記燃料ガスの流れを、前記低圧ガス流路と前記圧縮室との間の双方方向の流れを許容するアンロード状態にあり、かつ前記制御バルブが閉じた状態であり、前記アンロード状態及び前記閉じた状態で前記ガスコンプレッサの動作を開始するステップと、
前記ガスコンプレッサの動作が定常状態になったとき、前記制御バルブを開くとともに、前記アンロード状態から前記ロード状態に切り替えるステップと、を備える、ことを特徴とする燃料ガス供給方法。

【請求項5】

前記ガスコンプレッサの動作の停止中、前記燃料ガス供給システムの前記圧縮機構それぞれの前記高圧ガス流路の圧力は、前記低圧ガス流路の圧力に比べて高い状態を維持している、請求項２〜４のいずれか１項に記載の燃料ガス供給方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、船舶の推進エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給システム及び燃料ガス供給方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＬＮＧ運搬船においては、液化天然ガスを貯留するＬＮＧタンク内で液化天然ガスが自然に気化したボイルオフガスが発生する。このボイルオフガスを燃料ガスとして船舶の推進エンジンに供給することが行われている。

【0003】

ボイルオフガスのような低圧の流体を高圧の流体とするために、多段圧縮機を用いてボイルオフガスを圧縮することが行われる。多段圧縮機は、例えば直列接続された複数の圧縮機からなる(特許文献１)。
さらに、ボイルオフガスを多段のガスコンプレッサを用いて約３０ＭＰａまで加圧して、エンジン（ＭＣ−ＧＩエンジン）のガス噴射弁に供給することも知られている（非特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平８−２１９０８８号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】「大型ガスインジェクションディーゼル機関（ＭＣ−ＧＩ機関）の実績」、福田哲吾他、Journal of the JIME Vol.36, No.9, pp.64-70

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記エンジン（ＭＣ−ＧＩエンジン）は、陸上発電用エンジンであり、基本的に略一定負荷の運転を前提とした低速ディーゼルエンジンであり、多段のガスコンプレッサも略一定の燃料ガスを供給すればよい。
一方、このような多段のガスコンプレッサを船舶推進用の低速ディーゼルエンジンに適用した場合、このエンジンの負荷は時間変化するため、多段のコンプレッサの運転も変化する必要がある。例えば、エンジンの負荷を低減させ、さらには停止させる場合、使用される燃料ガスが少なくなり、あるいはゼロになるため、燃料ガスの供給方向における下流側において燃料ガスの圧力が高くなり易い。この場合、ガスコンプレッサに付随して設けられる吐出スナッバ内の燃料ガスの圧力が、吐出スナッバよりも下流側に位置する別のガスコンプレッサに付随して設けられる吸引スナッバ内の燃料ガスの圧力に比べて低くなり、下流側の吸引スナッバから上流側の吐出スナッバにガス供給ラインを通して燃料ガスが逆流する場合がある。

【0007】

また、多段のガスコンプレッサを、停止から再起動をさせるとき、ガスコンプレッサに付随した吸引スナッバと吐出スナッバ内の燃料ガスの圧力が同じ状態で停止している場合、ガスコンプレッサの駆動により、吸引スナッバと吐出スナッバ内の燃料ガスの圧力差を生じさせて、燃料ガスを定常的に供給するまでには、長い時間を必要とする。このため、燃料ガスをエンジンに定常状態で供給できるまでの時間を短縮するには、ガスコンプレッサに付随した吸引スナッバに対して吐出スナッバ内の燃料ガスの圧力を高くした状態で停止しておくことが好ましい。しかし、このような燃料ガス供給システムは知られていない。

