JP6796976B2

JP6796976B2 - 船舶

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Publication number: JP6796976B2
Application number: JP2016183292A
Authority: JP
Inventors: 崇嗣安部; 安藤　明洋; 明洋安藤; 宏之武田; 尚子印藤; 直樹成島; 康平橋本
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2016-09-20
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2020-12-09
Anticipated expiration: 2036-09-20
Also published as: JP2018047753A

Description

本発明は、推進用のガスエンジンを含む船舶に関する。

従来から、液化天然ガスを貯留するタンクと、タンク内で発生したボイルオフガスが燃料ガスとして供給される推進用のガスエンジンを含む船舶が知られている。このような船舶には、ガスエンジンが推進用プロペラを直接的に回転駆動する機械推進式のものと、ガスエンジンが推進用プロペラを発電機およびモータを介して回転駆動する電気推進式のものがある。

例えば、特許文献１には、図７に示すような機械推進式の船舶１００が開示されている。この船舶１００では、供給ライン１２０により、タンク１１０内で発生したボイルオフガスが燃料ガスとしてＭＥＧＩエンジン（２ストロークエンジン）へ導かれる。供給ライン１２０には、ボイルオフガスを１５〜４０ＭＰａと高圧に圧縮する多段式の圧縮機１２１が設けられている。また、供給ライン１２０からは圧縮機１２１の内部で分岐ライン１３０が分岐しており、この分岐ライン１３０がＤＦエンジンへつながっている。ＤＦエンジンは、推進用や発電用として使用される。

さらに、供給ライン１２０からは、圧縮機１２１よりも下流側で返送ライン１４０が分岐しており、この返送ライン１４０がタンク１１０へつながっている。返送ライン１４０には、上流側から順に、膨張弁１４１および気液分離器１４２が設けられている。返送ライン１４０を通じてタンク１１０へ返送される高圧かつ高温のボイルオフガスは、熱交換器１６０で供給ライン１２０に流れる低圧かつ低温のボイルオフガスによって冷却されて少なくとも部分的に液化され、その後に膨張弁１４１で膨張されて低圧かつ低温の気液二相状態となる。気液二相状態のボイルオフガスは、気液分離器１４２でガス成分と液成分に分離され、液成分のみがタンク１１０へ返送される。一方、ガス成分は、気液分離器１４２から再循環ライン１５０を通じて供給ライン１２０へ導かれ、熱交換器１６０へ流入するボイルオフガスと合流する。さらに、図７に示す船舶１００では、熱交換器１６０で冷却されたボイルオフガスが、冷却器１７０で再循環ライン１５０に流れるガス成分によって追加的に冷却される。

特表２０１５−５０５９４１号公報

図７に示す船舶１００は、返送ライン１４０を通じてタンク１１０へ返送されるボイルオフガスが、供給ライン１２０および再循環ライン１５０に流れるボイルオフガスの冷熱によって冷却される構成である。本発明者等は、送液ラインを通じてタンク内の液化天然ガスを強制気化器へ導き、強制気化器にて生成される気化ガスを副ガスエンジンへ導く構成の船舶であって、該送液ラインに熱交換器を設け、図７に示すような返送ラインを通じてタンクへ返送されるボイルオフガスを、該送液ラインに流れる液化天然ガスによって冷却する構成の船舶を発明した。

ところで、図７に示す船舶１００では、返送ライン１４０を通じてタンク１１０へ返送されるボイルオフガスが、供給ライン１２０および再循環ライン１５０に流れるボイルオフガスの冷熱によってのみしか冷却されない。従って、返送ライン１４０に流れるボイルオフガスの再液化率（ボイルオフガスの返送量に対する再液化量の割合）がそれほど高くない。

そこで、本発明は、返送ラインを通じてタンクへ返送されるボイルオフガスの再液化率を向上させることができる船舶を提供することを目的とする。

本発明の船舶は、推進用プロペラを回転駆動する主ガスエンジンと、液化天然ガスを貯留するタンクと、前記タンク内で発生するボイルオフガスを圧縮機へ導く送気ラインと、前記圧縮機から吐出されるボイルオフガスを前記主ガスエンジンへ導く第１供給ラインと、前記第１供給ラインから分岐して前記タンクへつながる、膨張装置が設けられた返送ラインと、発電用の副ガスエンジンと、前記タンク内に配置されたポンプから吐出される液化天然ガスを強制気化器へ導く送液ラインと、前記強制気化器にて生成される気化ガスを前記副ガスエンジンへ導く第２供給ラインと、前記送液ラインに流れる液化天然ガスと前記返送ラインにおける前記膨張装置よりも上流側部分に流れるボイルオフガスとの間で熱交換を行う熱交換器と、上流端が前記熱交換器よりも上流側で前記返送ラインに接続され、下流端が前記熱交換器と前記膨張装置との間で前記返送ラインに接続されたバイパスラインと、前記強制気化器に導かれる液化天然ガスが気化しないように前記バイパスラインに流れるボイルオフガスの流量を調整する調整装置と、を備える。

