JP-2026077276-A - メタノールを燃料とする船舶

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Abstract

【課題】メタノールドレンタンクを設けても設備費用が高くなることがないメタノールを燃料とする船舶を提供する。【解決手段】メタノール排出システムは、不活性ガス供給部１３を通して不活性ガスを内燃機関１及びメタノール供給システムＭＳＳに供給しているときには、減圧排出機構の排出動作を停止させ、不活性ガス供給部１３を通して不活性ガスが内燃機関１及びメタノール供給システムＭＳＳに供給されていないときには減圧排出機構を動作させてリターンチャンバ１５内のガスを所定の圧力以下の圧力でメタノールドレンタンク１７に排出する排出動作を行う。内燃機関１及びメタノール供給システムＭＳＳ内に残留する残留メタノールの量が所定の値より少なくなるように不活性ガス供給部を通して不活性ガスを内燃機関及びメタノール供給システムに供給する回数が定められている。【選択図】図２

Inventors

徳留祐二

Assignees

株式会社名村造船所

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20241025

Claims (7)

機関室内に配置されてメタノールを燃料として運転可能な内燃機関と、前記メタノールを燃料として貯蔵するメタノール燃料タンクと、前記メタノール燃料タンクから前記内燃機関に前記メタノールを供給するメタノール供給装置を備えたメタノール供給システムと、不活性ガスを貯蔵する不活性ガス貯蔵タンクと、前記メタノール供給システムが前記メタノール燃料タンクから前記内燃機関への前記メタノールの供給を停止した後に前記不活性ガス貯蔵タンクから所定量の前記不活性ガスを前記内燃機関及び前記メタノール供給システムに供給する不活性ガス供給部と、メタノールドレンタンクとを備え、前記不活性ガス供給部からの前記内燃機関及び前記メタノール供給システムに供給された前記不活性ガスを用いて前記内燃機関及び前記メタノール供給装置内に残留する残留メタノールを前記不活性ガスと一緒に前記メタノールドレンタンク内に排出するメタノール排出システムを備え、前記メタノール排出システムは、前記メタノールドレンタンクの容量よりも少なく且つ前記不活性ガス供給部からの前記不活性ガスの供給により、前記内燃機関から排出される前記残留メタノール及び前記不活性ガス並びに前記メタノール供給装置から排出される前記残留メタノール及び前記不活性ガスを一時的に貯留するリターンチャンバと、前記リターンチャンバから前記メタノールドレンタンクに前記残留メタノール及び前記不活性ガスを所定の圧力以下の圧力で排出する減圧排出機構を備え、前記メタノール排出システムは、前記不活性ガス供給部を通して前記不活性ガスを前記内燃機関及び前記メタノール供給システムに供給しているときには、前記減圧排出機構の排出動作を停止させ、前記不活性ガス供給部を通して前記不活性ガスが前記内燃機関及び前記メタノール供給システムに供給されていないときには前記減圧排出機構を動作させて前記リターンチャンバ内のガスを前記所定の圧力以下の圧力で前記メタノールドレンタンクに排出する排出動作を行い、前記内燃機関及び前記メタノール供給システム内に残留する前記残留メタノールの量が所定の値より少なくなるように前記不活性ガス供給部を通して前記不活性ガスを前記内燃機関及び前記メタノール供給システムに供給する回数が定められていることを特徴とするメタノールを燃料とする船舶。