【0008】

そこで、本発明は、多段の圧縮機構を用いて加圧した燃料ガスのエンジンへの供給を停止するとき、多段の圧縮機構の間で、燃料ガスが逆流することを阻止することができる燃料ガス供給システム及び燃料ガス供給方法、及び、圧縮機構を再起動するとき、多段の圧縮機構からエンジンへの燃料ガスの安定した供給を短時間に実現することができる燃料ガス供給システム及び燃料ガス供給方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、船舶の推進エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給システムである。当該燃料ガス供給システムは、
燃料ガス源と、
前記燃料ガス源から供給される燃料ガスを、船舶の推進エンジンに供給するガス供給ラインに直列に設けられ、前記燃料ガスを圧縮して前記推進エンジンの側に流す複数の圧縮機構と、を備える。
前記圧縮機構のそれぞれは、前記燃料ガスを圧縮するガスコンプレッサと、前記ガスコンプレッサに付随するように、前記燃料ガスの前記推進エンジンへの供給方向における前記ガスコンプレッサの上流側に設けられ、前記ガスコンプレッサの圧縮室に向けて前記燃料ガスを供給する低圧ガス流路と、前記供給方向における、前記ガスコンプレッサの下流側に設けられ、前記ガスコンプレッサの圧縮室で圧縮された前記燃料ガスを前記推進エンジンに向けて供給する高圧ガス流路と、前記圧縮室を経由することなく前記低圧ガス流路と前記高圧ガス流路の間を繋ぐバイパス管と、前記バイパス管における前記燃料ガスの流量を制御する制御バルブと、前記燃料ガスの流れを、前記低圧ガス流路と前記圧縮室との間の双方方向の流れを許容するアンロード状態と、前記燃料ガスの流れを、前記低圧ガス流路から前記圧縮室への一方向の流れに制限するロード状態とを、切り替えることができるアンローダと、前記アンローダの動作を制御する制御部と、を備え、
前記複数の圧縮機構の間を結ぶガス供給ラインのそれぞれに、前記燃料ガスが前記供給方向の逆方向に向かって逆流することを阻止する逆止弁が設けられ、
前記制御部は、前記ガスコンプレッサの動作の停止前に、前記ロード状態から前記アンロード状態に切り替える制御信号を前記アンローダに送る。

【0012】

本発明の他の一態様は、船舶の推進エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給システムを用いた燃料ガス供給方法である。
前記燃料ガス供給システムは、
燃料ガス源と、
前記燃料ガス源から供給される燃料ガスを、船舶の推進エンジンに供給するガス供給ラインに直列に設けられ、前記燃料ガスを圧縮して前記推進エンジンの側に流す複数の圧縮機構と、を備える。
前記圧縮機構のそれぞれは、前記燃料ガスを圧縮するガスコンプレッサと、前記ガスコンプレッサに付随するように、前記燃料ガスの前記推進エンジンへの供給方向における、前記ガスコンプレッサの上流側に設けられ、前記ガスコンプレッサの圧縮室に向けて前記燃料ガスを供給する低圧ガス流路と、前記供給方向における、前記ガスコンプレッサの下流側に設けられ、前記ガスコンプレッサの圧縮室で圧縮された前記燃料ガスを前記推進エンジンに向けて供給する高圧ガス流路と、前記圧縮室を経由することなく前記低圧ガス流路と前記高圧ガス流路の間を繋ぐバイパス管と、前記バイパス管における前記燃料ガスの流量を制御する制御バルブと、を備える。
前記燃料ガス供給方法は、前記ガスコンプレッサの動作を停止するとき、
前記圧縮機構のそれぞれは、前記燃料ガスの流れを、前記低圧ガス流路から前記圧縮室への一方向の流れに制限するロード状態から、前記燃料ガスの流れを、前記低圧ガス流路と前記圧縮室との間の双方方向の流れを許容するアンロード状態に切り替えるステップと、
前記アンロード状態により、前記高圧ガス流路の燃料ガスが前記バイパス管を介して前記低圧ガス流路に流れて前記高圧ガス流路の圧力が減圧することにより生じる、前記供給方向の下流側に位置する前記圧縮機構の１つの低圧ガス流路から前記供給方向と逆方向に向かう前記燃料ガスの逆流を阻止するステップと、
前記逆流を阻止する間に、前記制御バルブを閉じて、前記バイパス管における前記燃料ガスの流量を０にするステップと、
前記燃料ガスの流量を０にした後、前記ガスコンプレッサの動作を停止するステップと、を備える。

【0013】

前記ガスコンプレッサの動作の停止から前記ガスコンプレッサの動作を開始する時、
前記制御バルブを閉じた状態で、かつ前記アンロード状態で前記ガスコンプレッサの動作を開始するステップと、
前記ガスコンプレッサの動作が定常状態になったとき、前記制御バルブを開くとともに、前記アンロード状態から前記ロード状態に切り替えるステップと、を備える、ことが好ましい。

