特許 7538646 原油運搬船における燃料供給システム及び燃料供給方法

(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】

(24)【登録日】2024-08-14

(45)【発行日】2024-08-22

(54)【発明の名称】原油運搬船における燃料供給システム及び燃料供給方法

(51)【国際特許分類】

   F02M 21/02 20060101AFI20240815BHJP

   B63B 25/08 20060101ALI20240815BHJP

   B63B 11/04 20060101ALI20240815BHJP

   B63H 21/38 20060101ALI20240815BHJP

   F02B 43/00 20060101ALI20240815BHJP

   F02M 25/00 20060101ALI20240815BHJP

   F23K 5/00 20060101ALI20240815BHJP

【ＦＩ】

F02M21/02 M

B63B25/08 Z

B63B11/04 B

B63H21/38 C

F02B43/00 A

F02M21/02 L

F02M21/02 301A

F02M25/00 L

F23K5/00 307Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020125811

(22)【出願日】2020-07-22

(65)【公開番号】P2021021396

(43)【公開日】2021-02-18

【審査請求日】2023-06-01

(31)【優先権主張番号】10-2019-0090996

(32)【優先日】2019-07-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】517430897

【氏名又は名称】ハンファ オーシャン カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000305

【氏名又は名称】弁理士法人青莪

(72)【発明者】

【氏名】イム，ジョン キ

(72)【発明者】

【氏名】キム，ナム ス

(72)【発明者】

【氏名】パク，ジョン ヒョン

【審査官】上田 真誠

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０１７７９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－２１１３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１２７５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１３－０１１７３５９（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０５３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１９－００４２２９３（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｍ ２１／０２

Ｆ０２Ｍ ２５／００

Ｆ０２Ｂ ４３／００

Ｆ２３Ｋ ５／００

Ｂ６３Ｂ １１／０４

Ｂ６３Ｂ ２５／０８

Ｂ６３Ｈ ２１／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原油貯蔵タンクから排出される気体状態のＶＯＣ（Volatile Organic Compounds）に含まれる重炭化水素成分を相変化させずに、そのまま捕集するＶＯＣ捕集タンクと、
エンジンの燃料として使用するＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）を貯蔵する燃料貯蔵タンクと、
前記燃料貯蔵タンクに貯蔵されたＬＮＧを、前記エンジンで必要とされる高圧まで圧縮する高圧ポンプと、
前記高圧ポンプによって圧縮されたＬＮＧを天然ガスに気化させる気化器と、
前記気化器によって気化させた高圧の天然ガスと前記ＶＯＣ捕集タンクから排出される気体状態のＶＯＣとを混合する混合機と、
前記混合機と前記エンジンとを連結して、前記混合機で混合された天然ガスとＶＯＣとの混合燃料を前記エンジンに供給する混合燃料供給ラインとを備え、
前記エンジンは２行程ディーゼルサイクルエンジンであり、
前記ＶＯＣ捕集タンクと前記混合機とを連結して、窒素及び重炭化水素成分を含有するＶＯＣを前記ＶＯＣ捕集タンクから前記混合機に移送するＶＯＣ供給ラインを更に備えることを特徴とする、原油運搬船の燃料供給システム。

【請求項2】

前記ＶＯＣ供給ラインに設置され、前記ＶＯＣ捕集タンクから前記混合機に供給されるＶＯＣの窒素含有量に応じて開度量が制御されるＶＯＣバルブを更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の原油運搬船の燃料供給システム。

【請求項3】

前記混合機で混合された混合燃料の窒素含有量が３０ｍｏｌ％未満になるように、前記ＶＯＣバルブの開度量を制御する制御部を更に備えることを特徴とする、請求項２に記載の原油運搬船の燃料供給システム。

【請求項4】

前記エンジンは、１００％のエタンガス、１００％の天然ガス、天然ガスとＶＯＣの混合物、及びＶＯＣを燃料として使用できるガスエンジンであることを特徴とする、請求項１に記載の原油運搬船の燃料供給システム。

【請求項5】

前記高圧ポンプは、前記ＬＮＧを２００ｂａｒ乃至４２０ｂａｒまで圧縮することを特徴とする、請求項１または請求項４に記載の原油運搬船の燃料供給システム。

【請求項6】

前記混合機は、前記気化器で気化させた高圧の天然ガスを作動流体とするエダクタであることを特徴とする、請求項１に記載の原油運搬船の燃料供給システム。

【請求項7】

前記原油貯蔵タンクと前記ＶＯＣ捕集タンクとを連結し、窒素及び重炭化水素成分を含有するＶＯＣを前記原油貯蔵タンクから前記ＶＯＣ捕集タンクに移送するＶＯＣ捕集ラインを更に備え、
前記ＶＯＣは、水分と窒素を除去する前処理を行うことなく、前記原油貯蔵タンクから前記ＶＯＣ捕集タンクに、前記ＶＯＣ捕集タンクから前記混合機に移送されることを特徴とする、請求項１に記載の原油運搬船の燃料供給システム。

【請求項8】

原油貯蔵タンクから排出させた、窒素及び重炭化水素成分を含有する気体状態のＶＯＣ（Volatile Organic Compounds）に含まれる重炭化水素成分を、相変化させずに気体状態で捕集して貯蔵する工程と、
エンジンの燃料として使用するＬＮＧを前記エンジンで必要とされる高圧まで圧縮する工程と、
前記高圧まで圧縮されたＬＮＧを天然ガスに気化させる工程と、
前記貯蔵されているＶＯＣを排出させて前記気化させた高圧天然ガスと混合する混合工程と、
前記天然ガスとＶＯＣとを混合した気体状態の混合燃料を２行程ディーゼルサイクルエンジンに供給する工程とを含むことを特徴とする、原油運搬船の燃料供給方法。