上記の構成によれば、返送ラインを通じてタンクへ返送される高圧かつ高温のボイルオフガスは、送液ラインに流れる液化天然ガスにより熱交換器で冷却される。送液ラインに流れる液化天然ガスは、送気ラインに流れるボイルオフガスよりも低熱である。このため、より温度の低いボイルオフガスを膨張装置で膨張させることができるため、返送ラインを通じてタンクへ返送されるボイルオフガスの再液化率を向上させることができる。

ところで、強制気化器には完全に液状態である液化天然ガスを導くことが望ましい。しかし、送液ラインに流れる液化天然ガスが熱交換器で加熱される構成では、液化天然ガスが該熱交換器で部分的に蒸発して気液二相状態となって強制気化器に導かれるおそれがある。これに対して、強制気化器の手前に気液分離器を設けて液成分のみを強制気化器に導くことが考えられる。しかし、上記の構成のように強制気化器に導かれる液化天然ガスが気化しないようにバイパスラインに流れるボイルオフガスの流量を調整すれば、気液分離器を用いることなく、完全に液状態である液化天然ガスを強制気化器に導くことができる。

前記熱交換器は、第１熱交換器であり、上記の船舶は、前記送気ラインに流れるボイルオフガスと前記返送ラインにおいて前記第１熱交換器に流入するボイルオフガスとの間で熱交換を行う第２熱交換器、を更に備えてもよい。この構成によれば、返送ラインを通じてタンクへ返送される高圧かつ高温のボイルオフガスは、第２熱交換器で送気ラインに流れる低圧かつ低温のボイルオフガスにより冷却された後、第１熱交換器で送液ラインに流れる液化天然ガスにより冷却される。このため、返送ラインを通じてタンクへ返送されるボイルオフガスの再液化率を向上させることができる。

上記の船舶は、前記送液ラインにおける前記熱交換器よりも下流側部分に設けられた、前記熱交換器の出口温度を検出する温度計と、前記温度計で検出された出口温度が目標温度となるように前記調整装置を制御する制御装置と、を更に備えてもよい。この構成によれば、目標温度を強制気化器に導かれる液化天然ガスが気化しない温度範囲内に設定することによって、出口温度を液化天然ガスが気化しない温度に維持することができる。

上記の船舶において、前記制御装置は、前記第１供給ラインから前記返送ラインに流入するボイルオフガスの流量が閾値より増加したときに、前記バイパスラインに流れるボイルオフガスの流量が増加するように前記調整装置を制御してもよい。第１供給ラインから返送ラインに流入するボイルオフガスの流量が増加してから出口温度が上昇するまでに時間的なロスがあるため、温度計で検出された出口温度のみに基づいて調整装置を制御する場合、温度制御性の低下が懸念される。しかしながら、上記の構成によれば、第１供給ラインから返送ラインに流入するボイルオフガスの流量が閾値より増加したときに、出口温度の上昇に先行して、バイパスラインに流れるボイルオフガスの流量が増加するように調整装置が制御されるため、出口温度の上昇を迅速に抑えることができる。

本発明によれば、返送ラインを通じてタンクへ返送されるボイルオフガスの再液化率を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る船舶の概略構成図である。図１に示す船舶が備える制御装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。返送ガス流量と補正値の関係を示す特性曲線の一例である。図１に示す船舶の変形例を示す図である。本発明の第２実施形態に係る船舶の概略構成図である。本発明の第３実施形態に係る船舶の概略構成図である。従来の船舶の概略構成図である。

（第１実施形態）
図１に、本発明の一実施形態に係る船舶１Ａを示す。この船舶１Ａは、液化天然ガス（以下、ＬＮＧという）を貯留するタンク１１と、推進用の主ガスエンジン１２と、発電用（すなわち、船内電源用）の副ガスエンジン１３を含む。