【0014】

本発明のさらに他の一態様も、船舶の推進エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給システムを用いた燃料ガス供給方法である。
前記燃料ガス供給システムは、
燃料ガス源と、
前記燃料ガス源から供給される燃料ガスを、船舶の推進エンジンに供給するガス供給ラインに直列に設けられ、前記燃料ガスを圧縮して前記推進エンジンの側に流す複数の圧縮
機構と、を備える。
前記圧縮機構のそれぞれは、前記燃料ガスを圧縮するガスコンプレッサと、前記ガスコンプレッサに付随するように、前記燃料ガスの前記推進エンジンへの供給方向における、前記ガスコンプレッサの上流側に設けられ、前記ガスコンプレッサの圧縮室に向けて前記燃料ガスを供給する低圧ガス流路と、前記供給方向における、前記ガスコンプレッサの下流側に設けられ、前記ガスコンプレッサの圧縮室で圧縮された前記燃料ガスを前記推進エンジンに向けて供給する高圧ガス流路と、前記圧縮室を経由することなく前記低圧ガス流路と前記高圧ガス流路の間を繋ぐバイパス管と、前記バイパス管における前記燃料ガスの流量を制御する制御バルブと、を備える。
前記圧縮機構のそれぞれは、前記ガスコンプレッサの動作の停止中、前記燃料ガスの流れを、前記低圧ガス流路と前記圧縮室との間の双方方向の流れを許容するアンロード状態にあり、かつ前記制御バルブが閉じた状態であり、前記アンロード状態及び前記閉じた状態で前記ガスコンプレッサの動作を開始するステップと、
前記ガスコンプレッサの動作が定常状態になったとき、前記制御バルブを開くとともに、前記アンロード状態から前記ロード状態に切り替えるステップと、を前記燃料ガス供給方法は備える。

【0015】

前記ガスコンプレッサの動作の停止中、前記燃料ガス供給システムの前記圧縮機構それぞれの前記高圧ガス流路の圧力は、前記低圧ガス流路の圧力に比べて高い状態を維持している、ことが好ましい。

【発明の効果】

【0016】

上記態様の燃料ガス供給システム及び燃料ガス供給方法によれば、多段の圧縮機構の間で、燃料ガスが逆流することを阻止することができる。また、多段の圧縮機構からエンジンへの燃料ガスの安定した供給を短時間に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態の燃料ガス供給システムの構成の一例を示す図である。

【図2】本実施形態のガスコンプレッサのボイルオフガスの吐出量と、バイパス管を上流方向に流れるボイルオフガスの流量を説明する図である。

【図3】本実施形態の逆止弁及びアンローダの一例の構成を示す図である。

【図4】（ａ），（ｂ）は、本実施形態の燃料ガス供給システムで用いる逆止弁と、アンローダの構成の一例を説明する図である。

【図5】本実施形態の燃料ガス供給方法の一例のフローを説明する図である。

【図6】本実施形態の燃料ガス供給方法の他の一例のフローを説明する図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0018】

以下、本発明の燃料ガス供給システム及び燃料ガス供給方法を詳細に説明する。
図１は、本実施形態の船舶の推進エンジンに液化ガスのボイルオフガスを燃料ガスとして供給する燃料ガス供給システム１０の構成の一例を示す図である。燃料ガス供給システム１０の液化ガスとして液化天然ガスを用いるが、液化天然ガスに限定されず、純メタンガスや純エタンガス等を用いることができる。ボイルオフガスは、タンク内で自然入熱によって気化したガスの他に、ＬＮＧを意図的に加熱して強制的に気化したガスも含まれる。

【0019】

燃料ガス供給システム１０は、液化天然ガスを運搬するＬＮＧ船において、液化天然ガスを貯留するＬＮＧタンク１２内で気化したボイルオフガスを燃料ガスとして推進エンジン１４に供給するのに用いられる。ＬＮＧタンク１２は、燃料ガス源である。本実施形態では、ボイルオフガスがＬＮＧタンク１２から推進エンジン１４に供給される方向を下流方向、その反対方向を上流方向といい、ある基準とする位置から下流方向の側を下流側といい、ある基準とする位置から上流方向の側を上流側という。

【0020】

本実施形態の燃料ガス供給システム１０は、燃料ガスの供給を受けて船舶を推進させる推進エンジン１４に、燃料ガスを供給するために、燃料ガスを加圧してＬＮＧタンク１２の側から推進エンジン１４の側に流す複数のガス圧縮機構１３ａ〜１３ｅを備える。複数のガス圧縮機構１３ａ〜１３ｅはガス供給ライン上に直列に設けられている。
ガス圧縮機構１３ａ〜１３ｅは、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅと、吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅと、吐出スナッバ２０ａ〜２０ｅと、熱交換器２２ａ〜２２ｅと、バイパス管２４ａ〜２４ｅと、制御バルブ２６ａ〜２６ｅと、制御装置２８ａ〜２８ｅと、逆止弁３２ａ〜３２ｅアンローダ付の逆止弁３４ａ〜３４ｅ（図３，図４（ａ），（ｂ）参照）と、を主に備える。ガス圧縮機構１３ａ〜１３ｅの間を繋ぐガス供給ラインには、逆止弁３２ａ〜３２ｅが設けられている。

