JP6651689B2 - 燃料ガス供給システム、船舶、及び燃料ガス供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、液化ガスから気化するボイルオフガスを燃料ガスとしてエンジンに供給する燃料ガス供給システム、このシステムを用いた船舶、及び燃料ガス供給方法に関する。

ＬＮＧ運搬船においては、タンクに貯留されている液化ガスから自然に気化したボイルオフガスが利用されている。

ボイルオフガスのような低圧の流体を、エンジンの燃料ガスとして適合させるために高圧の流体とする必要がある。このため、ボイルオフガスをエンジンの燃料ガスとして供給する燃料ガス供給システムでは、圧縮装置、例えば、多段の圧縮装置を用いてボイルオフガス等の燃料ガスを圧縮する。この圧縮した燃料ガスをエンジンに向けて送出する。
一方、エンジンは負荷変動などにより、燃料ガスの消費が変化する場合がある。この場合、圧縮した余分なボイルオフガスを有効に回収するために、ボイルオフガスを液化してタンクに戻すことが行われる。

例えば、圧縮したボイルオフガスを液化してタンクに戻す技術として、ボイルオフガスを圧縮した後、一部のボイルオフガスをエンジンに供給し、残りのボイルオフガスをタンクから取り出された低温のボイルオフガスと熱交換器で熱交換した後液化することによって液化ガスをタンクに戻す、燃料ガス供給システムが知られている（特許文献１）。

特開２０１５−５０５９４１号公報

上記燃料ガス供給システムにおいて、ボイルオフガスを液化したとき、液化したボイルオフガスの他に、液化せずガスを維持したボイルオフガスも存在する。このボイルオフガスは、圧縮してエンジンに供給するためにタンク内の液化ガスから気化して流れた新鮮なボイルオフガス（以降、単に新鮮なボイルオフガスともいう）の流れに合流させる。このとき、ボイルオフガスは、完全に１種類の成分ではなく混合ガスであり、沸点の高い成分や沸点の低い成分を含んでいる。この沸点の低い成分は、液化せずガスを維持したボイルオフガスにガスとして残存し易い。このため、液化せずガスを維持したボイルオフガスには液化前のボイルオフガスに比べて、沸点の低い成分が多く含まれる。すなわち、液化処理を受けたが液化せずガスを維持したボイルオフガスの組成は、新鮮なボイルオフガスに比べて、低い沸点の成分が多くなる。このため、液化せずガスを維持したボイルオフガスを上記新鮮なボイルオフガスに合流させると、圧縮装置に供給するボイルオフガスの組成比率は変化する。例えば、天然ガスには、メタンの他にメタンに比べて沸点の低い窒素が数％含まれる場合がある。また、液化エタンにはエタンに比べて沸点の低いメタンガが数％含まれる場合がある。この場合、圧縮装置と液化装置の間を循環して流れるボイルオフガスは、液化処理を繰り返し受けるので、ボイルオフガスにおける低沸点の成分の含有率が時間の経過とともに増加し、例えば、天然ガスの場合このボイルオフガスに含有する窒素の含有率が１０％を超え、液化エタンの場合このボイルオフガスに含有するメタンの含有率が５０％を超えるおそれがある。このようなボイルオフガスの組成比率の変化は、圧力を制御することによりボイルオフガスの送出量を定める圧縮装置を含んだ燃料ガス供給システムでは、燃料ガスとして安定した量（質量）のエンジンへの供給が困難になる。