図例では、タンク１１が１つだけ設けられているが、タンク１１は複数設けられていてもよい。本実施形態では、船舶１ＡがＬＮＧ運搬船であり、船舶１Ａには複数のカーゴタンクが装備されている。つまり、図１に示すタンク１１は、複数のカーゴタンクのそれぞれである。また、図例では、主ガスエンジン１２および副ガスエンジン１３が１つずつ設けられているが、主ガスエンジン１２が複数設けられていてもよいし、副ガスエンジン１３が複数設けられていてもよい。

本実施形態では、船舶１Ａが機械推進式であり、主ガスエンジン１２がスクリュープロペラ（図示せず）を直接的に回転駆動する。ただし、船舶１Ａが電気推進式であり、主ガスエンジン１２がスクリュープロペラを発電機およびモータを介して回転駆動してもよい。

主ガスエンジン１２は、燃料ガス噴射圧が例えば２０〜３５ＭＰａ程度と高圧なディーゼルサイクル方式の２ストロークエンジンである。ただし、主ガスエンジン１２は、燃料ガス噴射圧が例えば１〜２ＭＰａ程度と中圧なオットーサイクル方式の２ストロークエンジンであってもよい。あるいは、電気推進の場合は、主ガスエンジン１２が、燃料ガス噴射圧が例えば０．５〜１ＭＰａ程度と低圧なオットーサイクル方式の４ストロークエンジンであってもよい。また、主ガスエンジン１２は、燃料ガスのみを燃焼させるガス専焼エンジンであってもよいし、燃料ガスと燃料油の一方または双方を燃焼させる二元燃料エンジンであってもよい（二元燃料エンジンの場合、燃料ガスを燃焼させるときがオットーサイクル、燃料油を燃焼させるときがディーゼルサイクルであってもよい）。

副ガスエンジン１３は、燃料ガス噴射圧が例えば０．５〜１ＭＰａ程度と低圧なオットーサイクル方式の４ストロークエンジンであり、発電機（図示せず）と連結されている。副ガスエンジン１３は、燃料ガスのみを燃焼させるガス専焼エンジンであってもよいし、燃料ガスと燃料油の一方または双方を燃焼させる二元燃料エンジンであってもよい。

主ガスエンジン１２の燃料ガスは、主に、自然入熱によりタンク１１内で発生するボイルオフガス（以下、ＢＯＧという）であり、副ガスエンジン１３の燃料ガスは、主に、ＬＮＧが強制的に気化された気化ガス（以下、ＶＧという）である。

具体的に、タンク１１は、送気ライン１４により圧縮機１５と接続されており、圧縮機１５は、第１供給ライン１６により主ガスエンジン１２と接続されている。また、タンク１１内には、ポンプ１７が装備されており、ポンプ１７は、送液ライン１８により強制気化器１９と接続されている。強制気化器１９は、第２供給ライン２０により副ガスエンジン１３と接続されている。

送気ライン１４は、タンク１１内で発生するＢＯＧを圧縮機１５へ導く。本実施形態では、圧縮機１５が多段式の高圧圧縮機である。圧縮機１５は、ＢＯＧを高圧に圧縮する。第１供給ライン１６は、圧縮機１５から吐出される高圧のＢＯＧを主ガスエンジン１２へ導く。ただし、圧縮機１５は、例えば主ガスエンジン１２の燃料ガス噴射圧が低圧の場合は、低圧圧縮機であってもよい。

送液ライン１８は、ポンプ１７から吐出されるＬＮＧを強制気化器１９へ導く。送液ライン１８には、開度変更が可能な調整弁２１が設けられている。強制気化器１９は、ＬＮＧを強制的に気化してＶＧを生成する。第２供給ライン２０は、強制気化器１９にて生成されるＶＧを副ガスエンジン１３へ導く。

本実施形態では、第２供給ライン２０に、上流側から順に、冷却器２２、気液分離器２３および加熱器２４が設けられている。冷却器２２は、強制気化器１９にて生成されるＶＧを冷却し、メタン以外の成分を主成分とする液成分を生成させ、気液分離器２３によって収集される。これにより、ＶＧから重質分の多く（例えば、エタン、プロパン、ブタンなど）が除去されるので、メタン価の高いＶＧを副ガスエンジン１３へ供給することができる。気液分離器２３で収集された液成分は、ドレンラインを通じてタンク１１へ返送される。気液分離器２３を通過したＶＧは、加熱器２４により加熱される。これにより、副ガスエンジン１３へ適切な温度のＶＧを供給することができる。