【請求項9】

前記混合工程にて、前記気化させた高圧の天然ガスを作動流体とし、前記気体状態のＶＯＣを吸入して混合することを特徴とする、請求項８に記載の原油運搬船の燃料供給方法。

【請求項10】

前記混合工程は、前記混合燃料の窒素含有量が３０ｍｏｌ％未満になるように、前記天然ガスと混合する気体状態のＶＯＣの流量を調節する工程を含むことを特徴とする、請求項８に記載の原油運搬船の燃料供給方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液化天然ガスを燃料として使用する原油運搬船の原油貯蔵タンクで発生する揮発性有機化合物をエンジンの燃料として使用することができる、燃料供給システム及び燃料供給方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

原油運搬船には原油（crude oil）を貯蔵する多数の原油貯蔵タンク（cargo tank）が設置される。原油貯蔵タンクでは貯蔵した原油が蒸発し揮発性有機化合物（ＶＯＣ；Volatile Organic Compounds）が発生する（例えば特許文献１及び２参照）。原油貯蔵タンクの圧力を安全に維持するためには、原油貯蔵タンク内で発生したＶＯＣを外部に排出しなければならない。

【0003】

特に、原油貯蔵タンクに原油を積載（loading）する工程の時、満船運航（laden voyage）中の時、また、原油を需要先に荷役（discharging）した後で原油貯蔵タンクを洗浄（cleaning）する時に、相当量のＶＯＣが発生する。

【0004】

ＶＯＣの組成は、原油貯蔵タンクに貯蔵されている原油のほぼすべての成分、すなわち、有機化合物を含んでいる。ＶＯＣを大気中に放出する場合、太陽光の作用を受けて窒素酸化物と光化学反応を起こし、オゾンと光化学酸化性物質を発生し、光化学スモッグを誘発したり、オゾン層の破壊、温室効果に影響を与えるなどの環境汚染を起こすことになる。

【0005】

これらのＶＯＣの有害性の問題で、国際海事機関などでは一部の港湾におけるＶＯＣ荷役を規制している。それだけでなくＶＯＣの大気放出は結局その分の有効物質が損失されることであるため、ＶＯＣを大気中に放出するのではなく、ＶＯＣを回収して効率的に処理する方法を講じる必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】大韓民国特許出願公開第１０－２０２０－００５６８２４号

【文献】大韓民国特許出願公開第１０－２０１５－００５７２２９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ＶＯＣを効率的に処理する技術には概ね、貨物の積載時に発生するＶＯＣの量を減らすＶＯＣ発生低減技術（VOC reduction technology）と、発生したＶＯＣを大気中に放出せずに回収して処理するＶＯＣ回収技術（VOC recovery technology）が実際に適用されている。

【0008】

ＶＯＣ発生低減技術は、貨物を原油貯蔵タンクに積載するとき、原油貯蔵タンク内における陰圧の発生を減らし、原油の蒸気圧（vapor pressure）以下でタンクの圧力を調節する技術が代表的である。

【0009】

ＶＯＣ回収技術は、発生したＶＯＣを捕集し液化させて貯蔵するか燃料として供給する技術であり、パッケージで構成される高価なＶＯＣ処理システム装備を船舶に搭載して使用する。

【0010】

一方、原油運搬船で発生するＶＯＣは重炭化水素の含有量が高くてガスエンジンのメタン価を充足しないため、改質器を利用してＶＯＣを硬質炭化水素であるメタンに改質して供給しなければならない。

【0011】

しかし、改質器を利用した燃料の供給は、定期的に改質器の性能を維持するための補修管理が必要であり、改質（reforming）のために多量の蒸気などの熱エネルギーが必要となるので、追加の燃料燃焼が必須であるという問題がある。

【0012】

本発明は、ＬＮＧを燃料として使用しながらも、船舶から発生するＶＯＣをより簡単かつ低費用で、大気に放出することなく効率的にエンジンの燃料として供給するため、改善された原油運搬船の燃料供給システムと燃料供給方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上述した目的を達成するため、本発明の一実施形態によれば、原油貯蔵タンクから排出される気体状態のＶＯＣ（Volatile Organic Compounds）を相変化させずにそのまま捕集するＶＯＣ捕集タンクと、エンジンの燃料として使用するＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）を貯蔵する燃料貯蔵タンクと、前記燃料貯蔵タンクに貯蔵されたＬＮＧを、前記エンジンで必要とされる高圧まで圧縮する高圧ポンプと、前記高圧ポンプによって圧縮されたＬＮＧを天然ガスに気化させる気化器と、前記気化器によって気化させた高圧の天然ガスと前記ＶＯＣ捕集タンクから排出される気体状態のＶＯＣとを混合する混合機とを備え、前記エンジンは２行程ディーゼルサイクルエンジンであり、前記ＶＯＣ捕集タンクと前記混合機とを連結して、窒素及び重炭化水素成分を含有するＶＯＣを前記ＶＯＣ捕集タンクから前記混合機に移送するＶＯＣ供給ラインを更に備えることを特徴とする、原油運搬船の燃料供給システムが提供される。

【0014】

本発明においては、前記ＶＯＣ供給ラインに設置され、前記ＶＯＣ捕集タンクから前記混合機に供給されるＶＯＣの窒素含有量に応じて開度量が制御されるＶＯＣバルブを更に備えることが好ましい。

【0015】

また、本発明においては、前記混合機で混合された混合燃料の窒素含有量が３０ｍｏｌ％未満になるように、前記ＶＯＣバルブの開度量を制御する制御部を更に備えることが好ましい。

【0016】

また、本発明においては、前記エンジンは、１００％のエタンガス、１００％の天然ガス、天然ガスとＶＯＣの混合物、及びＶＯＣを燃料として使用するガスエンジンであることが好ましい。