上記燃料ガス供給システムを船舶に適用した場合、荷役や運河通過の待ち合わせ等のために船舶が待機するとき、推進エンジンを停止し液化装置を最大限駆動させてボイルオフガスを液化し回収する。この状態が長時間続くとボイルオフガスの組成比率に有意の変化が生じるので、ボイルオフガスの燃料ガスとしての熱量の低下、着火条件の変化、燃焼の変化等により、燃料ガスとして有効に使用できなくなる。また、圧縮装置の設計において、ボイルオフガスの組成比率の変化により、ボイルオフガスの圧縮時の流量の変化や温度変化に対応させることが難しくなる。 また、天然ガスを貯留する陸上基地でも同様に液化装置によるボイルオフガスの組成比率の変化が、液化効率を低下させる問題がある。天然ガスから窒素を取り除く設備（例えば、沸点の違いを利用して窒素ガスを選択的に取り除く）も検討されている。しかし、このような設備は複雑で船舶で用いるには、実用的でない。また、船舶の推進エンジンの負荷が頻繁に変わり一定ではないため、上記設備を用い難いほか、設備の起動が簡単では無く、設備の運転保守が必要になる。

そこで、本発明は、加圧したボイルオフガスを燃料ガスとしてエンジンに供給するとき、ボイルオフガスの液化装置の使用によってボイルオフガスの組成比率が変化しないように構成された燃料ガス供給システム、燃料ガス供給方法、及び船舶を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給システムである。
当該燃料ガス供給システムは、
液化ガスを貯留するタンクと、
前記液化ガスから気化したボイルオフガスをエンジンに燃料ガスとして供給するために、前記液化ガスから気化したボイルオフガスを加圧し送出する加圧機構と、
前記加圧機構で加圧されて送出されたボイルオフガスの一部を液化して前記タンクに戻す液化装置と、
前記液化装置に流れるボイルオフガスの量を制御する制御装置と、
を備える。
前記液化装置は、前記液化装置で液化した液化ガスと液化しなかったボイルオフガスの気液混合流体を、前記タンク内の液化ガスの液相中に戻す回収配管を備える。

前記回収配管には、前記気液混合流体を冷却する冷却装置が設けられている、ことが好ましい。

前記燃料ガス供給システムは、さらに、
前記加圧機構で加圧したボイルオフガスの一部を消費するガス処理装置に接続する分岐配管に設けられ、前記分岐配管を前記ガス処理装置に向けて流れるボイルオフガスの量を制御するガス処理制御バルブと、
前記加圧機構から前記液化装置に流れるボイルオフガスの量を制御する液化制御バルブと、を備える。
前記制御装置は、前記タンク内のボイルオフガスの圧力に応じて、前記ガス処理制御バルブ及び前記液化制御バルブのいずれか一方の開度を制御することで、前記タンク内のボイルオフガスの圧力を制御する、ことが好ましい。

前記制御装置は、前記エンジンのボイスオフガスの消費量及び前記ガス処理装置のボイルオフガスの消費量の合計が、前記加圧機構のボイルオフの供給量に比べて少ない時、前記液化制御バルブを開くように制御する、ことが好ましい。

前記制御装置は、前記液化制御バルブの開度の速度は、時間の経過とともに連続的にあるいは段階的に増加する、ことが好ましい。

前記制御装置は、ボイルオフガスの流量が、前記液化制御バルブの開き開始から、前記液化装置によりボイルオフガスを最も多く液化することができる最大ボイルオフガスの流量である最適回収ガス量の２０％の流量に到達するまでの時間が１分以上となるように、前記液化制御バルブの開度を制御する、ことが好ましい。

前記制御装置は、前記液化制御バルブを開くとき、前記タンク内のボイルオフガスの圧力に応じて前記ガス処理制御バルブの開度を制御するガス処理制御状態から、前記タンク内のボイルオフガスの圧力に応じて前記液化制御バルブの開度を制御する液化制御状態に移行するように、前記液化制御バルブ及び前記ガス処理制御バルブを制御する、ことが好ましい。