【0021】

ＬＮＧタンク１２には、ＬＮＧ船により運搬される貨物である液化天然ガスが貯留される。ここで、天然ガスは、天然に産する化石燃料である炭化水素ガス、又は、原油精製プラントから生まれるガスであり、メタン、エタン、プロパン等の炭素化合物を含む。液化天然ガス（ＬＮＧ）は天然ガスを冷却して液化したものである。なお、図１では球型のタンクが図示されているが、本実施形態はこれに限らず、メンブレン方式のタンクであってもよい。
本明細書において、「ボイルオフガス」は、ＬＮＧタンク１２内において気化した天然ガスであるが、ＬＮＧタンク１２外で液化天然ガスが気化したものも含む。また、本実施形態を適用する船舶はＬＮＧ船であるが、液化天然ガスをタンクに貯留して、そのボイルオフガスを加圧して燃料ガスとしてエンジンに供給するＬＮＧ船以外の船舶に適用することもできる。

【0022】

推進エンジン１４は供給されるボイルオフガスを燃料ガスとして燃焼室で燃焼させて動力を取り出し、主軸１５ａおよびプロペラ１５ｂを回転させる。推進エンジン１４には、例えば２ストロークサイクルの低速ディーゼルエンジンを用いることができる。
推進エンジン１４は、ガバナ１５ｃと接続されて、駆動が制御されている。ガバナ１５ｃは、主軸１５ａの回転を計測するように設けられた回転計１５ｄ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、推進エンジン１４に燃料ガスを供給する供給ラインに設けられた図示しない流量制御弁の開度を制御することで、推進エンジン１４の駆動を制御する。すなわち、ガバナ１５ｃは、推進エンジン１４と推進用のプロペラ１５ｂを接続した主軸１５ａの主軸回転数が目標回転数になるように、推進エンジン１４の負荷を定め、これに基づいて燃料ガスの燃料供給量を制御する装置である。ガバナ１５ｃは、気象、海象の風、波高等の自然状況が変化しても主軸回転数が目標回転数に維持されるように、推進エンジン１４の負荷を定める他、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、推進エンジン１４の負荷を定めることもできる。ガバナ１５ｃは、定めた負荷に基づいて、最下流に位置するガスコンプレッサ１６ｅの吐出側の目標圧力を設定し、この目標圧力を制御装置２８ｅに送るように構成されている。この目標圧力は、推進エンジン１４が要求する燃料供給圧力である。

【0023】

ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅは、ＬＮＧタンク１２で発生したボイルオフガスを燃料ガスとして圧縮して推進エンジン１４へ供給するガス供給ライン上で直列に接続された多段のコンプレッサである。ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅは、吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅから供給される燃料ガスを加圧する部分である。ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅは、例えば、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅ内の可動部（プランジャ又はピストン）が直線往復運動をすることによって気体を吸い込み、その後圧縮する、往復圧縮機を用いることができる。ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅのうち、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｄは、無給油式圧縮機が用いられ、高圧に燃料ガスを加圧するガスコンプレッサ１６ｅには給油式圧縮機が用いられる。ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの可動部は、上述した図示されない駆動源（例えば電動モータ）の動力で回転するクランク軸を介して連動して駆動される。ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅにおいて、燃料ガスはそれぞれ同程度の圧縮率で段階的に圧縮されることで、燃料ガスは圧縮率の５乗まで圧縮される。例えば、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅのそれぞれにおいて３〜４倍に圧縮することで、燃料ガスは３^５〜４^５倍に圧縮される。例えば、ガスコンプレッサ１６ａの吸引側における燃料ガスの圧力が０．１ＭＰａであれば、ガスコンプレッサ１６ａの吐出側の圧力は約０．３９ＭＰａ、ガスコンプレッサ１６ｂの吐出側の圧力は約１．２４ＭＰａ、ガスコンプレッサ１６ｃの吐出側の圧力は約４．００ＭＰａ、ガスコンプレッサ１６ｄの吐出側の圧力は約１１．３ＭＰａとなる。そして、ガスコンプレッサ１６ｅの吐出側の圧力は設定された目標圧力まで上昇される。

