特許 7397923 直立燃料タンク基盤推進補助ローターセイルシステム及び搭載船舶

(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】

(24)【登録日】2023-12-05

(45)【発行日】2023-12-13

(54)【発明の名称】直立燃料タンク基盤推進補助ローターセイルシステム及び搭載船舶

(51)【国際特許分類】

   B63H 9/02 20060101AFI20231206BHJP

   B63B 25/16 20060101ALI20231206BHJP

   B63H 21/38 20060101ALI20231206BHJP

   B63B 25/08 20060101ALI20231206BHJP

【ＦＩ】

B63H9/02

B63B25/16 E

B63B25/16 F

B63B25/16 101Z

B63H21/38 B

B63B25/08 J

B63B25/08 N

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022117961

(22)【出願日】2022-07-25

(65)【公開番号】P2023172822

(43)【公開日】2023-12-06

【審査請求日】2022-07-25

(31)【優先権主張番号】10-2022-0063013

(32)【優先日】2022-05-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】518304915

【氏名又は名称】コリア インスティテュート オブ オーシャン サイエンス テクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】カン，ヘ ジン

(72)【発明者】

【氏名】ホン，ジャン ピョ

【審査官】高瀬 智史

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０２８０３０６６（ＣＮ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０２１－００３１０４８（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２００５－２２５２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平５－２１３２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０２２－００４５３３１（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６３Ｈ ９／０２

Ｂ６３Ｈ ２１／３８

Ｂ６３Ｂ ２５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

船舶の船体に固設される直立タンクと、
前記直立タンク以上の長さ及び直径を有する円筒状に前記直立タンクの外周面の一部又は全部を包み込むように設置されるローターセイルと、を含み、
前記ローターセイルは、
前記直立タンクと同心に前記直立タンクを包み込んだまま回転可能に設置され、
状況に応じて前記直立タンクの外周面の高さ方向に沿って移動して一定の高さを維持することができ、
前記直立タンクと前記ローターセイルの対は、一つの船舶に少なくとも一つ設置されることを特徴とする、直立タンク基盤推進補助ローターセイルシステム。

【請求項2】

前記直立タンクは、
直立燃料タンク又は直立二酸化炭素タンクのうちのいずれか一つから構成されるか、或いは２つを含む形態で構成されることができ、
前記直立燃料タンクは、
燃料を貯蔵し且つ前記燃料のスロッシングを防止するための防波板が設置される内部タンクと、
前記内部タンクよりも大きい直径と長さを有するように形成され、前記内部タンクと同心に設置される外部タンクと、を含み、
前記内部タンクの外周面と前記外部タンクの内周面とは一定距離離隔して真空空間を成し、
前記真空空間には選択に応じて断熱材が充填でき、
前記直立二酸化炭素タンクは、
前記直立タンク以外の前記船舶の他の構成要素から捕集された二酸化炭素を加圧又は液化して貯蔵することができるように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の直立タンク基盤推進補助ローターセイルシステム。

【請求項3】

前記直立燃料タンクは、
内部に液体燃料のスロッシングを防止するための防波板が少なくとも一つ設置され、
前記防波板は、
前記直立タンク内の長手方向全体にわたって設置される垂直多孔防波板と、
前記直立タンク内の一定の高さで断面積全体にわたって設置される水平多孔防波板と、を含むことを特徴とする、請求項２に記載の直立タンク基盤推進補助ローターセイルシステム。