前記不活性ガス供給部を通して前記不活性ガスを前記内燃機関及び前記メタノール供給システムに供給する回数は２回以上である請求項１に記載のメタノールを燃料とする船舶。
前記メタノール排出システムは、前記不活性ガス供給部を通して前記不活性ガスを前記内燃機関及び前記メタノール供給システムに供給する回数ｉを計数し、前記回数が予め定めた回数ｎに達すると、前記不活性ガス供給部を通して前記不活性ガスを前記内燃機関及び前記メタノール供給システムに供給することを停止し、前記リターンチャンバ内の圧力が予め定めた圧力まで低下すると前記リターンチャンバから前記メタノールドレンタンクに前記残留メタノール及び前記不活性ガスを排出する動作を停止し、前記回数ｉが予め定めた回数ｎに達するまでは、前記不活性ガス供給部を通して前記不活性ガスの供給動作中に、前記リターンチャンバ内のガスの圧力が所定の第１設定値に達すると、前記不活性ガスを前記内燃機関及び前記メタノール供給システムに供給することを停止するとともに前記減圧排出機構を動作させて前記リターンチャンバ内のガスを前記所定の圧力以下の圧力で前記メタノールドレンタンクに排出する排出動作を行い、前記リターンチャンバ内の前記ガスの圧力が前記第１設定値よりも低い第２設定値まで低下すると前記減圧排出機構の動作を停止させて前記排出動作を停止する動作を繰り返すことを特徴とする請求項１に記載のメタノールを燃料とする船舶。
前記メタノール供給システムは、前記メタノール燃料タンクと前記メタノール供給装置との間に配置されて前記メタノール燃料タンクから供給される前記メタノールの圧力を調整するバッファタンクと、前記メタノール燃料タンクから供給される前記メタノールの供給と停止を制御する主開閉弁Ｖと、前記メタノール供給装置と前記内燃機関との間に配置されて前記メタノール並びに前記残留メタノール及び前記不活性ガスの通過を制御する第１バルブ列を備えている請求項１に記載のメタノールを燃料とする船舶。
前記減圧排出機構は、前記リターンチャンバ内の圧力を計測する圧力計測器と、前記メタノール供給装置と前記リターンチャンバとの間に副開閉弁を有する第２バルブ列と、前記内燃機関と前記リターンチャンバとの間に副開閉弁を有する第３バルブ列と、前記リターンチャンバと前記メタノールドレンタンクとの間に副開閉弁及び減圧弁を含む第４バルブ列と、前記圧力計測器の出力を入力として前記第２バルブ列乃至前記第４バルブ列内の前記副開閉弁を制御する弁制御器とを備えている請求項２に記載のメタノールを燃料とする船舶。
前記第１設定値が８ｂａｒ以下であり、前記第２設定値が１ｂａｒ以下である請求項２に記載のメタノールを燃料とする船舶。
前記リターンチャンバの貯留容量は、前記メタノールドレンタンクの容量の１／１０以下である請求項１に記載のメタノールを燃料とする船舶。

