KR-20260061006-A - SHIP USING METHANOL AS FUEL

Abstract

(과제) 메탄올 드레인 탱크를 설치해도 설비 비용이 비싸지는 일이 없는 메탄올을 연료로 하는 선박을 제공한다. (해결 수단) 메탄올 배출 시스템은, 불활성 가스 공급부(13)를 통해서 불활성 가스를 내연 기관(1) 및 메탄올 공급 시스템(MSS)에 공급하고 있을 때에는, 감압 배출 기구의 배출 동작을 정지시키고, 불활성 가스 공급부(13)를 통해서 불활성 가스가 내연 기관(1) 및 메탄올 공급 시스템(MSS)에 공급되고 있지 않을 때에는 감압 배출 기구를 동작시켜서 리턴 챔버(15) 내의 가스를 소정의 압력 이하의 압력으로 메탄올 드레인 탱크(17)로 배출하는 배출 동작을 행한다. 내연 기관(1) 및 메탄올 공급 시스템(MSS) 내에 잔류하는 잔류 메탄올의 양이 소정의 값보다 적어지도록 불활성 가스 공급부를 통해서 불활성 가스를 내연 기관 및 메탄올 공급 시스템에 공급하는 횟수가 정해져 있다.

Inventors

• 토쿠도메 유지

Assignees

• 가부시키가이샤 나무라조센쇼

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20250926

Priority Date

20241025

Claims (7)