【請求項4】

請求項１に記載の直立タンク基盤推進補助ローターセイルシステムが搭載される船舶において、
前記直立タンクは、
前記船舶に直立するように設置されることにより、
前記ローターセイルが上下方向に移動可能に設置されることを特徴とする、直立タンク基盤推進補助ローターセイルシステム搭載船舶。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、船舶排出温室効果ガスに対する国際的な環境規制に対応するためのものであり、特に、船舶用燃料油（ＭＧＯ）より８倍、液化天然ガス（ＬＮＧ）より４倍の体積を持つため、船舶燃料としての活用時に燃料タンクの配置が難しい水素（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ）のように船舶燃料活用時にエネルギー貯蔵密度が低い燃料の燃料タンク構成及び配置を含み、船舶から発生する温室効果ガスの低減のための推力補助技術として活用されるマグヌス効果基盤のローターセイルを、燃料タンクの配置特性を活用して一緒に設置するローターセイルシステム及び搭載船舶に関する。

【背景技術】

【0002】

１．背景－国際的な船舶排出温室効果ガスの規制
国際海事機関（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｐｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ、ＩＭＯ）が船舶から排出される温室効果ガスの総量を２００８年比２０５０年までに５０％以上減縮することに、２０１８年海洋環境保護委員会（ＭＥＰＣ、Ｍａｒｉｎｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）で決定することにより、単位船舶あたり最大７０％以上の温室効果ガス排出削減技術が求められる実情である。

【0003】

船舶の温室効果ガス排出削減のための技術には、船体（ｈｕｌｌ）形状の流線型化、運航航路の最適化、船首尾の傾斜（ｔｒｉｍ）を利用する方法や、エネルギー効率向上装置（ＥＳＤ、Ｅｎｅｒｇｙ Ｓａｖｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）の適用方法があるが、最大１５％以内の炭素排出削減効果のみがあるため、船舶排出温室効果ガス規制への対応に限界がある。

【0004】

韓国が競争力を持っているＬＮＧを燃料として活用する船舶の場合は、２０％内外の炭素排出削減効果があるが、規制への対応に不足している。

【0005】

２．背景－無炭素燃料（水素及びアンモニア）の船舶燃料への活用
規制への対応のためには、水素やアンモニアなどの無炭素燃料の活用が必要であるが、同じ距離を運航するための燃料タンクの配置時にＬＮＧに比べ４倍以上の体積を必要とする水素や２倍以上の空間を必要とするアンモニアは、ＬＮＧ推進船舶よりもさらに燃料タンクの配置と貨物積載空間の確保に困難がある（＜表１＞参照）。

【0006】

＜表１＞燃料別貯蔵条件、相対的タンクサイズ、相対的費用

【0007】

【表1】

【0008】

これにより、大きな体積を要求する無炭素燃料の船舶搭載代案を構成し、温室効果ガスの排出を最小限に抑えて環境規制に対応することができる技術代案構成が求められる。

【0009】

図１はタンク配置空間の不足により船尾に設置されたＬＮＧタンクの例示を示すものであって、水素はＬＮＧに比べ４倍、アンモニアは２倍のタンク体積を必要として、既存の船舶に配置することが困難であることが分かる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【文献】韓国特許第１０－２３８７０１７号公報（発明の名称：水素タンク一体型船舶、登録日：２０２２年４月１２日）

【文献】韓国特許第１０－１４８８８３６号公報（発明の名称：マグヌスローター及び力測定装置を含む船舶、登録日：２０１４年１月２７日）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、その目的は、従来の液化水素やアンモニアなどの無炭素燃料又はＬＮＧ燃料の活用時にタンクの配置に困難があった船舶に直立型タンクを配置して貨物積載空間を確保しながらもタンクを容易に配置し、垂直に設置されたタンクの周辺に回転型円柱からなるローターセイル（Ｒｏｔｏｒ Ｓａｉｌ）を配置する直立タンク基盤推進補助ローターセイル及び搭載船舶を提供することにある。