Description

本発明は、メタノールを燃料とする船舶に関するものである。特許第６２６２０７６号公報（特許文献１）の図１には、内燃機関の燃料切替の際に、メタノール燃料タンクから内燃機関にメタノールを供給するメタノール供給システム内に残ったメタノールを排出するメタノール排出システムを備えた従来のメタノールを燃料とする船舶が開示されている。従来のメタノールを燃料とする船舶は、機関室内に配置され、メタノールを燃料として運転可能な内燃機関１１と、メタノールを燃料として貯蔵するメタノール燃料タンク１２と、メタノール燃料タンクから内燃機関にメタノールを供給するメタノール供給システム１３と、メタノール燃料タンク１１から内燃機関へ供給されるメタノールの供給と供給量を制御する複数の制御バルブを含むバルブユニット１４と、不活性ガス（イナートガス）を発生するイナートガス発生システム１５と、不活性ガス（イナートガス）を用いて内燃機関１１及びメタノール供給システム１３内に残留するメタノールを、排出ラインを２４通してメタノールドレンタンク１６内に排出するメタノール排出システムを備えている。特許文献１に記載の船舶では、排出されるメタノールが再利用できない問題がある。そこで特許第７３５７７２６号（特許文献２）の図１に示される燃料供給装置のように、燃料タンク２と燃料供給システムとの間にサービスタンク４を設けることが提案された。このサービスタンク４は、燃料タンク２から燃料供給ラインを介して送られる燃料（メタノール）と、内燃機関から燃料戻しラインを介して戻される燃料の一部とを混合して、パージされた燃料の再利用を可能にするものであった。特許第６２６２０７６号公報特許第７３５７７２６号公報本実施の形態のメタノールを燃料とする船舶の内燃機関への燃料供給と燃料排出を行う給排システムの主要部のブロック図である。図１に含まれる各バルブ列を具体的に示したブロック図である。メタノール排出システムの動作のフローチャートである。以下図面を参照して本発明のメタノールを燃料とする船舶の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本実施の形態のメタノールを燃料とする船舶の内燃機関への燃料供給と燃料排出を行う給排システムの主要部のブロック図である。また図２は、図１に含まれる各バルブ列を具体的に示したブロック図である。そして図３はメタノール排出システムの動作のフローチャートである。本実施の形態のメタノールを燃料とする船舶の給排システムは、大きくわけて機関室内に配置されメタノールを燃料として運転可能な内燃機関１にメタノール燃料タンク３からメタノールを供給するメタノール供給システムＭＳＳと、内燃機関１の燃料切替の際に、メタノール供給システムＭＳＳ内に残ったメタノールを不活性ガス貯蔵タンク１１に貯蔵した不活性ガス（本例では窒素ガス）を用いて排出（パージ）するメタノール排出システムＭＤＳとを備えている。メタノール供給システムＭＳＳは、メタノール燃料タンク３から内燃機関１へ供給されるメタノールの供給と供給量を制御するように構成されている。本実施の形態で用いるメタノール供給システムＭＳＳは、バッファタンク５と、主開閉弁７と、第１バルブ列ＶＴ１とを備えていている。バッファタンク５は、メタノール燃料タンク３とメタノール供給装置９との間に配置されてメタノール燃料タンク３から供給されるメタノールの圧力を調整する。主開閉弁７は、メタノール燃料タンク３から供給されるメタノールの供給と停止を制御する。そしてメタノール供給装置９は、メタノール燃料タンク３から供給されるメタノールを第１バルブ列を介して内燃機関１に供給する機能と、燃料切替の際に不活性ガス貯蔵タンク１１から供給される一部の不活性ガスを第２バルブ列ＶＴ２を介して残留メタノールと一緒に後述するリターンチャンバ１５に供給する機能を有する。