さらに、第２供給ライン２０からは、第１ブリッジライン３１が送気ライン１４につながっている。本実施形態では、第１ブリッジライン３１の上流端が気液分離器２３と加熱器２４の間で第２供給ライン２０に接続されているが、第１ブリッジライン３１の上流端は、冷却器２２の上流側、冷却器２２と気液分離器２３の間、または加熱器２４の下流側で第２供給ライン２０に接続されていてもよい。第１ブリッジライン３１は、ＢＯＧが主ガスエンジン１２の燃料ガス消費量Ｑ１に対して不足するときに、第２供給ライン２０から送気ライン１４へＶＧを導く。その結果、主ガスエンジン１２へは、燃料ガスとしてＢＯＧおよびＶＧが供給される。

圧縮機１５の中間からは、第２ブリッジライン３３が第２供給ライン２０につながっている。本実施形態では、第２ブリッジライン３３の下流端が加熱器２４の下流側で第２供給ライン２０に接続されているが、第２ブリッジライン３３の下流端は、加熱器２４の上流側で第２供給ライン２０に接続されていてもよい。第２ブリッジライン３３は、ＢＯＧが主ガスエンジン１２の燃料ガス消費量Ｑ１に対して余るときに、圧縮機１５から第２供給ライン２０へＢＯＧを導く。その結果、副ガスエンジン１３へは、燃料ガスとしてＶＧおよびＢＯＧ（場合によっては、ＢＯＧのみ）が供給される。

第１ブリッジライン３１には、開度変更が可能な調整弁３２が設けられており、第２ブリッジライン３３には、開度変更が可能な調整弁３４が設けられている。調整弁３２は、第１ブリッジライン３１に流れるＶＧの流量Ｑ２を調整する。調整弁３４は、第２ブリッジライン３３に流れるＢＯＧの流量Ｑ３を調整する。また、本実施形態では、調整弁３２，３４のそれぞれがブリッジライン（３１または３３）を開放したり遮断したりする役割を果たす。ただし、第１ブリッジライン３１および第２ブリッジライン３３のそれぞれには、調整弁（３２または３４）とは別に開閉弁が設けられていてもよい。

第１供給ライン１６からは、返送ライン４１がタンク１１につながっている。返送ライン４１の先端は、タンク１１内のＬＮＧの液面よりも上方に位置していてもよいし、液面よりも下方に位置していてもよい。また、返送ライン４１には、膨張弁などの膨張装置４２が設けられる。

返送ライン４１および送液ライン１８には、熱交換器４３が設けられる。熱交換器４３は、膨張装置４２の上流側で返送ライン４１に流れるＢＯＧの一部または全部を、送液ライン１８に流れるＬＮＧによって冷却する。この冷却の後に膨張されることによって、タンク１１へ返送されるＢＯＧは部分的に再液化される。

返送ライン４１における膨張装置４２よりも上流側部分には、上流側から順に、返送ライン４１を開放および遮断する開閉弁４４および開度変更可能な調整弁４５が設けられている。ただし、開閉弁４４および調整弁４５の一方または双方とも、返送ライン４１に設けられていなくてもよい。

さらに、返送ライン４１には、ＢＯＧに熱交換器４３をバイパスさせるバイパスライン５１が設けられている。バイパスライン５１の上流端は、熱交換器４３と調整弁４５の間で返送ライン４１に接続されており、バイパスライン５１の下流端は、熱交換器４３と膨張装置４２との間で返送ライン４１に接続されている。ただし、バイパスライン５１の上流端は、調整弁４５よりも上流側で返送ライン４１に接続されてもよい。この場合、バイパスライン５１には、開閉弁および開度変更可能な調整弁の一方または双方が設けられてもよい。

また、本実施形態では、バイパスライン５１の上流端には、バイパスライン５１に流れるＢＯＧの流量Ｑｂを調整する調整装置として、分配弁５２が設けられている。分配弁５２は、第１供給ライン１６から返送ライン４１に流入するＢＯＧの流量（以下、「返送ガス流量」と称する。）Ｑｒを、熱交換器４３に流れるＢＯＧの流量Ｑａとバイパスライン５１に流れるＢＯＧの流量Ｑｂ（＝Ｑｒ−Ｑａ）に分配する。