【0024】

吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅは、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅそれぞれに付随して設けられ、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅそれぞれの上流側に設けられる、圧縮前の燃料ガスを一時貯留し、さらに、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの圧縮室に向けて燃料ガスを供給する容器である。すなわち、吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅは、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの圧縮室に向けて燃料ガスを供給する低圧ガス流路を構成する。したがって、吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅ内の圧力は、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅそれぞれで加圧する直前の燃料ガスの圧力に相当する。
吐出スナッバ２０ａ〜２０ｅは、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅそれぞれに付随して設けられ、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅそれぞれの下流側に設けられる、圧縮後の燃料ガスを一時貯留し、さらに、推進エンジン１４に向けて燃料ガスを供給する容器である。吐出スナッバ２０ａ〜２０ｅには、内部に貯留する燃料ガスの圧力を計測する圧力計１９ａ〜１９ｅが設けられている。圧力計１９ａ〜１９ｅの計測結果は、後述する制御装置２８ａ〜２８ｅに送られる。吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅ及び吐出スナッバ２０ａ〜２０ｅには、予め定めた圧力で弁が開放する図示されない安全弁が設けられている。

【0025】

熱交換器２２ａ〜２２ｅは、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅそれぞれで燃料ガスが圧縮されることにより高温になった燃料ガスを、冷媒と熱交換することにより所定の温度に冷やすための装置である。冷媒として、特に制限されないが、ＬＮＧタンク１２で生成された直後の冷えたボイルオフガスを用いることができる。熱交換器２２ａ〜２２ｄは、それぞれの下流側に位置する吸引スナッバ１８ｂ〜１８ｅにガス供給ラインで接続される。
吐出スナッバ２０ａ〜２０ｅ及び熱交換器２２ａ〜２２ｅは、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの圧縮室で圧縮された燃料ガスを推進エンジン１４に向けて供給する高圧ガス流路を構成する。

【0026】

逆止弁３２ａ〜３２ｅは、後述するように、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの停止時、あるいは再起動時、燃料ガスが上流方向に逆流することを阻止するために設けられる。

【0027】

ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅそれぞれに付随した吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅと、熱交換器２２ａ〜２２ｅと逆止弁３２ａ〜３２ｅを繋ぐ高圧ガス流路の配管との間には、バイパス管２４ａ〜２４ｅが設けられている。バイパス管２４ａ〜２４ｅは、低圧ガス流路と高圧ガス流路を繋ぎ、高圧ガス流路である熱交換器２２ａ〜２２ｅの下流側のガス出力部から低圧ガス流路である吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅに向かって加圧した燃料ガスが流れるようになっている。燃料ガスの、下流側から上流側への流れを逆流という。
バイパス管２４ａ〜２４ｅには、燃料ガスが流れる量を制御する制御バルブ２６ａ〜２６ｅが設けられている。

【0028】

図２は、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅが下流方向に吐出する燃料ガスの吐出量と、バイパス管２４ａ〜２４ｅを上流方向に向かって逆流する燃料ガスの流量を説明する図である。図２では、２段目のガスコンプレッサ１６ｂとバイパス管２４ｂの流れを説明しているが、これ以外のガスコンプレッサとバイパス管においても同様の挙動をする。図２に示されるように、例えば、上流側から１時間当たり１５００ｋｇの燃料ガスが供給され、ガスコンプレッサ１６ｂが１時間当たり２０００ｋｇの燃料ガスを圧縮して下流側に吐出する時、吐出スナッバ２０ｂから流れ出て熱交換器２２ｂを通過した燃料ガスを、１時間当たり５００ｋｇ逆流させて吸引スナッバ１８ｂに戻す。このように、吐出スナッバ２０ｂからの燃料ガスが１時間当たり５００ｋｇ逆流するように、制御バルブ２６ｂの開度は制御されている。これにより、熱交換器２２ｂから下流側に１時間当たり１５００ｋｇの燃料ガスを定常的に流すことができる。したがって、吐出スナッバ２０ｂ、いいかえると高圧ガス流路における燃料ガスの圧力は一定に保つことができる。

【0029】

しかし、吸引スナッバ１８ｂ中の燃料ガスの圧力が変化し、燃料ガスの吐出量が、１時間当たり２０００ｋｇから変化するとき、吐出スナッバ２０ｂの圧力が安全弁により設定された圧力を超えることがないように、燃料ガスの吐出量の変化に応じてバイパス管２４ｂを逆流する燃料ガスの量も制御されなければならない。また、上流側から吸引スナッバ１８ｂに供給される燃料ガスの量が増加したとき、さらに、吐出スナッバ２０ｂから下流側に流すべき燃料ガスの必要量が変化した時、吐出スナッバ２０ｂの圧力が安全弁により設定された圧力を超えることがないように、バイパス管２４ｂを逆流する燃料ガスの量を調整させなければならない。バイパス管２４ｂを逆流する燃料ガスの量を調整しなければ、吐出スナッバ２０ｂの安全弁が開放し、開放時の大きな圧力変動は各段の圧力の制御外乱となり、圧力の制御が不安定になる虞がある。