1. 기관실 내에 배치되어 메탄올을 연료로 해서 운전 가능한 내연 기관과, 상기 메탄올을 연료로서 저장하는 메탄올 연료 탱크와, 상기 메탄올 연료 탱크로부터 상기 내연 기관에 상기 메탄올을 공급하는 메탄올 공급 장치를 구비한 메탄올 공급 시스템과, 불활성 가스를 저장하는 불활성 가스 저장 탱크와, 상기 메탄올 공급 시스템이 상기 메탄올 연료 탱크로부터 상기 내연 기관으로의 상기 메탄올의 공급을 정지한 후에 상기 불활성 가스 저장 탱크로부터 소정량의 상기 불활성 가스를 상기 내연 기관 및 상기 메탄올 공급 시스템에 공급하는 불활성 가스 공급부와, 메탄올 드레인 탱크를 구비하고, 상기 불활성 가스 공급부로부터의 상기 내연 기관 및 상기 메탄올 공급 시스템에 공급된 상기 불활성 가스를 사용하여 상기 내연 기관 및 상기 메탄올 공급 장치 내에 잔류하는 잔류 메탄올을 상기 불활성 가스와 함께 상기 메탄올 드레인 탱크 내로 배출하는 메탄올 배출 시스템을 구비하고, 상기 메탄올 배출 시스템은, 상기 메탄올 드레인 탱크의 용량보다 적고 또한 상기 불활성 가스 공급부로부터의 상기 불활성 가스의 공급에 의해, 상기 내연 기관으로부터 배출되는 상기 잔류 메탄올 및 상기 불활성 가스 및 상기 메탄올 공급 장치로부터 배출되는 상기 잔류 메탄올 및 상기 불활성 가스를 일시적으로 저류하는 리턴 챔버와, 상기 리턴 챔버로부터 상기 메탄올 드레인 탱크에 상기 잔류 메탄올 및 상기 불활성 가스를 소정의 압력 이하의 압력으로 배출하는 감압 배출 기구를 구비하고, 상기 메탄올 배출 시스템은, 상기 불활성 가스 공급부를 통해서 상기 불활성 가스를 상기 내연 기관 및 상기 메탄올 공급 시스템에 공급하고 있을 때에는, 상기 감압 배출 기구의 배출 동작을 정지시키고, 상기 불활성 가스 공급부를 통해서 상기 불활성 가스가 상기 내연 기관 및 상기 메탄올 공급 시스템에 공급되고 있지 않을 때에는 상기 감압 배출 기구를 동작시켜서 상기 리턴 챔버 내의 가스를 상기 소정의 압력 이하의 압력으로 상기 메탄올 드레인 탱크로 배출하는 배출 동작을 행하고, 상기 내연 기관 및 상기 메탄올 공급 시스템 내에 잔류하는 상기 잔류 메탄올의 양이 소정의 값보다 적어지도록 상기 불활성 가스 공급부를 통해서 상기 불활성 가스를 상기 내연 기관 및 상기 메탄올 공급 시스템에 공급하는 횟수가 정해져 있는 것을 특징으로 하는 메탄올을 연료로 하는 선박.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 불활성 가스 공급부를 통해서 상기 불활성 가스를 상기 내연 기관 및 상기 메탄올 공급 시스템에 공급하는 횟수는 2회 이상인 메탄올을 연료로 하는 선박.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 메탄올 배출 시스템은, 상기 불활성 가스 공급부를 통해서 상기 불활성 가스를 상기 내연 기관 및 상기 메탄올 공급 시스템에 공급하는 횟수(i)를 계수하고, 상기 횟수가 미리 정한 횟수(n)에 도달하면, 상기 불활성 가스 공급부를 통해서 상기 불활성 가스를 상기 내연 기관 및 상기 메탄올 공급 시스템에 공급하는 것을 정지하고, 상기 리턴 챔버 내의 압력이 미리 정한 압력까지 저하되면 상기 리턴 챔버로부터 상기 메탄올 드레인 탱크에 상기 잔류 메탄올 및 상기 불활성 가스를 배출하는 동작을 정지하고, 상기 횟수(i)가 미리 정한 횟수(n)에 도달할 때까지는, 상기 불활성 가스 공급부를 통해서 상기 불활성 가스의 공급 동작 중에, 상기 리턴 챔버 내의 가스의 압력이 소정의 제 1 설정값에 도달하면, 상기 불활성 가스를 상기 내연 기관 및 상기 메탄올 공급 시스템에 공급하는 것을 정지함과 아울러 상기 감압 배출 기구를 동작시켜서 상기 리턴 챔버 내의 가스를 상기 소정의 압력 이하의 압력으로 상기 메탄올 드레인 탱크로 배출하는 배출 동작을 행하고, 상기 리턴 챔버 내의 상기 가스의 압력이 상기 제 1 설정값보다 낮은 제 2 설정값까지 저하되면 상기 감압 배출 기구의 동작을 정지시켜서 상기 배출 동작을 정지하는 동작을 반복하는 것을 특징으로 하는 메탄올을 연료로 하는 선박.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 메탄올 공급 시스템은, 상기 메탄올 연료 탱크와 상기 메탄올 공급 장치 사이에 배치되어서 상기 메탄올 연료 탱크로부터 공급되는 상기 메탄올의 압력을 조정하는 버퍼 탱크와, 상기 메탄올 연료 탱크로부터 공급되는 상기 메탄올의 공급과 정지를 제어하는 주 개폐 밸브와, 상기 메탄올 공급 장치와 상기 내연 기관 사이에 배치되어서 상기 메탄올 및 상기 잔류 메탄올 및 상기 불활성 가스의 통과를 제어하는 제 1 밸브 열을 구비하고 있는 메탄올을 연료로 하는 선박.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 감압 배출 기구는, 상기 리턴 챔버 내의 압력을 계측하는 압력 계측기와, 상기 메탄올 공급 장치와 상기 리턴 챔버 사이에 부 개폐 밸브를 갖는 제 2 밸브 열과, 상기 내연 기관과 상기 리턴 챔버 사이에 부 개폐 밸브를 갖는 제 3 밸브 열과, 상기 리턴 챔버와 상기 메탄올 드레인 탱크 사이에 부 개폐 밸브 및 감압 밸브를 포함하는 제 4 밸브 열과, 상기 압력 계측기의 출력을 입력으로 해서 상기 제 2 밸브 열 내지 상기 제 4 밸브 열 내의 상기 부 개폐 밸브를 제어하는 밸브 제어기를 구비하고 있는 메탄올을 연료로 하는 선박.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 설정값이 8bar 이하이며, 상기 제 2 설정값이 1bar 이하인 메탄올을 연료로 하는 선박.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 리턴 챔버의 저류 용량은, 상기 메탄올 드레인 탱크의 용량의 1/10 이하인 메탄올을 연료로 하는 선박.