なお第１バルブ列ＶＴ１は、メタノールの供給を制御する副開閉弁、及び燃料切替の際に不活性ガス貯蔵タンク１１から供給される一部の不活性ガスと残留メタノールをメタノール供給装置９へ排出する制御をする副開閉弁を含んでいる。また第１バルブ列ＶＴ１は、燃料切替の際に不活性ガス貯蔵タンク１１から供給される不活性ガスの一部と残留メタノールを内燃機関１を介してリターンチャンバ１５へ排出する制御をする副開閉弁を備えた任意の構成を有している。内燃機関１の燃料切替の際に、第１バルブ列ＶＴ１中の副開閉弁は閉じてメタノールが内燃機関１に供給されるのを阻止し、別の副開閉弁は開いて不活性ガスが内燃機関１に供給されるのを許容する。またバッファタンク５は、メタノール供給装置９の入口圧力を安定させる目的で設けられている。また主開閉弁７を用いずに、メタノール燃料タンク３に対して設けたポンプのオン・オフにより主開閉弁７の役割を実現するようにしてもよいのは勿論である。メタノール排出システムＭＤＳは、不活性ガスを貯蔵する不活性ガス貯蔵タンク１１と、不活性ガス貯蔵タンク１１から不活性ガスを内燃機関及びメタノール供給装置９に供給する不活性ガス供給部１３と、リターンチャンバ１５と、メタノールドレンタンク１７と、リターンチャンバ１５内の圧力を計測する圧力計測器ＰＳ（図２）と、第２バルブ列ＶＴ２、第３バルブ列ＶＴ３及び第４バルブ列ＶＴ４と、主として圧力計測器ＰＳの出力に基づいて第１乃至第４のバルブ列ＶＴ１乃至ＶＴ４内の副開閉弁を制御する弁制御器ＶＣ（図２）を含んで構成されている。なお本実施の形態では、弁制御器ＶＣが不活性ガス供給部１３内に含まれて不活性ガスの供給と供給停止を制御する開閉弁Ｖ０の制御も行う。図２に示すように、第２バルブ列ＶＴ２は、メタノール供給装置９とリターンチャンバ１５との間に直列に配置された副開閉弁Ｖ２及び逆止弁ＮＲＶ２を有している。また第３バルブ列ＶＴ３は、内燃機関１とリターンチャンバ１５との間に直列に配置された副開閉弁Ｖ１及びＶ３、逆止弁ＮＲＶ１及び遠隔操作弁ＰＶを有している。遠隔操作弁ＰＶは、メタノール供給システムＭＳＳがメタノール燃料タンク３から内燃機関へのメタノールの供給を停止した後に、不活性ガス貯蔵タンク１１から不活性ガスを燃機関及びメタノール供給システムに供給する際に、不活性ガス供給部１３内の開閉弁Ｖ０と同期して開閉する。そして第４バルブ列ＶＴ４は、リターンチャンバ１５とメタノールドレンタンク１７との間に直列に配置された副開閉弁Ｖ４、減圧弁ＲＶ１及び逆止弁ＮＲＶ３を有している。本実施の形態では、リターンチャンバ１５内の圧力を計測する圧力計測器ＰＳと、メタノール供給装置９とリターンチャンバ１５との間に副開閉弁Ｖ２を有する第２バルブ列ＶＴ２と、内燃機関１とリターンチャンバ１５との間に副開閉弁Ｖ３を有する第３バルブ列ＶＴ３と、リターンチャンバ１５とメタノールドレンタンク１７との間に副開閉弁Ｖ４及び減圧弁ＲＶ１を含む第４バルブ列ＶＴ４と、圧力計測器ＰＳの出力を一部の入力として第１バルブ列乃至前記第４バルブ列内の副開閉弁Ｖ２～Ｖ４を制御する弁制御器ＶＣとから、リターンチャンバ１５からメタノールドレンタンク１７に残留メタノールと不活性ガスを所定の圧力以下の圧力で排出する減圧排出機構ＲＤＭが構成されている。なお本実施の形態では、弁制御器ＶＣが、内燃機関１及びメタノール供給システムＭＳＳ内に残留する残留メタノールの量が所定の値（例えば１μｂａｒ以下）より少なくなるように不活性ガス供給部１３を通して不活性ガスを内燃機関１及びメタノール供給システムＭＳＳに供給する回数（パージ回数）を記憶している。この回数は、１回の不活性ガスの供給量とガスの流路の内容積に基づいて計算によって事前に定めることができるので、ガスセンサ等による残留メタノールの検知を行う必要はない。不活性ガス供給部１３から１回に供給される不活性ガスの量は、リターンチャンバ１５の貯留容量によって定めることになる。