上述した調整弁２１，３２，３４，４５、開閉弁４４および分配弁５２は、制御装置６により制御される。なお、図１では、図面の簡略化のために一部の信号線のみを描いている。

制御装置６には、第１供給ライン１６に設けられた圧力計７１が接続されている。圧力計７１は、第１供給ライン１６に流れるＢＯＧの圧力Ｐを検出する。ただし、圧力計７１は、返送ライン４１における開閉弁４４よりも上流側部分に設けられていてもよい。制御装置６は、例えば、圧力計７１で検出される圧力Ｐに基づいて、開閉弁４４および調整弁４５を制御する。

また、制御装置６には、送液ライン１８における熱交換器４３よりも下流側部分に設けられた温度計７２が接続されている。温度計７２は、送液ライン１８における熱交換器４３の出口温度Ｔを検出する。本実施形態では、制御装置６は、温度計７２で検出された出口温度Ｔに基づいて、分配弁５２を制御する。

以下では、制御装置６について、図２を参照して説明する。図２は、制御装置６の機能的構成の一例を示すブロック図である。なお、図２では、分配弁５２の制御に関する機能ブロックのみ示し、それ以外の制御に関する機能ブロックは省略している。

制御装置６は、図２に示すように、機能ブロックとして返送ガス流量取得部６１および調整装置制御部６２を備えている。制御装置６は、例えばコンピュータであって、ＣＰＵ等の演算処理部、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部を有している（いずれも図示せず）。また、制御装置６が備える各機能ブロックは、例えば、制御装置６の演算処理部が記憶部に格納されているプログラムを読み出し実行することにより実現できる。

返送ガス流量取得部６１は、返送ガス流量Ｑｒを取得する。本実施形態では、返送ガス流量Ｑｒは、圧力計７１で検出された圧力Ｐや調整弁４５の開度などから算出している。ただし、返送ガス流量Ｑｒの取得方法は、特に限定されない。例えば、返送ガス流量取得部６１は、主ガスエンジン１２の燃料ガス消費量Ｑ１、第１ブリッジライン３１に流れるＶＧの流量Ｑ２、第２ブリッジライン３３に流れるＢＯＧの流量Ｑ３、およびタンク１１でのＢＯＧの発生量Ｑ４を取得し、ＢＯＧ発生量Ｑ４とＶＧの流量Ｑ２を加算したものから、ＢＯＧの流量Ｑ３と燃料ガス消費量Ｑ１を減算することにより返送ガス流量Ｑｒを算出してもよい。あるいは、返送ガス流量取得部６１は、返送ライン４１における分配弁５２よりも上流側部分に流量計を設けて、その流量計から返送ガス流量Ｑｒを直接取得してもよい。返送ガス流量取得部６１は、取得した返送ガス流量Ｑｒを調整装置制御部６２に送る。

調整装置制御部６２は、強制気化器１９に導かれるＬＮＧが熱交換器４３により気化しないように、分配弁５２を制御する。具体的に、調整装置制御部６２は、温度計７２で検出された出口温度Ｔを取得する。そして、調整装置制御部６２は、取得した出口温度Ｔが、強制気化器１９に導かれるＬＮＧが気化しない温度範囲にある所定の目標温度Ｔｓとなるように分配弁５２をフィードバック制御（例えば、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御）する。

さらに、本実施形態では、調整装置制御部６２は、出口温度Ｔに基づく上述のフィードバック制御に返送ガス流量Ｑｒに基づくフィードフォワード制御を組み合わせた制御を行う。このフィードフォワード制御に関し、調整装置制御部６２は、返送ガス流量Ｑｒが閾値Ｑ_ＴＨより増加したときに、バイパスライン５１に流れるＢＯＧの流量Ｑｂを増加させるよう分配弁５２を制御する。

以下では、調整装置制御部６２による分配弁５２の制御をより詳しく説明する。調整装置制御部６２は、出口温度Ｔが目標温度Ｔｓとなるように分配弁５２を制御するための指令値Ｘ１を算出する。調整装置制御部６２は、算出された指令値Ｘ１に、返送ガス流量Ｑｒに基づいて取得された補正値Ｘ２を加算する。調整装置制御部６２は、指令値Ｘ１に補正値Ｘ２を加算して得られた出力指令値Ｘ３を分配弁５２に送る。分配弁５２に送られる出力指令値Ｘ３が大きいほど、バイパスライン５１に流れるＢＯＧの流量Ｑｂは大きくなる。