Description

메탄올을 연료로 하는 선박{SHIP USING METHANOL AS FUEL} 본 발명은, 메탄올을 연료로 하는 선박에 관한 것이다. 일본 특허 제6262076호 공보(특허문헌 1)의 도 1에는, 내연 기관의 연료 스위칭 시에, 메탄올 연료 탱크로부터 내연 기관으로 메탄올을 공급하는 메탄올 공급 시스템 내에 남은 메탄올을 배출하는 메탄올 배출 시스템을 구비한 종래의 메탄올을 연료로 하는 선박이 개시되어 있다. 종래의 메탄올을 연료로 하는 선박은, 기관실 내에 배치되어, 메탄올을 연료로 해서 운전 가능한 내연 기관(11)과, 메탄올을 연료로서 저장하는 메탄올 연료 탱크(12)와, 메탄올 연료 탱크로부터 내연 기관으로 메탄올을 공급하는 메탄올 공급 시스템(13)과, 메탄올 연료 탱크(12)로부터 내연 기관에 공급되는 메탄올의 공급과 공급량을 제어하는 복수의 제어 밸브를 포함하는 밸브 유닛(14)과, 불활성 가스(이너트 가스)를 발생시키는 이너트 가스 발생 시스템(15)과, 불활성 가스(이너트 가스)를 사용하여 내연 기관(11) 및 메탄올 공급 시스템(13) 내에 잔류하는 메탄올을, 배출 라인(24)을 통해서 메탄올 드레인 탱크(16) 내로 배출하는 메탄올 배출 시스템을 구비하고 있다. 특허문헌 1에 기재된 선박에서는, 배출되는 메탄올을 재이용할 수 없는 문제가 있다. 그래서 일본 특허 제7357726호(특허문헌 2)의 도 1에 나타내어지는 연료 공급 장치처럼, 연료 탱크(2)와 연료 공급 시스템 사이에 서비스 탱크(4)를 설치하는 것이 제안되었다. 이 서비스 탱크(4)는, 연료 탱크(2)로부터 연료 공급 라인을 통해서 보내지는 연료(메탄올)와, 내연 기관으로부터 연료 복귀 라인을 통해서 복귀되는 연료의 일부를 혼합해서, 퍼지된 연료의 재이용을 가능하게 하는 것이었다. 도 1은 본 실시형태의 메탄올을 연료로 하는 선박의 내연 기관으로의 연료 공급과 연료 배출을 행하는 급배 시스템의 주요부의 블록도이다. 도 2는 도 1에 포함되는 각 밸브 열을 구체적으로 나타낸 블록도이다. 도 3은 메탄올 배출 시스템의 동작의 플로우차트이다. 이하 도면을 참조해서 본 발명의 메탄올을 연료로 하는 선박의 실시형태의 일례를 상세하게 설명한다. 도 1은, 본 실시형태의 메탄올을 연료로 하는 선박의 내연 기관으로의 연료 공급과 연료 배출을 행하는 급배 시스템의 주요부의 블록도이다. 또한 도 2는, 도 1에 포함되는 각 밸브 열을 구체적으로 나타낸 블록도이다. 그리고 도 3은 메탄올 배출 시스템의 동작의 플로우차트이다. 본 실시형태의 메탄올을 연료로 하는 선박의 급배 시스템은, 크게 나누어서 기관실 내에 배치되어 메탄올을 연료로서 운전 가능한 내연 기관(1)에 메탄올 연료 탱크(3)로부터 메탄올을 공급하는 메탄올 공급 시스템(MSS)과, 내연 기관(1)의 연료 스위칭 시에, 메탄올 공급 시스템(MSS) 내에 남은 메탄올을 불활성 가스 저장 탱크(11)에 저장한 불활성 가스(본 예에서는 질소 가스)를 사용하여 배출(퍼지)하는 메탄올 배출 시스템(MDS)을 구비하고 있다. 메탄올 공급 시스템(MSS)은, 메탄올 연료 탱크(3)로부터 내연 기관(1)에 공급되는 메탄올의 공급과 공급량을 제어하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서 사용하는 메탄올 공급 시스템(MSS)은, 버퍼 탱크(5)와, 주 개폐 밸브(7)와, 제 1 밸브 열(VT1)을 구비하고 있다. 