【0012】

本発明の技術的課題は、上述したものに限定されず、上述していない別の技術的課題は、以降の記載から当業者に明確に理解できるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記の目的を達成するための本発明の好適な一実施形態による直立タンク基盤推進補助ローターセイルシステムは、船舶の船体に固設される直立タンクと、直立タンク以上の長さ及び直径を有する円筒状に直立タンクの外周面の一部又は全部を包み込むように設置されるローターセイルと、を含み、ローターセイルは、直立タンクと同心に直立タンクを包み込んだまま回転可能に設置され、状況に応じて直立タンクの外周面の高さ方向に沿って移動して一定の高さを維持することができ、直立タンクとローターセイルの対は、一つの船舶に少なくとも一つ設置されることを特徴とする。

【0014】

また、本発明の好適な一実施形態による直立タンク基盤推進補助ローターセイルシステムの直立タンクは、直立燃料タンク又は直立二酸化炭素タンクのうちのいずれかから構成されるか、或いは２つを含む形態で構成されることができ、直立燃料タンクは、燃料を貯蔵し且つ燃料のスロッシングを防止するための防波板が設置される内部タンクと、内部タンクよりも大きい直径と長さを有するように形成され、内部タンクと同心に設置される外部タンクと、を含み、内部タンクの外周面と外部タンクの内周面とは一定距離離隔して真空空間を成し、真空空間には選択に応じて断熱材が充填でき、直立二酸化炭素タンクは、直立タンク以外の船舶の他の構成要素から捕集された二酸化炭素を加圧又は液化して貯蔵することができるように構成されることを特徴とする。

【0015】

また、本発明の好適な一実施形態による直立タンク基盤推進補助ローターセイルシステムの直立燃料タンクは、内部に液体燃料のスロッシングを防止するための防波板が少なくとも一つ設置され、防波板は、直立タンク内の長手方向全体にわたって設置される垂直多孔防波板と、直立タンク内の一定の高さで断面積全体にわたって設置される水平多孔防波板と、を含むことを特徴とする。

【0016】

また、本発明の好適な一実施形態に係る直立タンク基盤推進補助ローターセイルシステム搭載船舶は、直立タンクが船舶に直立するように設置されることにより、ローターセイルが上下方向に移動可能に設置されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明の好適な一実施形態による、直立タンク基盤推進補助ローターセイル及びローターセイル搭載船舶によれば、ＬＮＧ比４倍以上の体積を必要とする水素や２倍以上の空間を必要とするアンモニアは、ＬＮＧ推進船舶よりもタンクのより容易な配置が可能となり、タンクの周辺に回転型ローターセイルを一緒に配置して船舶の推進動力を補助することにより、追加的な省エネ効果と炭素排出削減効果がある。

【0018】

本発明の効果は、上述した効果に制限されず、上述していない別の効果は、請求の範囲の記載から当業者に明確に理解できるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】タンク配置空間の不足により船尾に設置されたＬＮＧタンクの例を示す例示写真である。

【図2】マグヌス効果（Ｍａｇｎｕｓ ｅｆｆｅｃｔ）を活用したローターセイルの作動原理とローターセイル搭載船舶の概念を示す図である。

【図3】本発明の好適な一実施形態による、直立タンク基盤推進補助ローターセイルの構成図である。

【図4】本発明の好適な一実施形態による、直立タンク基盤推進補助ローターセイルを船種別に配置した場合をそれぞれ示す概念図である。

【図5】本発明の好適な一実施形態による、直立タンク基盤推進補助ローターセイル、水素（又はアンモニア又はＬＮＧ）を燃料として活用する燃料電池、及び電気推進システムを備えた船舶の構成に関する例示的な概念図である。

【図6】本発明の好適な一実施形態による、直立タンク基盤推進補助ローターセイルをバルク船に配置した一例である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施し得るように、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

【0021】

実施形態を説明するにあたり、本発明の属する技術分野における公知のものであり、本発明と直接関連のない技術内容については説明を省略する。これは、不要な説明を省略することにより、本発明の要旨を不明確にすることなく、より明確に伝達するためである。

【0022】

同様の理由で、添付図面において、一部の構成要素は、誇張又は省略されているか、或いは概略的に図示されている。また、各構成要素のサイズは、実際のサイズを全的に反映するものではない。各図中の同一又は対応する構成要素には同じ参照番号を付した。