【0017】

また、本発明においては、前記高圧ポンプは、前記ＬＮＧを２００ｂａｒ乃至４２０ｂａｒまで圧縮することが好ましい。

【0018】

また、本発明においては、前記混合機は、前記気化器で気化させた高圧の天然ガスを作動流体とするエダクタであることが好ましい。

【0019】

また、本発明においては、前記原油貯蔵タンクと前記ＶＯＣ捕集タンクとを連結し、窒素及び重炭化水素成分を含有するＶＯＣを前記原油貯蔵タンクから前記ＶＯＣ捕集タンクに移送するＶＯＣ捕集ラインを更に備え、前記ＶＯＣは、水分や窒素を除去する前処理を行うことなく（即ち、水分と窒素を除去する前処理工程なしで）、前記原油貯蔵タンクから前記ＶＯＣ捕集タンクに、また、前記ＶＯＣ捕集タンクから前記混合機に夫々移送されることが好ましい。

【0020】

上述した目的を達成するため、本発明の他の一実施形態によれば、原油貯蔵タンクから排出させた、窒素及び重炭化水素成分を含有する気体状態のＶＯＣ（Volatile Organic Compounds）を相変化させずに気体状態で捕集して貯蔵する工程と、エンジンの燃料として使用するＬＮＧを前記エンジンで必要とされる高圧まで圧縮する工程と、前記高圧まで圧縮されたＬＮＧを天然ガスに気化させる工程と、前記貯蔵されているＶＯＣを排出させて前記気化させた高圧天然ガスと混合する混合工程と、前記天然ガスとＶＯＣとを混合した気体状態の混合燃料を２行程ディーゼルサイクルエンジンに供給する工程とを含むことを特徴とする、原油運搬船の燃料供給方法が提供される。

【0021】

本発明においては、前記混合工程にて、前記気化させた高圧の天然ガスを作動流体とし、前記気体状態のＶＯＣを吸入（吸引）して混合することが好ましい。

【0022】

また、本発明において、前記混合工程は、前記混合燃料の窒素の含有量が３０ｍｏｌ％未満になるように、前記天然ガスと混合する気体状態のＶＯＣの流量を調節する工程を含むことが好ましい。

【発明の効果】

【0023】

本発明の原油運搬船の燃料供給システム及び燃料供給方法によれば、ＶＯＣを回収して活用する工程を単純化することができる。

【0024】

また、ＶＯＣを回収して活用する工程を単純化することで、原油の荷役と運航の過程で発生するＶＯＣの活用度を最大化することができる。

【0025】

特に、ＶＯＣを液化させるための装置、ＶＯＣから水分や窒素を除去する前処理装置が必要でないため、追加装置を省略することにより、設置費用、面積、エネルギー費用を低減することができる。

【0026】

また、電力を使用せずにＶＯＣを回収することができ、船舶の電力使用量を節減することができる。

【0027】

回収したＶＯＣをエンジンの燃料として供給することにより、有害なＶＯＣを大気中に放出せず、環境にやさしく処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る原油運搬船の燃料供給システムを簡単に図示した構成図である。

【図2】本発明の第２の実施形態に係る原油運搬船の燃料供給システムを簡単に図示した構成図である。

【図3】本発明の第３の実施形態に係る原油運搬船の燃料供給システムを簡単に図示した構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本発明の動作上の利点及び本発明の実施形態により達成される目的を十分理解するため、本発明の好適な実施形態を例示する添付図面および添付図面に記載の内容を参照して説明する。

【0030】

以下、添付した図面を参照し、本発明の好適な実施形態に関して構成及び作用を詳細に説明する。各図面の構成要素の参照符号を付加することにおいて、同じ構成要素は、たとえ他の図面上に表示されても、可能な限り同一符号で表記している。また、下記の実施形態は他の様々な形態に変更することができ、本発明の範囲は下記の実施形態によって限定されるものではない。

【0031】

後述する本発明の一実施形態において、液化ガスは、メタンおよび／またはエタンを含む液化ガスであり、例えば、ＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）、ＬＥＧ（Liquefied Ethane Gas）、ＬＰＧ（Liquefied Petroleum Gas）、液化エチレンガス（Liquefied Ethylene Gas）であり得る。

【0032】

ただし、後述する実施形態では、代表的な液化ガスであるＬＮＧに適用される場合を例に説明する。ＬＮＧは、メタンを主成分とし、エタン、プロパン、ブタンなどを含めて、その組成は生産地によって異なる。

【0033】

また、後述する本発明の一実施形態に係る原油運搬船の燃料供給システム及び燃料供給方法は、船舶に適用される場合を例に説明するが、陸上のものに適用することもできる。

【0034】

また、後述する実施形態の船舶は、生産された原油を貨物として輸送する原油運搬船（crude oil carrierまたはcrude oil tanker）を例にして説明するが、本発明は、海上での原油を生産する浮体式原油生産貯蔵積出設備（ＦＰＳＯ；Floating Production Storage and Offloading Unit）、生産された原油を運搬する原油製品運搬船（product carrier）、生産された原油を貯蔵する浮体式貯蔵設備（ＦＳＵ；Floating and Storage Unit）などの原油貯蔵タンクが設けられ、相当量のＶＯＣが発生して環境的危険性が潜在し、エンジンに燃料を供給する必要があるすべての船舶または海上浮遊構造物に適用することができる。

【0035】

また、後述する本発明の一実施形態の船舶は、ＬＮＧを燃料として使用するＬＦＳ（LNG Fuelled Ship）であり得る。

【0036】

また、後述する本発明の一実施形態において、液化ガス及び液化ガスの蒸発ガスはエンジン、特に船舶のエンジンの燃料として使用することができる。

【0037】

まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る原油運搬船の燃料供給システムの燃料供給方法を説明する。