버퍼 탱크(5)는, 메탄올 연료 탱크(3)와 메탄올 공급 장치(9) 사이에 배치되어서 메탄올 연료 탱크(3)로부터 공급되는 메탄올의 압력을 조정한다. 주 개폐 밸브(7)는, 메탄올 연료 탱크(3)로부터 공급되는 메탄올의 공급과 정지를 제어한다. 그리고 메탄올 공급 장치(9)는, 메탄올 연료 탱크(3)로부터 공급되는 메탄올을 제 1 밸브 열을 통해서 내연 기관(1)에 공급하는 기능과, 연료 스위칭 시에 불활성 가스 저장 탱크(11)로부터 공급되는 일부의 불활성 가스를 제 2 밸브 열(VT2)을 통해서 잔류 메탄올과 함께 후술하는 리턴 챔버(15)에 공급하는 기능을 갖는다. 또한 제 1 밸브 열(VT1)은, 메탄올의 공급을 제어하는 부 개폐 밸브, 및 연료 스위칭 시에 불활성 가스 저장 탱크(11)로부터 공급되는 일부의 불활성 가스와 잔류 메탄올을 메탄올 공급 장치(9)로 배출하는 제어를 하는 부 개폐 밸브를 포함하고 있다. 또한 제 1 밸브 열(VT1)은, 연료 스위칭 시에 불활성 가스 저장 탱크(11)로부터 공급되는 불활성 가스의 일부와 잔류 메탄올을 내연 기관(1)을 통해서 리턴 챔버(15)로 배출하는 제어를 하는 부 개폐 밸브를 구비한 임의의 구성을 갖고 있다. 내연 기관(1)의 연료 스위칭 시에, 제 1 밸브 열(VT1) 중의 부 개폐 밸브는 폐쇄해서 메탄올이 내연 기관(1)에 공급되는 것을 저지하고, 다른 부 개폐 밸브는 개방해서 불활성 가스가 내연 기관(1)에 공급되는 것을 허용한다. 또한 버퍼 탱크(5)는, 메탄올 공급 장치(9)의 입구 압력을 안정시키는 목적으로 설치되어 있다. 또한 주 개폐 밸브(7)를 사용하지 않고, 메탄올 연료 탱크(3)에 대해서 설치한 펌프의 온·오프에 의해 주 개폐 밸브(7)의 역할을 실현하도록 해도 좋은 것은 물론이다. 메탄올 배출 시스템(MDS)은, 불활성 가스를 저장하는 불활성 가스 저장 탱크(11)와, 불활성 가스 저장 탱크(11)로부터 불활성 가스를 내연 기관 및 메탄올 공급 장치(9)에 공급하는 불활성 가스 공급부(13)와, 리턴 챔버(15)와, 메탄올 드레인 탱크(17)와, 리턴 챔버(15) 내의 압력을 계측하는 압력 계측기(PS)(도 2)와, 제 2 밸브 열(VT2), 제 3 밸브 열(VT3) 및 제 4 밸브 열(VT4)과, 주로 압력 계측기(PS)의 출력에 기반하여 제 1 내지 제 4 밸브 열(VT1 내지 VT4) 내의 부 개폐 밸브를 제어하는 밸브 제어기(VC)(도 2)를 포함해서 구성되어 있다. 또한 본 실시형태에서는, 밸브 제어기(VC)가 불활성 가스 공급부(13) 내에 포함되어서 불활성 가스의 공급과 공급 정지를 제어하는 개폐 밸브(V0)의 제어도 행한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 2 밸브 열(VT2)은, 메탄올 공급 장치(9)와 리턴 챔버(15) 사이에 직렬로 배치된 부 개폐 밸브(V2) 및 체크 밸브(NRV2)를 갖고 있다. 또한 제 3 밸브 열(VT3)은, 내연 기관(1)과 리턴 챔버(15) 사이에 직렬로 배치된 부 개폐 밸브(V1 및 V3), 체크 밸브(NRV1) 및 원격 조작 밸브(PV)를 갖고 있다. 원격 조작 밸브(PV)는, 메탄올 공급 시스템(MSS)이 메탄올 연료 탱크(3)로부터 내연 기관으로의 메탄올의 공급을 정지한 후에, 불활성 가스 저장 탱크(11)로부터 불활성 가스를 내연 기관 및 메탄올 공급 시스템에 공급할 때, 불활성 가스 공급부(13) 내의 개폐 밸브(V0)와 동기해서 개폐된다. 