ここで、補正値Ｘ２は、返送ガス流量Ｑｒが閾値Ｑ_ＴＨより増加したときに、バイパスライン５１に流れるＢＯＧの流量Ｑｂを増加させるように指令値Ｘ１を補正する値である。すなわち、返送ガス流量Ｑｒが増加した場合には出口温度Ｔが上昇することが予測される。このため、指令値Ｘ１に補正値Ｘ２を加算するフィードフォワード補正によって、出口温度Ｔの上昇に先行してバイパスライン５１に流れるＢＯＧの流量Ｑｂを増加させる。これにより、返送ガス流量Ｑｒの増加による出口温度Ｔの上昇を迅速に抑えることができる。

本実施形態では、制御装置６に返送ガス流量Ｑｒと補正値Ｘ２の関係を示す特性曲線が記憶されており、調整装置制御部６２は、この特性曲線から補正値Ｘ２を得る。図３に、返送ガス流量Ｑｒと補正値Ｘ２の関係を示す特性曲線の一例を示す。調整装置制御部６２は、特性曲線から、返送ガス流量取得部６１から送られた返送ガス流量Ｑｒに対応する補正値Ｘ２を取得する。図３に示した特性曲線では、返送ガス流量Ｑｒが閾値Ｑ_ＴＨ以下であるときには、補正値Ｘ２は値αに維持される。また、図３に示した特性曲線では、返送ガス流量Ｑｒが閾値Ｑ_ＴＨより大きいときには、返送ガス流量Ｑｒが増加するにつれて補正値Ｘ２は値αから値βまで増加する。ここで、値αはゼロであってもよく、この場合、返送ガス流量Ｑｒが閾値Ｑ_ＴＨを超えるまでは、補正値Ｘ２がゼロであり、調整装置制御部６２は、指令値Ｘ１を出力指令値Ｘ３として分配弁５２に出力する。

以上説明したように、本実施形態の船舶１Ａでは、返送ライン４１を通じてタンク１１へ返送される高圧かつ高温のＢＯＧは、送液ライン１８に流れるＬＮＧにより熱交換器４３で冷却される。送液ライン１８に流れるＬＮＧは、送気ライン１４に流れるＢＯＧよりも低熱である。このため、より温度の低いＢＯＧを膨張装置４２で膨張させることができるため、返送ライン４１を通じてタンク１１へ返送されるＢＯＧの再液化率を向上させることができる。

ところで、強制気化器１９には完全に液状態であるＬＮＧを導くことが望ましい。しかし、送液ライン１８に流れるＬＮＧが熱交換器４３で加熱される構成では、ＬＮＧが該熱交換器４３で部分的に蒸発して気液二相状態となって強制気化器１９に導かれるおそれがある。これに対して、強制気化器１９の手前に気液分離器を設けて液成分のみを強制気化器１９に導くことが考えられる。しかし、上記の構成のように強制気化器１９に導かれるＬＮＧが気化しないようにバイパスライン５１に流れるＢＯＧの流量を調整すれば、気液分離器を用いることなく、完全に液状態であるＬＮＧを強制気化器１９に導くことができる。

また、本実施形態では、出口温度Ｔが強制気化器１９に導かれるＬＮＧが気化しない温度範囲にある所定の目標温度Ｔｓとなるように、分配弁５２がフィードバック制御される。このため、出口温度ＴをＬＮＧが気化しない温度に維持することができる。

また、本実施形態では、返送ガス流量Ｑｒが閾値Ｑ_ＴＨより増加したときに、出口温度Ｔの上昇に先行して、バイパスライン５１に流れるＢＯＧの流量Ｑｂを増加させるよう分配弁５２がフィードフォワード制御される。このため、返送ガス流量Ｑｒの増加に起因して生じる出口温度Ｔの上昇を迅速に抑えることができる。また、本実施形態では、返送ガス流量Ｑｒが閾値Ｑ_ＴＨ以下である場合には、返送ガス流量Ｑｒが増加したときでも、バイパスライン５１に流れるＢＯＧの流量Ｑｂを増加させるフィードフォワード補正は実行されない。これにより、できるだけ多くのＢＯＧを熱交換器４３に流して冷却させることができる。