【0038】

本発明の第１の実施形態に係る原油運搬船の燃料供給システムは、原油を貯蔵する１つ以上の原油貯蔵タンク（cargo tank、１００）と、原油貯蔵タンク（１００）から原油が蒸発して生成された揮発性有機化合物（ＶＯＣ；Volatile Organic Compounds）を相変化させずにそのまま捕集するＶＯＣ捕集タンク（２００）と、船舶のエンジン（１０００）の燃料として使用する液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯蔵する燃料貯蔵タンク（３００）と、燃料貯蔵タンク（３００）に貯蔵されたＬＮＧを加圧して燃料貯蔵タンク（３００）から外部に排出させる燃料ポンプ（４００）と、燃料ポンプ（４００）によって移送されたＬＮＧをエンジン（１０００）で必要とされる圧力範囲まで圧縮する高圧ポンプ（５０１）と、高圧ポンプ（５０１）によって圧縮されたＬＮＧを天然ガスに気化させる気化器（６０１）と、気化器（６０１）によって気化させた高圧の天然ガスを作動（driving）流体として、ＶＯＣ捕集タンク（２００）から移送された低圧のＶＯＣを吸入して天然ガスとＶＯＣとを混合し、エンジン（１０００）の燃料として供給する混合機（７０１）と、燃料貯蔵タンク（３００）に貯蔵されたＬＮＧを気化器（６０１）を利用して気化させた天然ガス、ＶＯＣ捕集タンク（２００）に捕集されたＶＯＣ、または混合機（７０１）によって混合された天然ガスとＶＯＣとの混合燃料を燃料として使用するエンジン（１０００）とを備える。

【0039】

ＶＯＣ捕集ライン（ＶＬ１）は、原油貯蔵タンク（１００）とＶＯＣ捕集タンク（２００）とを連結し、原油貯蔵タンク（１００）から排出されたＶＯＣはＶＯＣ捕集ライン（ＶＬ１）を介してＶＯＣ捕集タンク（２００）に移送される。

【0040】

原油貯蔵タンク（１００）から排出された気体状態のＶＯＣは気体状態のまま、ＶＯＣ捕集ライン（ＶＬ１）を介して移送され、ＶＯＣ捕集タンク（２００）に気体状態で貯蔵される。

【0041】

すなわち、本実施形態において、ＶＯＣ捕集タンク（２００）で貯蔵されているＶＯＣは、原油貯蔵タンク（１００）からＶＯＣ捕集タンク（２００）まで移送される間、ＶＯＣ捕集タンク（２００）に貯蔵されている間、また、ＶＯＣ捕集タンク（２００）からＶＯＣ供給ライン（ＶＬ２）を介して混合機（７０１）に移送される間に、相変化が起こらない。

【0042】

また、本実施形態のＶＯＣ捕集タンク（２００）は、１つの原油貯蔵タンク（１００）の容量より小さい容量で設けられる。

【0043】

原油貯蔵タンク（１００）から排出されるＶＯＣは、様々な炭素数の炭化水素成分だけでなく、水分や窒素などの不純物が含まれる。

【0044】

原油貯蔵タンク（１００）から排出されるＶＯＣの組成は原油の組成によって異なるが、一般的にプロパン、ブタン（特に、ノーマルブタン）が主成分であり、その外にエタン、イソブタン、ノーマルペンタンおよびイソペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどが含まれる。

【0045】

また、原油貯蔵タンク（１００）に原油を積載（loading）したり、原油貯蔵タンク（１００）から原油を荷役（discharging）するとき円滑な工程を実施するための役割または、ブランケットガス（blanket gas）の役割をさせるため、原油貯蔵タンク（１００）に窒素ガスを供給する。窒素の液化温度はＶＯＣに含まれる様々な炭化水素のうち液化温度が最も低いメタンの液化温度より低いため、その含量は異なるが原油貯蔵タンク（１００）から排出されるＶＯＣには必ず窒素が含まれている。

【0046】

しかし、本実施形態に係る燃料供給システムでは、原油貯蔵タンク（１００）からＶＯＣ捕集タンク（２００）に移送されるＶＯＣから水分や窒素などの不純物を除去する前処理装置が設置されない。

【0047】

すなわち、原油貯蔵タンク（１００）からＶＯＣ捕集タンク（２００）に移送されるＶＯＣは前処理工程を経由しない。また、ＶＯＣ捕集タンク（２００）から混合機（７０１）に移送されるＶＯＣも前処理工程を経由しない。このように水分、窒素を除去する前処理を行うことなく、ＶＯＣが、原油貯蔵タンク（１００）からＶＯＣ捕集タンク（２００）に、ＶＯＣ捕集タンク（２００）から混合機（７０１）に夫々移送される。

【0048】

ＶＯＣ捕集タンク（２００）に捕集された気体状態のＶＯＣはＶＯＣ捕集タンク（２００）と混合機（７０１）とを連結するＶＯＣ供給ライン（ＶＬ２）を介して相変化されず混合機（７０１）に移送される。

【0049】

ＶＯＣ供給ライン（ＶＬ２）には、ＶＯＣ捕集タンク（２００）から混合機（７０１）に移送されるＶＯＣの流量を調節するＶＯＣバルブ（ＣＶ）が設置される。

【0050】

ＶＯＣバルブ（ＣＶ）は、ＶＯＣ捕集タンク（２００）から混合機（７０１）に移送されるＶＯＣの組成に基づいて制御することができる。

【0051】

例えば、ＶＯＣ捕集タンク（２００）から混合機（７０１）に移送されるＶＯＣの窒素含有量が基準値を超えた場合、ＶＯＣバルブ（ＣＶ）の開度量を制御して、ＶＯＣ捕集タンク（２００）から混合機（７０１）に供給するＶＯＣの流量を減少させる。

【0052】

ＶＯＣ捕集タンク（２００）から混合機（７０１）に移送されるＶＯＣの窒素含有量の基準値は、混合機（７０１）で混合された混合燃料の窒素含有量がエンジンで必要とされる窒素含有量、例えば、２０ｍｏｌ％未満、または３０ｍｏｌ％未満である。