그리고 제 4 밸브 열(VT4)은, 리턴 챔버(15)와 메탄올 드레인 탱크(17) 사이에 직렬로 배치된 부 개폐 밸브(V4), 감압 밸브(RV1) 및 체크 밸브(NRV3)를 갖고 있다. 본 실시형태에서는, 리턴 챔버(15) 내의 압력을 계측하는 압력 계측기(PS)와, 메탄올 공급 장치(9)와 리턴 챔버(15) 사이에 부 개폐 밸브(V2)를 갖는 제 2 밸브 열(VT2)과, 내연 기관(1)과 리턴 챔버(15) 사이에 부 개폐 밸브(V3)를 갖는 제 3 밸브 열(VT3)과, 리턴 챔버(15)와 메탄올 드레인 탱크(17) 사이에 부 개폐 밸브(V4) 및 감압 밸브(RV1)를 포함하는 제 4 밸브 열(VT4)과, 압력 계측기(PS)의 출력을 일부의 입력으로 해서 제 1 밸브 열 내지 제 4 밸브 열 내의 부 개폐 밸브(V2∼V4)를 제어하는 밸브 제어기(VC)로부터, 리턴 챔버(15)로부터 메탄올 드레인 탱크(17)로 잔류 메탄올과 불활성 가스를 소정의 압력 이하의 압력으로 배출하는 감압 배출 기구(RDM)가 구성되어 있다. 또한 본 실시형태에서는, 밸브 제어기(VC)가, 내연 기관(1) 및 메탄올 공급 시스템(MSS) 내에 잔류하는 잔류 메탄올의 양이 소정의 값(예를 들면 1μbar 이하)보다 적어지도록 불활성 가스 공급부(13)를 통해서 불활성 가스를 내연 기관(1) 및 메탄올 공급 시스템(MSS)에 공급하는 횟수(퍼지 횟수)를 기억하고 있다. 이 횟수는, 1회의 불활성 가스의 공급량과 가스의 유로의 내용적에 기반하여 계산에 의해 사전에 정할 수 있으므로, 가스 센서 등에 의한 잔류 메탄올의 검지를 행할 필요는 없다. 불활성 가스 공급부(13)로부터 1회에 공급되는 불활성 가스의 양은, 리턴 챔버(15)의 저류 용량에 따라 정하게 된다. 본 실시형태에서는, 불활성 가스 공급부(13)로부터 불활성 가스를 2회 공급함으로써, 내연 기관(1) 및 메탄올 공급 시스템(MSS) 내에 잔류하는 잔류 메탄올의 양이 상술된 소정의 값보다 적어지도록 리턴 챔버(15)의 저류 용량이 정해져 있다. 본 실시형태에서는, 리턴 챔버(15)의 저류 용량은, 메탄올 드레인 탱크(17)의 저류 용량의 1/10 이하의 용량이다. 메탄올 배출 시스템(MDS)은, 불활성 가스 공급부(13)로부터 메탄올 공급 시스템(MSS)에 공급된 불활성 가스를 사용하여 내연 기관(1) 및 메탄올 공급 시스템(MSS) 내에 잔류하는 잔류 메탄올을 불활성 가스와 함께 메탄올 드레인 탱크(17) 내로 배출한다. 여기에서 리턴 챔버(15)는, 메탄올 공급 시스템(MSS)이 메탄올 연료 탱크(3)로부터 내연 기관(1)에 메탄올을 공급하는 것을 정지한 후, 불활성 가스 공급부(13)로부터 공급되는 불활성 가스에 의해 내연 기관(1)으로부터 배출되는 잔류 메탄올 및 메탄올 공급 시스템(MSS) 내의 메탄올 공급 장치(9)로부터 배출되는 잔류 메탄올을 일시적으로 저류하는 것이다. 그리고 감압 배출 기구(RDM)는, 리턴 챔버(15)로부터 메탄올 드레인 탱크(17)에 잔류 메탄올과 불활성 가스를 소정의 압력(1bar) 이하의 압력으로 배출한다. 도 3에 본 실시형태의 동작 플로우를 나타낸다. 도 3의 동작 플로우에서는, 스텝 ST1에 있어서, 감압 배출 기구(RDM)는, 불활성 가스 공급부(13) 내의 개폐 밸브(V0)와 동기해서, 제 2 밸브 열(VT2)의 부