【0030】

このような点を考慮して、本実施形態では、バイパス管２４ａ〜２４ｅに設けられる制御バルブ２６ａ〜２６ｅの開度は、燃料ガスの吐出スナッバ２０ａ〜２０ｅの燃料ガスの圧力に応じて制御される。この制御バルブ２６ａ〜２６ｅの開度の制御は、制御装置２８ａ〜２８ｅが設定する開度指令値によって行われる。すなわち、制御バルブ２６ａ〜２６ｅそれぞれに対して設定される開度指令値が、制御バルブ２６ａ〜２６ｅの開度を制御する。
制御装置２８ａ〜２８ｅでは、圧力計１９ａ〜１９ｅによって計測された計測結果と定められた目標圧力との圧力差に応じて指令値が設定される。なお、制御装置２８ｅで定められる目標圧力は、上述したように、ガバナ１５ｃから送られたものである。

【0031】

アンローダ付の逆止弁３４ａ〜３４ｅは、圧縮機構１３ａ〜１３ｅの吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅとガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの間に、アンローダ４１ａ〜４１ｅが設けられた逆止弁である。逆止弁３４ａ〜３４ｅは、後述するロード状態では、燃料ガスの流れを、吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅからガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの圧縮室１７ａ〜１７ｅへの一方向の燃料ガスの流れに制限し、アンローダ４１ａ〜４１ｅの作用によるアンロード状態では、吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅと圧縮室１７ａ〜１７ｅとの間の双方方向の燃料ガスの流れを許容する。図３は、本実施形態のアンローダ付きの逆止弁３４ａ〜３４ｅを説明する図である。図４（ａ），（ｂ）は、逆止弁３４ａ〜３４ｅと、アンローダ４１ａ〜４１ｅの構成の一例を説明する図である。以降、逆止弁３４ａ〜３４ｅを代表して説明する場合、逆止弁３４と称し、アンローダ付の逆止弁３４を構成する各部材も符号ａ〜ｅを付さずに番号のみで記す。本実施形態では、図４（ａ），（ｂ）に示す構成のアンローダ４１を用いるが、アンローダ４１は、逆支弁３４の機能を、上記ロード状態と上記アンロード状態に切り替えることができる機構であれば特に制限されない。

【0032】

図４（ａ），（ｂ）に示す逆止弁３４は、弁座５１、弁受５９、および、弁座５１と弁受５９の間に配される複数の弁板５３，５５，５７を有している。弁座５１は圧縮室１７ａ側に配置され、弁受５９はガス供給ラインの吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅ側に配置される。弁座５１、弁板５３〜５７、弁受５９はいずれも板状部材である。弁座５１の中心には、弁受５９側に延びる軸５２が設けられている。弁板５３〜５７、弁受５９には軸５２が貫通して配置されように構成されている。逆止弁３４は、さらに、コイルばね等の図示されない付勢部材を有しており、逆止弁３４に外力が作用していない状態（例えば後述するアンロード状態）では、弁座５１、弁板５３〜５７、弁受５９は互いに間隔をあけて配置される。軸５２より外周側の弁座５１の領域には、燃料ガスの通路となる複数の凹部５１ａが形成されており、弁板５３〜５７、弁受５９にはそれぞれ、燃料ガスの通路となる複数の凹部５３ａ，５５ａ，５７ａ，５９ａが形成されている。凹部５３ａ、５５ａ、５７ａ、５９ａは、弁板５３〜５７，弁受５９が、図４（ａ）に示されるように互いに接触するよう重なった状態では、軸５２の延びる方向に一体の孔の空間を形成し、この一体の孔の空間は弁座５１によって閉塞するようになっている。このため、逆止弁２２が閉じた状態では、図４（ａ）に示す矢印で示される方向（圧縮室１７ａ〜１７ｅから吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅに向かう方向）に流れることができず、逆流を阻止できる。一方、吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅから圧縮室１７ａ〜１７ｅに向かう方向には、燃料ガスは図示されない上述の付勢部材の付勢力に打ち勝って弁座５１と弁板５３が離間して上記一体の孔の空間は開放され、燃料ガスが流れる。
一方、逆止弁２２が開いた状態では、燃料ガスは、例えば図４（ｂ）に示す矢印（圧縮室２１ａから吸引スナッバ２３の側）に流れることができ、上記矢印と反対方向にも流れることができる。