【0053】

例えば、ＶＯＣ捕集タンク（２００）から混合機（７０１）に移送されるＶＯＣの重炭化水素の含有量、特に炭素数が１０以上の重炭化水素の含有量が基準値を超えた場合、ＶＯＣバルブ（ＣＶ）の開度量を調節し、ＶＯＣ捕集タンク（２００）から混合機（７０１）に供給するＶＯＣの流量を減少させる。

【0054】

ＶＯＣ捕集タンク（２００）から混合機（７０１）に移送されるＶＯＣの重炭化水素の基準値は、混合機（７０１）で混合される混合燃料が多相（multi-phase）にならない値であり得る。例えば、混合燃料が多相にならない基準値は、ＶＯＣに含まれている炭素数が１０以上の重炭化水素の濃度が１ｍｏｌ％未満である。

【0055】

本実施形態のエンジン（１０００）は、２行程（2-stroke）サイクルエンジンであり得る。また、本実施形態のエンジン（１０００）は、高圧のガス燃料をピストンの上死点付近で燃焼室に直接噴射するディーゼルサイクル（diesel cycle）を基準に動作する物であり得る。

【0056】

また、本実施形態のエンジン（１０００）で必要とされるガス燃料の圧力条件は、約２００ｂａｒ乃至４２０ｂａｒ、または約２５０ｂａｒ乃至３８０ｂａｒであり、好ましくは約３８０ｂａｒｇの高圧ガス燃料を燃焼することができる。

【0057】

また、本実施形態のエンジン（１０００）で必要とされるガス燃料の温度条件は、約３５℃～４５℃であり、好ましくは約４５℃である。

【0058】

また、本実施形態のエンジン（１０００）は、１００％のエタンガス、１００％の天然ガス、天然ガスとＶＯＣとの混合物、及びＶＯＣを燃料として使用する、ガスエンジンであり得る。

【0059】

例えば、本実施形態のエンジン（１０００）は、ＭＡＮ ＥＳ社のＭＥ－ＧＩＥ（MAN Electronic Gas Injection Ethane）エンジンである。

【0060】

また、本実施形態のエンジン（１０００）は、ＬＮＧを主燃料として使用し、ＶＯＣの発生量に応じてＬＮＧ（または天然ガス）とＶＯＣの混合燃料またはＶＯＣをエンジンの燃料として使用する。

【0061】

すなわち、本実施形態の船舶は、平常時にＬＮＧを燃料として使用する天然ガス燃料船を基準とする。

【0062】

燃料貯蔵タンク（３００）で貯蔵されたＬＮＧは、燃料ポンプ（４００）によって加圧されて燃料ポンプ（４００）と高圧ポンプ（５０１）とを連結する燃料供給ライン（ＦＬ）を介して高圧ポンプ（５０１）に移送される。

【0063】

燃料ポンプ（４００）は、燃料貯蔵タンク（３００）に貯蔵されたＬＮＧを約１０ｂａｒまで加圧することができる。しかし、これに限定されるものではない。

【0064】

高圧ポンプ（５０１）は、燃料ポンプ（４００）によって加圧されたＬＮＧをエンジン（１０００）で必要とされるガス燃料の圧力、すなわち本実施形態では、約３８０ｂａｒ以上の高圧まで圧縮して気化器（６０１）に供給する。

【0065】

高圧ポンプ（５０１）によって高圧まで圧縮されたＬＮＧは、高圧ポンプ（５０１）と気化器（６０１）とを連結する燃料供給ライン（ＦＬ）を介して気化器（６０１）に移送される。

【0066】

気化器（６０１）は、高圧ポンプ（５０１）によってエンジン（１０００）で必要とされる高圧まで、すなわち本実施形態では、約３８０ｂａｒまで圧縮されたＬＮＧを天然ガス（気体状態または超臨界状態）に気化させる。

【0067】

気化器（６０１）で気化させた天然ガスは、気化器（６０１）と混合機（７０１）とを連結する燃料供給ライン（ＦＬ）を介して混合機（７０１）に供給される。

【0068】

燃料ポンプ（４００）と高圧ポンプ（５０１）との間、高圧ポンプ（５０１）と気化器（６０１）との間、および気化器（６０１）と混合機（７０１）との間のいずれか一箇所以上に、燃料貯蔵タンク（３００）から混合機（７０１）に移送されるＬＮＧの流量を制御するＬＮＧバルブ（図示せず）を設置することができる。

【0069】

ＬＮＧバルブは、エンジン（１０００）で必要とされる燃料量、ＶＯＣ捕集タンク（２００）から混合機（７０１）に移送されるＶＯＣの重炭化水素または窒素含有量に応じて制御することができる。

【0070】

本実施形態の混合機（７０１）は、ベルヌーイ効果を利用したエダクタ（eductor）であり得る。エダクタ（７０１）は、エンジン（１０００）で必要とされる高圧まで、すなわち本実施形態では、約３８０ｂａｒまで圧縮された高圧の天然ガスを作動（driving）流体として使用することにより、電力などの外部動力を使用せず無動力でＶＯＣ捕集タンク（２００）からエダクタ（７０１）に移送されるＶＯＣを吸入して混合することができる。混合機（７０１）では、高圧の天然ガスとＶＯＣが単一相で混合されて拡散噴射される。

【0071】

本実施形態のように混合機（７０１）としてエダクタを用いる場合、エダクタ内部に拡散噴射された流体が曲線形の過流を形成しながら混合を促進するので、電力を使用せず天然ガスとＶＯＣとを容易に均一混合することができる。

【0072】

エダクタ（７０１）で天然ガスとＶＯＣとが混合された混合燃料は、エダクタ（７０１）とエンジン（１０００）とを連結する混合燃料供給ライン（ＭＬ１）を介してエンジン（１０００）の燃料として供給される。