（変形例）
バイパスライン５１に流れるＢＯＧの流量Ｑｂを調整する調整装置は、特に分配弁５２に限定されない。例えば図４に示す船舶１Ｂのように、調整装置は、バイパスライン５１に設けられた開度変更が可能な調整弁５４と、返送ライン４１におけるバイパスライン５１との接続点と熱交換器４３との間に設けられた開度変更が可能な調整弁５３とにより構成されてもよい。また、調整装置は、調整弁５４のみにより構成されてもよい。また、船舶１Ｂにおいて、返送ライン４１には開閉弁４４および調整弁４５の一方または双方が設けられていなくてもよい。

（第２実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る船舶１Ｃを説明する。なお、本実施形態ならびに後述する第３実施形態において、第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

本実施形態では、返送ライン４１を通じてタンク１１へ返送されるＢＯＧを冷却するための構成として、熱交換器（以下、「第１熱交換器」と称する。）４３に加え、第２熱交換器８１が設けられている。

第２熱交換器８１は、送気ライン１４に流れるＢＯＧと、返送ライン４１において第１熱交換器４３に流入するＢＯＧとの間で熱交換を行う。より詳しくは、第２熱交換器８１は、送気ライン１４に流れるＢＯＧと、返送ライン４１におけるバイパスライン５１との接続点（すなわち分配弁５２の位置）より上流側部分に流れるＢＯＧとの間で熱交換を行う。ただし、第２熱交換器８１は、送気ライン１４に流れるＢＯＧと、返送ライン４１におけるバイパスライン５１との接続点（すなわち分配弁５２の位置）と第１熱交換器４３との間に流れるＢＯＧとの間で熱交換を行ってもよい。

この構成によれば、返送ライン４１を通じてタンク１１へ返送される高圧かつ高温のＢＯＧは、第２熱交換器８１で送気ライン１４に流れる低圧かつ低温のＢＯＧにより冷却された後、第１熱交換器４３で送液ライン１８に流れるＬＮＧにより冷却される。このため、返送ライン４１を通じてタンク１１へ返送されるＢＯＧの再液化率を更に向上させることができる。

（第３実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第３実施形態に係る船舶１Ｄを説明する。本実施形態では、返送ライン４１を通じてタンク１１へ返送されるＢＯＧを冷却するための構成として、第１熱交換器４３に加え、第３熱交換器８２が設けられている。

第３熱交換器８２は、第２供給ライン２０における気液分離器２３と加熱器２４の間に流れるＶＧと、返送ライン４１において第１熱交換器４３に流入するＢＯＧとの間で熱交換を行う。より詳しくは、第３熱交換器８２は、第２供給ライン２０における気液分離器２３と加熱器２４の間に流れるＶＧと、返送ライン４１におけるバイパスライン５１との接続点（すなわち分配弁５２の位置）より上流側部分に流れるＢＯＧとの間で熱交換を行う。ただし、第３熱交換器８２は、第２供給ライン２０における気液分離器２３と加熱器２４の間に流れるＶＧと、返送ライン４１におけるバイパスライン５１との接続点（すなわち分配弁５２の位置）と第１熱交換器４３との間に流れるＢＯＧとの間で熱交換を行ってもよい。

この構成によれば、返送ライン４１を通じてタンク１１へ返送される高圧かつ高温のＢＯＧは、第３熱交換器８２で第２供給ライン２０に流れるＶＧにより冷却された後、第１熱交換器４３で送液ライン１８に流れるＬＮＧにより冷却される。このため、返送ライン４１を通じてタンク１１へ返送されるＢＯＧの再液化率を更に向上させることができる。

（その他の実施形態）
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、図４〜図６の構成は、適宜組合せ可能である。例えば、図５および図６に示す構成は、分配弁５２の代わりに、図４に示す調整弁５３，５４を採用してもよいし、また、第２熱交換器８１および第３熱交換器８２のうちの２つ以上を備える構成も可能である。また、上記の船舶１Ａ〜１Ｄは、送気ライン１４に流れるＢＯＧと、バイパスライン５１に流れるＢＯＧとの間で熱交換を行う熱交換器を更に備えてもよい。

また、図５および図６の構成では、ＢＯＧを冷却する複数の熱交換器が別々に設けられていたが、これらの熱交換器は、一体的に形成されていてもよい。例えば、図５に示す船舶１Ｃにおいて、第１熱交換器４３と第２熱交換器８１が一体的に形成されていてもよい。