前記制御装置による前記ガス処理制御バルブの開度の制御は、前記ガス処理制御バルブに接続されたガス処理用選択器を通して行われ、
前記制御装置による前記液化制御バルブの開度の制御は、前記液化制御バルブに接続された液化用選択器を通して行われ、
前記タンク内のボイルオフガスの圧力が設定されたガス処理圧力設定値になるように、前記ガス処理制御バルブの開度を指示するガス処理フィードバック制御信号と、
前記タンク内のボイルオフガスの圧力とは無関係に、前記タンク内のボイルオフガスの圧力が所定の圧力になるように前記ガス処理制御バルブの開度を指示するガス処理シーケンス制御信号とを、前記ガス処理用選択器に送り、
前記タンク内のボイルオフガスの圧力が設定された液化圧力設定値になるように、前記液化制御バルブの開度を指示する液化フィードバック制御信号と、
前記タンク内のボイルオフガスの圧力とは無関係に、前記タンク内のボイルオフガスの圧力が所定の圧力になるように前記液化制御バルブの開度を指示する液化シーケンス制御信号と、を前記液化用選択器に送り、
前記ガス処理用選択器は、前記ガス処理フィードバック制御信号と前記ガス処理シーケンス制御信号のうち、前記開度の指示値の大きい方の制御信号を選択して前記ガス処理制御バルブに送り、
前記液化用選択器は、前記液化フィードバック制御信号と前記液化シーケンス制御信号のうち、前記開度の指示値の小さい方の制御信号を選択して前記液化制御バルブに送る、ことが好ましい。

前記制御装置は、前記液化制御バルブが閉じている時、前記ガス処理圧力設定値は前記液化圧力設定値より低く、前記液化制御バルブが開いている時、前記ガス処理圧力設定値は前記液化圧力設定値より大きくなるよう、前記ガス処理圧力設定値及び前記液化圧力設定値を調整する、ことが好ましい。

前記制御装置は、前記液化制御バルブが閉じている時、前記タンク内のボイルオフガスの圧力が前記ガス処理圧力設定値になるように、前記ガス処理制御バルブの開度を制御し、前記液化制御バルブが開いている時、前記タンク内のボイルオフガスの圧力が前記液化圧力設定値になるように、前記液化制御バルブの開度を制御する、ことが好ましい。

本発明の他の態様は、
前記燃料ガス供給システムと、
前記加圧機構で加圧した燃料を用いて駆動する推進エンジンと、を備えることを特徴とする船舶である。

本発明のさらに他の一態様は、エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給方法である。当該燃料ガス供給方法は、
液化ガスを貯留するタンクから気化したボイルオフガスをエンジンに燃料ガスとして供給するために、前記液化ガスから気化したボイルオフガスを加圧機構により加圧し送出するステップと、
前記加圧されて送出されたボイルオフガスの一部を液化装置で液化することで生成された、液化しなかったボイルオフガスを含む気液混合流体を前記タンク内の液化ガスの液相中に戻すステップと、を有する。

前記燃料ガス供給方法は、前記気液混合流体を、前記タンクに戻す前に冷却するステップを、さらに有する、ことが好ましい。

前記燃料ガス供給方法は、さらに、前記加圧したボイルオフガスの一部を燃料として消費するガス処理装置に向けて流すステップ、を有し、
前記ガス処理装置に向けて流すボイルオフガスの量、及び、前記気液混合流体を前記タンク内の液化ガスの液相中に戻す量のいずれか一方を前記タンク内のボイルオフガスの圧力に応じて制御することにより、前記タンク内のボイルオフガスの圧力を制御する、ことが好ましい。

前記エンジンのボイスオフガスの消費量及び前記ガス処理装置のボイルオフガスの消費量の合計が、前記加圧機構のボイルオフの供給量に比べて少ない時、前記気液混合流体を前記タンク内の液化ガスの液相中に戻すステップを行う、ことが好ましい。

前記液化装置にボイルオフガスを流して液化を開始する時、前記液化装置に流すボイルオフガスの量を時間の経過とともに連続的にあるいは段階的に増加させる、ことが好ましい。