【0073】

次に、図２を参照して、本発明の第２の実施形態に係る原油運搬船の燃料供給システム及び燃料供給方法を説明する。本実施形態は、上述した第１の実施形態の変形例であって、混合機（７０１）が高圧ポンプ（５０１）の下流に設置される第１の実施形態とは異なり、本実施形態では、混合機（７０２）が高圧ポンプ（５０２）の上流に設置される点で相違する。以下、この相違点を中心に説明し、同じ部材に関しては具体的な説明を省略する。具体的な言及や説明が省略されても同じ部材については、上述した第１の実施形態と同様のものを適用することができる。

【0074】

本実施形態に係る原油運搬船の燃料供給システムは、原油を貯蔵する１つ以上の原油貯蔵タンク（cargo tank、１００）と、原油貯蔵タンク（１００）で原油が蒸発して生成された揮発性有機化合物（ＶＯＣ；Volatile Organic Compounds）を相変化させずにそのまま捕集するＶＯＣ捕集タンク（２００）と、船舶のエンジン（１０００）の燃料として使用する液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯蔵する燃料貯蔵タンク（３００）と、燃料貯蔵タンク（３００）に貯蔵されたＬＮＧを加圧して燃料貯蔵タンク（３００）から外部に排出させる燃料ポンプ（４００）と、燃料ポンプ（４００）によって加圧された液体状態のＬＮＧを動作（driving）流体とし、ＶＯＣ捕集タンク（２００）から移送された気体状態のＶＯＣを吸入してＬＮＧとＶＯＣを混合する混合機（７０２）と、前記混合機（７０２）で混合された液体状態の混合燃料をエンジン（１０００）で必要とされる圧力範囲まで圧縮する高圧ポンプ（５０２）と、高圧ポンプ（５０２）によって圧縮された混合燃料を気化させる気化器（６０２）と、燃料貯蔵タンク（３００）に貯蔵されたＬＮＧを気化器（６０２）を利用して気化させた天然ガス、ＶＯＣ捕集タンク（２００）に捕集されたＶＯＣまたは気化器（６０２）によって気化させた混合燃料を燃料として使用するエンジン（１０００）とを備える。

【0075】

ＶＯＣ捕集ライン（ＶＬ１）は、原油貯蔵タンク（１００）とＶＯＣ捕集タンク（２００）とを連結し、原油貯蔵タンク（１００）から排出されたＶＯＣはＶＯＣ捕集ライン（ＶＬ１）を介してＶＯＣ捕集タンク（２００）に移送される。

【0076】

原油貯蔵タンク（１００）から原油が蒸発して生成されたＶＯＣは気体状態であり、気体状態でＶＯＣ捕集ライン（ＶＬ１）を介して移送され、ＶＯＣ捕集タンク（２００）に気体状態で貯蔵される。

【0077】

同様に、本実施形態においてＶＯＣ捕集タンク（２００）に貯蔵されるＶＯＣは、原油貯蔵タンク（１００）からＶＯＣ捕集タンク（２００）に移送される間、ＶＯＣ捕集タンク（２００）に貯蔵される間、ＶＯＣ捕集タンク（２００）からＶＯＣ供給ライン（ＶＬ２）を介して混合機（７０２）に移送される間に相変化が起こらない。

【0078】

また、本実施形態に係る燃料供給システムにおいて、原油貯蔵タンク（１００）からＶＯＣ捕集タンク（２００）に移送されるＶＯＣは水分や窒素などの不純物を除去する前処理装置が設置されない。

【0079】

ＶＯＣ捕集タンク（２００）に捕集された気体状態のＶＯＣは、ＶＯＣ捕集タンク（２００）と混合機（７０２）とを連結するＶＯＣ供給ライン（ＶＬ２）を介して相変化せず混合機（７０２）に移送される。

【0080】

ＶＯＣ供給ライン（ＶＬ２）には、ＶＯＣ捕集タンク（２００）から混合機（７０２）に移送されるＶＯＣの流量を調節するＶＯＣバルブ（ＣＶ）が設置される。

【0081】

ＶＯＣバルブ（ＣＶ）は、ＶＯＣ捕集タンク（２００）から混合機（７０２）に移送されるＶＯＣの組成に基づいて制御することができる。その制御方法は、第１の実施形態と同様の方法を適用することができる。

【0082】

本実施形態のエンジン（１０００）は、２行程（2-stroke）サイクルエンジンであって、ディーゼルサイクル（diesel cycle）を基準に動作することができる。

【0083】

燃料貯蔵タンク（３００）で貯蔵されたＬＮＧは、燃料ポンプ（４００）によって加圧されて燃料ポンプ（４００）と混合機（７０２）とを連結する燃料供給ライン（ＦＬ）を介して混合機（７０２）に移送される。

【0084】

本実施形態の混合機（７０２）は、ベルヌーイ効果を利用したエダクタ（eductor）であり得る。エダクタ（７０２）は、燃料ポンプ（４００）によって加圧された液体状態のＬＮＧを作動流体とし、ＶＯＣ捕集タンク（２００）からエダクタ（７０２）に移送される気体状態のＶＯＣを吸入することができる。

【0085】

燃料ポンプ（４００）によって加圧されたＬＮＧは、約１０ｂａｒｇまたはそれ以上にすることができる。しかし、これに限定されるものではない。燃料ポンプ（４００）は、ＬＮＧを混合機（７０２）でＶＯＣを凝縮できるほどの圧力まで圧縮する。

【0086】

混合機（７０２）では、ＬＮＧとＶＯＣとが単一相で混合されて拡散噴射される。気体状態のＶＯＣは圧縮された液体状態のＬＮＧで拡散噴射されて凝縮され、ＬＮＧと液体状態で混合される。

【0087】

エダクタ（７０２）でＬＮＧとＶＯＣとが混合された混合燃料は、エダクタ（７０２）と高圧ポンプ（５０２）とを連結する混合燃料供給ライン（ＭＬ２）を介して高圧ポンプ（５０２）に移送される。