また、上記実施形態では、制御装置６は、温度計７２で検出された出口温度Ｔに基づいて指令値Ｘ１を算出したが、出口温度Ｔに加えてまたは代わりに、例えば第１熱交換器４３の入口温度Ｔ２など出口温度Ｔの指標となる１つ又は複数の別のパラメータに基づいて指令値Ｘ１を算出してもよい。また、上記実施形態では、制御装置６は、算出した指令値Ｘ１を、返送ガス流量Ｑｒに基づく補正値Ｘ２により補正したが、返送ガス流量Ｑｒの代わりに、例えば調整弁４５の開度など返送ガス流量Ｑｒの指標となる１つ又は複数の別のパラメータにより補正してもよい。

また、上記実施形態では、制御装置６が出口温度Ｔに基づくフィードバック制御に返送ガス流量Ｑｒに基づくフィードフォワード制御を組み合わせた制御を行っていたが、制御装置６は、出口温度Ｔに基づくフィードバック制御のみを行ってもよい。この場合でも、制御装置６は、出口温度Ｔが目標温度Ｔｓとなるように分配弁５２をフィードバック制御する。

上記実施形態で説明された返送ガス流量Ｑｒと補正値Ｘ２の関係を示す特性曲線は、図３に示した例に限定されず、熱交換器４３の構成などに応じて適切な特性曲線が採用される。

また、船舶１Ａ〜１Ｄは、第１ブリッジライン３１および第２ブリッジライン３３のいずれかまたは双方を備えていなくてもよい。また、副ガスエンジン１３がメタン価の制約を受けない場合には、第２供給ライン２０に冷却器２２、気液分離器２３および加熱器２４が設けられていなくてもよい。

また、主ガスエンジン１２および副ガスエンジン１３の一方または双方は、必ずしもレシプロエンジンである必要はなく、ガスタービンエンジンであってもよい。

１Ａ〜１Ｄ船舶
１１タンク
１２主ガスエンジン
１３副ガスエンジン
１４送気ライン
１５圧縮機
１６第１供給ライン
１７ポンプ
１８送液ライン
１９強制気化器
２０第２供給ライン
４１返送ライン
４２膨張装置
４３熱交換器（第１熱交換器）
５１バイパスライン
５２分配弁
５３，５４調整弁
６制御装置
７１圧力計
７２温度計
８１第２熱交換器

Claims

推進用プロペラを回転駆動する主ガスエンジンと、
液化天然ガスを貯留するタンクと、
前記タンク内で発生するボイルオフガスを圧縮機へ導く送気ラインと、
前記圧縮機から吐出されるボイルオフガスを前記主ガスエンジンへ導く第１供給ラインと、
前記第１供給ラインから分岐して前記タンクへつながる、膨張装置が設けられた返送ラインと、
発電用の副ガスエンジンと、
前記タンク内に配置されたポンプから吐出される液化天然ガスを強制気化器へ導く送液ラインと、
前記強制気化器にて生成される気化ガスを前記副ガスエンジンへ導く第２供給ラインと、
前記送液ラインに流れる液化天然ガスと前記返送ラインにおける前記膨張装置よりも上流側部分に流れるボイルオフガスとの間で熱交換を行う熱交換器と、
上流端が前記熱交換器よりも上流側で前記返送ラインに接続され、下流端が前記熱交換器と前記膨張装置との間で前記返送ラインに接続されたバイパスラインと、
前記強制気化器に導かれる液化天然ガスが気化しないように前記バイパスラインに流れるボイルオフガスの流量を調整する調整装置と、
前記送液ラインにおける前記熱交換器よりも下流側部分に設けられた、前記熱交換器の出口温度を検出する温度計と、
前記温度計で検出された出口温度が目標温度となるように前記調整装置を制御する制御装置と、を備える、船舶。
前記熱交換器は、第１熱交換器であり、
前記船舶は、前記送気ラインに流れるボイルオフガスと前記返送ラインにおいて前記第１熱交換器に流入するボイルオフガスとの間で熱交換を行う第２熱交換器、を更に備える、請求項１に記載の船舶。
前記制御装置は、前記第１供給ラインから前記返送ラインに流入するボイルオフガスの流量が閾値より増加したときに、前記バイパスラインに流れるボイルオフガスの流量が増加するように前記調整装置を制御する、請求項１または２に記載の船舶。