前記液化装置にボイルオフガスを流して液化を開始するとき、ボイルオフガスの流量が、前記液化装置によりボイルオフガスを最も多く液化することができる最大ボイルオフガスの流量である最適回収ガス量の２０％の流量に到達するまでの時間が１分以上となるように、前記液化装置に流すボイルオフガスの流量を制御する、ことが好ましい。

前記液化装置にボイルオフガスを流して液化を開始するとき、前記タンク内のボイルオフガスの圧力が目標とするガス処理圧力設定値になるように、前記タンク内のボイルオフガスの圧力に応じて前記ガス処理装置に流すボイルオフガスの量を制御するガス処理制御状態から、前記タンク内のボイルオフガスの圧力が目標とする液化圧力設定値になるように、前記タンク内のボイルオフガスの圧力に応じて前記液化装置に流すボイルオフガスの量を制御する液化制御状態に移行するように、ボイルオフガスの流れを制御する、ことが好ましい。

上記態様の燃料ガス供給システム、燃料ガス供給方法、及び船舶によれば、加圧したボイルオフガスを燃料ガスとしてエンジンに供給するとき、ボイルオフガスの組成比率が変化せず、所定の圧力に加圧したボイスオフガスを安定してエンジンに供給することができる。

本実施形態１の燃料ガス供給システムの構成の一例を示す図である。 従来の液化装置の合流配管を含む主要部を示す図である。 ボイルオフガスの組成比率の変化によって変化する、ボイルオフガスの圧縮特性の一例を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、本実施形態の燃料ガス供給システムにおける圧力及び制御バルブの開度の時間変化の例を示す図である。

以下、本発明の燃料ガス供給システム、船舶、及び燃料ガス供給方法を詳細に説明する。

図１は、本実施形態の船舶の推進エンジンに液化ガスのボイルオフガスを燃料ガスとして供給する燃料ガス供給システム１０の構成の一例を示す図である。燃料ガス供給システム１０の液化ガスとして液化天然ガスを用いるが、液化天然ガスに限定されず、純メタンの液化ガスやエタン等の液化ガスを用いることができる。ボイルオフガスは、タンク内で自然入熱によって気化したガスの他に、ＬＮＧを意図的に加熱して強制的に気化したガスも含まれる。本実施形態では、タンク内で自然入熱によって気化したガスを用いて説明する。強制的に気化したガスを用いる場合、液化ガスからボイルオフガスを気化させる強制気化器が設けられる。

燃料ガス供給システム１０は、液化天然ガスを運搬するＬＮＧ船において、液化天然ガスを貯留するタンク２０内で気化したボイルオフガスを燃料ガスとして推進エンジン４０に供給するのに用いられる。本実施形態では、１つの推進エンジン４０を備えるが、複数の推進エンジンが、それぞれ主配管から分岐した分岐配管に接続されてもよい。
本明細書では、ボイルオフガスがタンク２０から推進エンジン４０に供給される方向を下流方向、その反対方向を上流方向といい、ある基準とする位置から下流方向の側を下流側といい、ある基準とする位置から上流方向の側を上流側という。

本実施形態の燃料ガス供給システムでは、以下説明するように、加圧機構及び液化装置内のボイルオフガスの組成比率が変化しないように、液化装置でボイルオフガスから液化した液化ガスと、液化せず依然としてガスを維持するボイルオフガスの混合流体を常時タンク２０内の液化ガスの液相中に戻す。このため、ボイルオフガスの液化装置の使用によってボイルオフガスの組成比率が変化することがないため、所定の圧力に加圧したボイスオフガスを安定してエンジンに供給することができる。