【0088】

高圧ポンプ（５０２）は、混合機（７０２）で混合されたＬＮＧとＶＯＣとの混合燃料をエンジン（１０００）で必要とされるガス燃料の圧力まで、すなわち約３８０ｂａｒ以上の高圧まで圧縮して気化器（６０２）に供給する。

【0089】

高圧ポンプ（５０２）によって高圧まで圧縮された混合燃料は、高圧ポンプ（５０２）と気化器（６０２）とを連結する混合燃料供給ライン（ＭＬ２）を介して気化器（６０２）に移送される。

【0090】

気化器（６０２）は、高圧ポンプ（５０２）によってエンジン（１０００）で必要とされる高圧まで、すなわち本実施形態では、約３８０ｂａｒまで圧縮された混合燃料を気体状態または超臨界状態に気化させる。

【0091】

気化器（６０２）で気化させた混合燃料ガスは、気化器（６０２）とエンジン（１０００）とを連結する混合燃料供給ライン（ＭＬ２）を介してエンジン（１０００）に供給される。

【0092】

燃料ポンプ（４００）と混合機（７０２）との間には、燃料貯蔵タンク（３００）から混合機（７０２）に移送されるＬＮＧの流量を制御するＬＮＧバルブ（図示せず）を設置することができる。

【0093】

次に、図３を参照して、本発明の第３の実施形態に係る原油運搬船の燃料供給システム及び燃料供給方法を説明する。本実施形態は、上述した第２実施形態の変更例であって、混合機（７０２）としてエダクタを備える第２の実施形態とは異なり、混合機（９００）として凝縮器を備え、ＶＯＣ圧縮機（８００）を更に備える点で相違する。以下、この相違点を中心に説明し、同じ部材に関しては具体的な説明を省略する。具体的な言及や説明が省略されても同じ部材については、上述した第２の実施形態と同様のものを適用することができる。

【0094】

本実施形態に係る原油運搬船の燃料供給システムは、原油を貯蔵する１つ以上の原油貯蔵タンク（cargo tank、１００）と、原油貯蔵タンク（１００）で原油が蒸発して生成された揮発性有機化合物（ＶＯＣ；Volatile Organic Compounds）を相変化させずにそのまま捕集するＶＯＣ捕集タンク（２００）と、船舶のエンジン（１０００）の燃料として使用する液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯蔵する燃料貯蔵タンク（３００）と、燃料貯蔵タンク（３００）で貯蔵されたＬＮＧを加圧して燃料貯蔵タンク（３００）から外部に排出させる燃料ポンプ（４００）と、燃料ポンプ（４００）によって加圧されたＬＮＧとＶＯＣ捕集タンク（２００）から移送されたＶＯＣとを混合する混合機（９００）と、ＶＯＣ捕集タンク（２００）から混合機（９００）に供給するＶＯＣを圧縮するＶＯＣ圧縮機（８００）と、前記混合機（９００）で混合された液体状態の混合燃料をエンジン（１０００）で必要とされる圧力範囲まで圧縮する高圧ポンプ（５０３）と、高圧ポンプ（５０３）によって圧縮された混合燃料を気化させる気化器（６０３）と、燃料貯蔵タンク（３００）に貯蔵されたＬＮＧを気化器（６０３）を利用して気化させた天然ガス、ＶＯＣ捕集タンク（２００）に捕集されたＶＯＣまたは気化器（６０３）によって気化させた混合燃料を燃料として使用するエンジン（１０００）とを備える。

【0095】

ＶＯＣ捕集ライン（ＶＬ１）は、原油貯蔵タンク（１００）とＶＯＣ捕集タンク（２００）とを連結し、原油貯蔵タンク（１００）から排出されたＶＯＣはＶＯＣ捕集ライン（ＶＬ１）を介してＶＯＣ捕集タンク（２００）に移送される。

【0096】

原油貯蔵タンク（１００）で原油が蒸発して生成されたＶＯＣは気体状態であり、気体状態でＶＯＣ捕集ライン（ＶＬ１）を介して移送され、ＶＯＣ捕集タンク（２００）に気体状態で貯蔵される。

【0097】

同様に、本実施形態において、ＶＯＣ捕集タンク（２００）に貯蔵されるＶＯＣは、原油貯蔵タンク（１００）からＶＯＣ捕集タンク（２００）に移送される間、ＶＯＣ捕集タンク（２００）に貯蔵される間、混合機（９００）に移送される間に相変化が起こらない。

【0098】

また、本実施形態に係る燃料供給システムは、原油貯蔵タンク（１００）からＶＯＣ捕集タンク（２００）に移送されるＶＯＣとＶＯＣ捕集タンク（２００）から混合機（９００）に移送される水分や窒素などの不純物を除去する前処理装置が設置されない。

【0099】

ＶＯＣ捕集タンク（２００）に捕集された気体状態のＶＯＣはＶＯＣ捕集タンク（２００）とＶＯＣ圧縮機（８００）とを連結するＶＯＣ供給ライン（ＶＬ３）を介してＶＯＣ圧縮機（８００）に移送される。

【0100】

ＶＯＣ供給ライン（ＶＬ３）には、ＶＯＣ捕集タンク（２００）からＶＯＣ圧縮機（８００）に移送されるＶＯＣの流量を調節するＶＯＣバルブ（ＣＶ）が設置される。

【0101】

ＶＯＣバルブ（ＣＶ）は、ＶＯＣ捕集タンク（２００）から混合機（９００）に移送されるＶＯＣの組成に基づいて制御することができる。その制御方法は、上述した第１の実施形態と同様の方法を適用することができる。

【0102】

本実施形態のエンジン（１０００）は２行程（2-stroke）サイクルエンジンであって、ディーゼルサイクル（diesel cycle）を基準に動作することができる。