【0023】

図１はタンク配置空間の不足により船尾に設置されたＬＮＧタンクの例を示す例示写真である。図１を参照すると、船舶のデッキ上に２台の燃料タンク（ＦＴ）が設置されている形態を確認することができる。もちろん、図面のような燃料タンク（ＦＴ）の設置例は、一部の事例であるが、船体の内部に燃料タンク（ＦＴ）を設置するための空間が十分に確保され難いことを示すことができる一例である。

【0024】

図２はマグヌス効果（Ｍａｇｎｕｓ ｅｆｆｅｃｔ）を活用したローターセイルの作動原理とローターセイル搭載船舶の概念を示す図である。

【0025】

図２（ａ）を参照すると、回転している円柱状のローターセイルの周辺に風が吹くときに周辺空気の流れを示す流線が描かれており、周辺の気圧によって矢印方向に揚力が発生する。これをマグヌス効果という。

【0026】

図２（ｂ）は複数のローターセイルが装着される船舶の概念を示す図であって、船舶の船体デッキ上に複数の直立タンク基盤推進補助ローターセイル１００が設置されていることを確認することができる。ここで、直立タンク基盤推進補助ローターセイル１００が６基設置されているが、これは一例に過ぎず、必ずしも一つの船舶に直立タンク基盤推進補助ローターセイル１００が６基設置されることに限定するものではないと理解すべきである。

【0027】

図３は本発明の好適な一実施形態による、直立タンク基盤推進補助ローターセイルの構成図である。

【0028】

図３を参照すると、本発明の好適な一実施形態による直立タンク基盤推進補助ローターセイルシステムは、船舶の船体に固設される直立タンク、及び直立タンク以上の長さ及び直径を有する円筒状に直立タンクの外周面の一部又は全部を包み込むように設置されるローターセイルを含み、ローターセイルは、直立タンクと同心に直立タンクを包み込んだまま回転可能に設置され、状況に応じて直立タンクの外周面の高さ方向に沿って移動して一定の高さを維持することができ、直立タンクとローターセイルの対は一つの船舶に少なくとも一つ設置されることを特徴とする。

【0029】

ここで、直立タンク５５は、直立燃料タンク及び直立二酸化炭素タンクのうちのいずれか一つを含むか、或いは２つを含む形態で構成されることができる。

【0030】

ここで、直立燃料タンクは、燃料を貯蔵する内部タンク１０と、内部タンク１０より大きい直径と長さを有するように形成され、内部タンク１０と同心に設置される外部タンク３０と、を含み、内部タンク１０の外周面と外部タンク３０の内周面とは一定距離離隔して真空空間をなし、真空空間には選択に応じて断熱材が充填でき、直立二酸化炭素タンクは、直立タンク以外の船舶の他の構成要素から捕集された二酸化炭素を加圧又は液化して貯蔵することができるように構成されることを特徴とする。

【0031】

また、直立タンク５５が直立燃料タンクで構成される場合には、内部に液体燃料のスロッシングを防止するために、少なくとも一つの防波板が設置され、防波板は、直立タンク５５の内部タンク１０内の長手方向全体にわたって設置される垂直多孔防波板４０と、直立タンク５５の内部タンク１０内の一定の高さで断面積全体にわたって設置される水平多孔防波板５０と、を含むことを特徴とする。

【0032】

上述したように、上下方向に全長にわたって設置される垂直多孔防波板４０、及び左右方向に断面積全体にわたって設置される水平多孔防波板５０によって、直立タンク５５及び内部タンク１０に貯蔵される液体燃料のスロッシングを最大限に低減することができる。