【0033】

このような逆止弁３４に、アンローダ４１が設けられている。アンローダ４１は、図４（ｂ）に示すように、ケーシング６１と、ケーシング６１内で動くことのできるダイヤフラム６３と、ダイヤフラム６３に接続されたロッド６５と、ケーシング６１に空気圧を供給する図示されない空気圧供給装置と、を有している。ダイヤフラム６３は、ケーシング６１内で、図示されない付勢部材によって、ロッド６５を突出させるよう（図４（ａ），（ｂ）の下方に突出するよう）付勢されている。ロッド６５の先端（図４（ａ），（ｂ）において下端）は、逆止弁３４の弁座５１に取り付けられた部材６７に当接しており、ロッド６５が突出することによって、部材６７，６８を介して圧接力が逆止弁２２に作用する。部材６７，６８は、ロッド６５からの圧接力を、弁座５１のより広い領域に伝達するための部材である。このような構成により、ロッド６５が前進してロッド６５の圧接力で弁座５１と弁受５９が閉じることにより、逆止弁３４の機能を正常な状態（ロード状態）にすることができる。一方、ロッド６５が後退することにより弁座５１と弁受５９が開いて、逆止弁３４の機能を発揮させない状態（アンロード状態）にすることができる。アンローダ４１による逆止弁３４のロード状態及びアンロード状態の切り替えは、制御装置２８ａ〜２８ｅの制御によって行われる。このとき、制御装置２８ａ〜２８ｅは、アンローダ４１の動作を制御し、制御装置２８ａ〜２８ｅは、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの動作の停止前に、ロード状態からアンロード状態に切り替える制御信号をアンローダ４１に送る、ことが好ましい。

【0034】

このような燃料ガス供給システム１０において、推進エンジン１４の停止のために、あるいは、推進エンジン１４の使用する燃料を別の燃料に切り替えるために、使用する燃料ガスの量をゼロにする場合がある。この場合、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの駆動も燃料ガスの使用ゼロの切り替えに対応して瞬時に切り替えることが難しいため、燃料ガスは下流側で圧力が高くなる場合がある。例えば、推進エンジン１４への燃料ガスの供給を停止した場合、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの駆動停止の動作は遅れて開始し、さらに、制御バルブ２６ａ〜２６ｅも遅れて開度の変更の動作を開始する。このため、これらの遅れ時間の間に、下流側の圧縮機構の吸引スナッバ内の燃料ガスの圧力が、上流側の隣接する圧縮機構の吐出スナッバ内の燃料ガスの圧力よりも高くなり易い。この燃料ガスの高低によって生じる燃料ガスの逆流を阻止するために、圧縮機構１３ａ〜１３ｅの間を繋ぐガス供給ラインに逆止弁３２ａ〜３２ｅが設けられている。逆止弁３２ａ〜３２ｅは、
バイパス管２４ａ〜２４ｅの分岐位置と下流側の吸引スナッパ１８ｂ〜１８ｅの間のガス供給ラインに設けられている。

【0035】

図５は、本実施形態の燃料ガス供給方法の一例である、燃料ガスの供給の停止のフローを説明する図である。
まず、燃料ガス供給システム１０が推進エンジン１４への燃料ガスの供給を停止する場合、燃料ガス供給システム１０は、推進エンジン１４への燃料ガスの供給バルブを閉じるとともに、逆止弁３４を、アンローダ４１の作用により図４（ｂ）に示すように、アンロード状態にする（ステップＳ１０）。具体的には、燃料ガスの流れを、吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅから圧縮室１７ａ〜１７ｅへの一方向の流れに制限するロード状態から、燃料ガスの流れを、吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅと圧縮室１７ａ〜１７ｅとの間の双方方向の流れを許容するアンロード状態に切り替える。ロード状態からアンロード状態への切り替えは、短時間に行うことができる。これにより、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅが駆動しても吐出スナッバ２０ａ〜２０ｅには、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅから燃料ガスは供給されない。このため、吐出スナッバ２０ａ〜２０ｅにおける燃料ガスの圧力は上昇し難い。