【0103】

燃料貯蔵タンク（３００）に貯蔵されたＬＮＧは、燃料ポンプ（４００）によって加圧されて燃料ポンプ（４００）と混合機（９００）とを連結する燃料供給ライン（ＦＬ）を介して混合機（９００）に移送される。

【0104】

本実施形態の混合機（９００）は、燃料ポンプ（４００）によって加圧されたＬＮＧとＶＯＣ圧縮機（８００）によって圧縮されたＶＯＣとを混合して圧縮ＶＯＣを凝縮させる凝縮器（condensor）であり得る。

【0105】

燃料ポンプ（４００）によって加圧されたＬＮＧは、約１０ｂａｒｇまたはそれ以上にすることができる。しかし、これに限定されるものではない。燃料ポンプ（４００）は、ＬＮＧを混合機（９００）でＶＯＣを凝縮できるほどの圧力まで圧縮する。

【0106】

また、ＶＯＣ圧縮機（８００）は、圧縮ポンプ（４００）がＬＮＧを圧縮する圧力とほぼ同じ圧力（同等圧力）でＶＯＣを圧縮することができる。

【0107】

混合機（９００）でＬＮＧとＶＯＣとが混合された液体状態の混合燃料は、混合機（９００）と高圧ポンプ（５０３）とを連結する混合燃料供給ライン（ＭＬ３）を介して高圧ポンプ（５０３）に移送される。

【0108】

高圧ポンプ（５０３）は、混合機（９００）で混合されたＬＮＧとＶＯＣとの混合燃料をエンジン（１０００）で必要とされるガス燃料の圧力まで、すなわち約３８０ｂａｒ以上の高圧まで圧縮して気化器（６０３）に供給する。

【0109】

高圧ポンプ（５０３）によって高圧まで圧縮された混合燃料は、高圧ポンプ（５０３）と気化器（６０３）とを連結する混合燃料供給ライン（ＭＬ３）を介して気化器（６０３）に移送される。

【0110】

気化器（６０３）は、高圧ポンプ（５０３）によってエンジン（１０００）で必要とされる高圧まで、すなわち本実施形態では、約３８０ｂａｒまで圧縮された混合燃料を気体状態または超臨界状態で気化させる。

【0111】

気化器（６０３）で気化させた混合燃料ガスは、気化器（６０３）とエンジン（１０００）とを連結する混合燃料供給ライン（ＭＬ３）を介してエンジン（１０００）に供給される。

【0112】

燃料ポンプ（４００）と混合機（９００）との間には、燃料貯蔵タンク（３００）から混合機（９００）に移送されるＬＮＧの流量を制御するＬＮＧバルブ（図示せず）を設置することができる。

【0113】

従来のＶＯＣ処理システムは、冷凍サイクルを備えてＶＯＣを液化させた後に貯蔵タンクで貯蔵したり、液化させたＶＯＣ、すなわち、ＬＶＯＣを気化させてＶＯＣを燃料として使用することができる一部のエンジンに供給していた。ＬＶＯＣはＶＯＣを液化させた物であるため、液化させる前に比べて相対的に高濃度の重炭化水素が含まれ、特に炭素数が多い重炭化水素が主に含まれている。

【0114】

一方、ＶＯＣを液化させる過程で液化されなかった沸点が非常に低い気体、例えば窒素、メタンやエタンなどの低炭素数の炭化水素などを含むＳＶＯＣは別に分離して、ボイラーやガスタービンの燃料として使用していた。

【0115】

従って、従来のＶＯＣ処理システムは、冷凍サイクル等に消費される消費電力が非常に高く、多くの空間が必要であり、高価なパッケージで構成されることで、費用が高かった。更に、ＶＯＣの成分は、原油貯蔵タンクでの滞留時間に応じて変化し、滞留時間が長いほど重炭化水素成分の含有量が高くなり、そのため燃料の供給が円滑でないという問題点もあった。

【0116】

また、ほとんどのエンジンは、窒素含有量の高いＳＶＯＣはもちろん重炭化水素の含有量が高いＬＶＯＣの燃焼ができないため、ＶＯＣをメタンに改質反応させて燃料で供給する方法も提案されている。しかし、改質反応自体が大量の熱源を必要とし、改質反応システム設備はその体積が大きく、船舶への適用において安全性が保証されないため、船舶で設置することは多くの負担があった。

【0117】

しかし、本発明では、ＶＯＣの前処理工程、ＶＯＣの改質工程、ＶＯＣの液化工程を省略し、ＶＯＣとＬＮＧとを混合してエンジンの燃料として供給することにより、電力消費、設置空間（設置面積）による費用や物理的な空間の負担を大幅に低減することができる。また、有害なＶＯＣを大気中に放出することなく、すべて回収して燃料として使用することができるため環境にも優しい。

【0118】

以上のように本発明に係る実施形態を説明した。先に説明した実施形態以外にも、本発明はその趣旨またはカテゴリを逸脱することなく、他の特定の形態で具体化できるという事実は、当該技術に通常の知識を有する者にとって自明である。したがって、上述した実施形態は、限定的なものではなく例示的なものであると考慮されるべきであり、そのため本発明は上述した説明に限定されず、添付された請求項のカテゴリとその均等の範囲内で変更することができる。

【符号の説明】

【0119】

１００：原油貯蔵タンク
２００：ＶＯＣ捕集タンク
３００：燃料貯蔵タンク
４００：燃料ポンプ
５０１、５０２、５０３：高圧ポンプ
６０１、６０２、６０３：気化器
７０１、７０２、９００：混合機
８００：ＶＯＣ圧縮機
１０００：エンジン
ＶＬ１：ＶＯＣ捕集ライン
ＶＬ２、ＶＬ３：ＶＯＣ供給ライン
ＦＬ：燃料供給ライン
ＭＬ１、ＭＬ２、ＭＬ３：混合燃料の供給ライン

【図1】

【図2】

【図3】