本実施の形態では、不活性ガス供給部１３から不活性ガスを２回供給することにより、内燃機関１及びメタノール供給システムＭＳＳ内に残留する残留メタノールの量が前述の所定の値より少なくなるようリターンチャンバ１５の貯留容量が定められている。本実施の形態では、リターンチャンバ１５の貯留容量は、メタノールドレンタンク１７の貯留容量の１／１０以下の容量である。メタノール排出システムＭＤＳは、不活性ガス供給部１３からメタノール供給システムＭＳＳに供給された不活性ガスを用いて内燃機関１及びメタノール供給システムＭＳＳ内に残留する残留メタノールを不活性ガスと一緒にメタノールドレンタンク１７内に排出する。ここでリターンチャンバ１５は、メタノール供給システムＭＳＳがメタノール燃料タンク３から内燃機関１へメタノールを供給することを停止した後、不活性ガス供給部１３から供給される不活性ガスにより内燃機関１から排出される残留メタノール及びメタノール供給システムＭＳＳ内のメタノール供給装置９から排出される残留メタノールを一時的に貯留するものである。そして減圧排出機構ＲＤＭは、リターンチャンバ１５からメタノールドレンタンク１７に残留メタノールと不活性ガスを所定の圧力（１bar）以下の圧力で排出する。図３に本実施の形態の動作フローを示す。図３の動作フローでは、ステップＳＴ１において、減圧排出機構ＲＤＭは、不活性ガス供給部１３内の開閉弁Ｖ０と同期して、第２バルブ列ＶＴ２の副開閉弁Ｖ２と第３バルブ列ＶＴ３の副開閉弁Ｖ３を開き（このとき副開閉弁Ｖ１及び遠隔操作弁ＰＶも開状態にある）、第４バルブ列ＶＴ４の副開閉弁Ｖ４を閉じた状態にすることにより、内燃機関１及びメタノール供給システムＭＳＳに残留する残留メタノールを不活性ガスと一緒にリターンチャンバ１５内に排出する１回のパージ動作を開始する。弁制御器ＶＣは、ステップＳＴ１において、開閉弁Ｖ０～Ｖ３を開き開閉弁Ｖ４を閉じる。そして所定時間期間終了をステップＳＴ２で確認する。この所定時間期間は、不活性ガス供給部１３が不活性ガスを１回噴出する時間期間である。この時間期間が終了すると、不活性ガス供給部１３は１回分の不活性ガスの噴出を終了する。ステップＳＴ２で所定の時間期間が終了するとステップＳＴ３へと進み、ステップＳＴ３では何回目の不活性ガス得の噴出であるのか［何回目のパージであるのか：ｉ（パージ回数）＜ｎ（設定回数）］が確認されて、リターンチャンバ１５内の圧力が判定される。リターンチャンバ１５内の圧力Ｐが８ｂａｒに達しているか否かにかかわらず、ｉ＝ｎの場合には、ステップＳＴ５へと進み、開閉弁Ｖ０～Ｖ３が閉じられて、ステップＳＴ６で開閉弁Ｖ４が開かれる。そしてステップＳＴ７へと進んで、減圧排出機構ＲＤＭがリターンチャンバ１５内の圧力Ｐが１ｂａｒ（第３設定値）より小さくなるまでリターンチャンバ１５内の残留メタノールと不活性ガスをメタノールドレンタンク１７へ排出する。リターンチャンバ１５内の圧力Ｐが１ｂａｒより小さくなると開閉弁Ｖ４が閉じられてパージ動作が終了する（ステップ８）。ｉ＜ｎの状態で、ステップＳＴ３へと進んだときに、リターンチャンバ１５内の圧力Ｐが８ｂａｒ（第１設定値）以上あれば、ステップＳＴ９へと進み、ステップＳＴ１０で開閉弁Ｖ０～Ｖ３が閉じられて、開閉弁Ｖ４が開かれる。そしてステップＳＴ１１へと進んで、減圧排出機構ＲＤＭがリターンチャンバ１５内の圧力Ｐが１ｂａｒ（第２設定値）より小さくなるまでリターンチャンバ１５内の残留メタノールと不活性ガスをメタノールドレンタンク１７へ排出する。リターンチャンバ１５内の圧力Ｐが１ｂａｒより小さくなると、ステップＳＴ１１へと進み、開閉弁Ｖ０～Ｖ３が開かれて、開閉弁Ｖ４が閉じられ、ステップＳＴ２へと進む。以後ｉ＝ｎになるまでこの排出動作が繰り返され、ｉ＝ｎになるとステップＳＴ３からステップＳＴ５へと進んでパージ動作終了となる。なお上記の動作フロー