【0036】

さらに、逆止弁３２ａ〜３２ｄは、上記アンロード状態のとき、吐出スナッバ２０ａ〜２０ｅから熱交換器２２ａ〜２２ｅを通って流れる燃料ガスの一部がバイパス管２４ａ〜２４ｅを介して吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅに流れて吐出スナッバ２０ａ〜２０ｅの圧力が減圧することにより生じる燃料ガスの逆流を阻止する。燃料ガスの逆流は、燃料ガスの供給方向の下流側に位置する圧縮機構１３ｂ〜１３ｅの吸引スナッバ１８ｂ〜１８ｅから上流側に位置する吐出スナッバ２０ａ〜２０ｅに向かって（燃料ガスの供給方向と逆方向に向かって）流れる燃料ガスの流れである。

【0037】

上記逆流を阻止する間に、燃料ガス供給システム１０は、制御バルブ２６ａ〜２６ｅを閉じて、バイパス管２４ａ〜２４ｅにおける燃料ガスの流量を０にする（ステップＳ１２）。
燃料ガスの流量を０にした後、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの動作を停止する（ステップＳ１４）。
このように、逆止弁３２ａ〜３２ｄは、多段の圧縮機構１３ａ〜１３ｅの間で、燃料ガスが逆流することを阻止することができる。
また、吐出スナッバ２０ａ〜２０ｅは、逆止弁３２ａ〜３２ｅ、制御バルブ２６ａ〜２６ｅ、及び停止したガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅにより、空間が閉塞されるので、吐出スナッバ２０ａ〜２０ｅと同じ圧縮機構１３ａ〜１３ｅに付随した吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅとは、燃料ガスの圧力差がある状態で保持される。すなわち、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの動作の停止中、燃料ガス供給システム１０の圧縮機構１３ａ〜１３ｅそれぞれの吐出スナッバ２０ａ〜２０ｅの圧力は、吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅの圧力に比べて高い状態を維持している。このため、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅを再起動するとき、推進エンジン１４への燃料ガスの安定した供給を短時間に実現することができる。

【0038】

図６は、本実施形態の燃料ガス供給方法の他の一例である、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの再起動のフローを説明する図である。
まず、燃料ガス供給システム１０は、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの駆動を開始させる（ステップＳ２０）。具体的には、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの駆動前、逆止弁３４ａ〜３４ｅはアンロード状態にあり、制御バルブ２６ａ〜２６ｅは閉じた状態である。この状態で、圧縮機構１３ａ〜１３ｅのそれぞれは、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの動作を開始する。

【0039】

次に、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの動作が定常状態になったとき、制御バルブ２６ａ〜２６ｅを開く（ステップＳ２２）。さらに、制御バルブ２６ａ〜２６ｅを開くとともに、逆止弁３４ａ〜３４ｅの状態を、アンローダ４１の作用により、アンロード状態からロード状態に切り替えて、アンロード状態を解除する（ステップＳ２４）。
ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの再起動前のガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅの動作の停止中、燃料ガス供給システム１０の圧縮機構１３ａ〜１３ｅそれぞれの吐出スナッバ２０ａ〜２０ｅの圧力は、吸引スナッバ１８ａ〜１８ｅの圧力に比べて高い状態を維持していることが好ましい。これにより、ガスコンプレッサ１６ａ〜１６ｅを再起動するとき、推進エンジン１４への燃料ガスの安定した供給を短時間に実現することができる。

【0040】

以上、本発明の燃料ガス供給システム及び燃料ガス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。

【符号の説明】

【0041】

１０ 燃料ガス供給システム
１２ ＬＮＧタンク
１３ａ〜１３ｅ 圧縮機構
１４ 推進エンジン
１５ａ 主軸
１５ｂ プロペラ
１５ｃ ガバナ
１５ｄ 回転計
１６ａ〜１６ｅ ガスコンプレッサ
１７ａ〜１７ｅ 圧縮室
１８ａ〜１８ｅ 吸引スナッバ
１９ａ〜１９ｅ 圧力計
２０ａ〜２０ｅ 吐出スナッバ
２２ａ〜２２ｅ 熱交換器
２４ａ〜２４ｅ バイパス管
２６ａ〜２６ｅ 制御バルブ
２８ａ〜２８ｅ 制御装置
３２ａ〜３２ｅ，３４a〜３４ｅ 逆止弁
４１，４１ａ〜４１ｅ アンローダ
５１ 弁座
５２ 軸
５３，５５，５７ 弁板
５３ａ，５５ａ，５７ａ，５９ａ 凹部
５９ 弁受
６１ ケーシング
６３ ダイヤフラム
６５ ロッド
６７,６８ 部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】