【0033】

上述した本発明の好適な一実施形態による直立タンク基盤推進補助ローターセイル１００が船舶に設置されるときには、当該船舶の表面に直立タンク５５が真っ直ぐ立てられたまま直立状態を維持することができるように設置され、ローターセイル６０が直立タンク５５を基準として回転可能に且つ上下方向に移動可能に設置される。

【0034】

また、ローターセイル６０が設置される直立タンク５５に二酸化炭素貯蔵タンクを付加する形態で実施することも可能である。ここで、二酸化炭素貯蔵タンクとは、直立タンク５５以外の船舶の他の構成要素から捕集された二酸化炭素を加圧又は液化して貯蔵することができる貯蔵タンクを意味する。

【0035】

上述したように、直立タンク５５が二酸化炭素貯蔵タンクを含む実施形態の場合、直立タンク５５に含まれる二酸化炭素貯蔵タンクが直立タンク５５のように長手方向に一定長さ延びる直立形態であってもよく、直立燃料タンクの上端又は下端に結合される形態であってもよいので、各実施形態の条件及び環境に応じて適切な形態を選択して実施することができる。

【0036】

図４は本発明の好適な一実施形態による、直立タンク基盤推進補助ローターセイルを船種別に配置した場合をそれぞれ示す概念図である。

【0037】

図４を参照すると、上から原油タンカー、コンテナ船、バルク船、旅客船のそれぞれに直立タンク基盤推進補助ローターセイル１００が設置される場合を側面方向を基準として概念的に示していることが分かる。但し、各船種別に設置される直立タンク基盤推進補助ローターセイル１００の個数が必ずしも図面に示された個数と同じである必要はなく、実施形態ごとに固有の条件及び環境に応じて適切な個数が設置されるようにするのがよい。

【0038】

図５は本発明の好適な一実施形態による、直立タンク基盤推進補助ローターセイル、水素（又はアンモニア又はＬＮＧ）を燃料として活用する燃料電池、及び電気推進システムを備えた船舶の構成に関する例示的な概念図である。

【0039】

図５を参照すると、直立タンク基盤推進補助ローターセイル１００に含まれるローターセイル６０が最大限上昇したとき、その上端までの高さをローターセイル上昇高さ（Ｈ＿ＲＳ）で表し、ローターセイル６０が直立タンク５５を完全に覆うように下降したとき、その上端までの高さが、積み荷役クレーンが運用される高さに達する積み荷役クレーン運用高さＨ＿Ｃに近づくように設計及び実現されることを確認することができる。

【0040】

また、当該船舶の船尾には、推進電動機１、可変周波数ドライブ２、トランスフォーマ３、主配電盤４、及び燃料電池５が設置されている。

【0041】

図６は本発明の好適な一実施形態による、直立タンク基盤推進補助ローターセイルをバルク船に配置した一例である。

【0042】

図６を参照すると、バルク船の船体に３対の直立タンク基盤推進補助ローターセイル１００が設置されていることを確認することができる。ここで、船首方向は図面の下側、船尾方向は図面の上側をそれぞれ示す。

【0043】

一方、本明細書及び図面には本発明の好適な実施形態について開示されており、特定の用語が使用されたが、これは、単に本発明の技術内容を容易に説明し、発明の理解を助けるための一般的な意味で使用されたものであり、本発明の範囲を限定するものではない。ここに開示された実施形態の他にも、本発明の技術的思想に基づく他の変形例が実施可能であるのは、本発明の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ろう。

【符号の説明】

【0044】

１ 推進電動機
２ 可変周波数ドライブ
３ トランスフォーマ
４ 主配電盤
５ 燃料電池
１０ 内部タンク
２０ 真空空間又は断熱材
３０ 外部タンク
４０ 垂直多孔防波板
５０ 水平多孔防波板
５５ 直立タンク
６０ ローターセイル
１００ 直立タンク基盤推進補助ローターセイル
Ｈ＿ＲＳ ローターセイル上昇高さ
Ｈ＿Ｃ 積み荷役クレーン運用高さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】