本実施形態の燃料ガス供給システム１０は、タンク２０と、加圧機構３０と、液化装置５０と、制御装置６０と、を主に有する。燃料ガス供給システム１０は、詳細には、分岐配管等の配管及び配管に設けられた制御バルブ及び調整バルブ等を備える。タンク２０から推進エンジン４０に延びるボイルオフガスの流れる主配管３１上に加圧機構３０が設けられている。
加圧機構３０は、液化ガスから気化したボイルオフガスを、ボイルオフガスの一部を推進エンジン４０に燃料ガスとして供給するために、加圧し送出する装置である。
液化装置５０は、加圧機構３０で加圧されて送出されたボイルオフガスの一部を液化してタンク２０に回収する装置である。
制御装置６０は、燃料ガス供給システム１０のボイルオフガスの流れを制御する装置であって、少なくとも、加圧機構３０及び液化装置５０等に設けられる調整バルブ及び制御バルブの開度を調整する装置である。

（加圧機構）
加圧機構３０は、ガスコンプレッサ（加圧装置）３２ａ〜３２ｅと、バイパス管３３ａ，３３ｃ，３３ｅと、調整バルブ３４ａ，３４ｃ，３４ｅと、吸引スナッバ３５ａ〜３５ｅと、吐出スナッバ３６ａ〜３６ｅと、熱交換器３７ａ〜３７ｅと、を主に備える。
吸引スナッバ３５ａ〜３５ｅのそれぞれは、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅのそれぞれの上流側に設けられ、ボイルオフガスを一時貯留し、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅのそれぞれにボイルオフガスが円滑に吸引されるように構成した空間を備える容器である。吐出スナッバ３６ａ〜３６ｅのそれぞれは、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅのそれぞれの下流側に設けられ、ボイルオフガスを一時貯留し、ボイルオフガスを円滑に送出できるように構成した空間を備える容器である。熱交換器３７ａ〜３７ｅのそれぞれは、吐出スナッバ３６ａ〜３６ｅのそれぞれの下流側に設けられ、加圧することにより高温になったボイルオフガスを冷却する。

ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅは、ボイルオフガスを加圧（圧縮）して送出する直列に接続された多段の加圧装置である。ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅは、吸引スナッバ内のボイルオフガスを吸引して、所定の圧力に加圧する部分である。ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅは、例えば、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅ内の可動部（プランジャ又はピストン）が直線往復運動をすることによって吸引スナッバ３５ａ〜３５ｅからボイルオフガスを吸い込み、その後加圧する往復圧縮機を用いることができる。ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅのうち、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｄは、無給油式圧縮機が用いられ、高圧にボイルオフガスを加圧するガスコンプレッサ３２ｅには給油式圧縮機が用いられる。ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅの可動部は、制御装置６０により駆動が制御される図示されない駆動源の動力で回転する図示されない回転軸を介して連動して駆動される。ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅにおいて、ボイルオフガスはそれぞれ同程度の圧縮率で段階的に圧縮されることで、ボイルオフガスは圧縮率の５乗まで圧縮される。例えば、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅのそれぞれにおいて３〜４倍に圧縮することで、ボイルオフガスは３^５〜４^５倍に圧縮される。例えば、ガスコンプレッサ３２ａの吸引側におけるボイルオフガスの圧力が０．１ＭＰａであれば、ガスコンプレッサ３２ａの吐出（送出）側の圧力は約０．３３ＭＰａ、ガスコンプレッサ３２ｂの吐出側の圧力は約１．１０ＭＰａ、ガスコンプレッサ３２ｃの吐出側の圧力は約３．６４ＭＰａ、ガスコンプレッサ３２ｄの吐出側の圧力は約１２．０６ＭＰａとなる。そして、ガスコンプレッサ３２ｅの吐出側の圧力は設定された目標圧力、例えば３９．９Ｍｐａまで上昇される。

バイパス管３３ａは、ガスコンプレッサ３２ａ，３２ｂを迂回して吸引スナッバ３５ａと熱交換器３７ｂの出力端とを接続する、すなわち、ガスコンプレッサ３２ａによる加圧前のボイルオフガスが流れる配管の部分とガスコンプレッサ３２ｂによる加圧後のボイルオフガスが流れる配管の間を接続した、ボイルオフガスが流れる管である。
また、バイパス管３３ｃは、ガスコンプレッサ３２ｃ，３２ｄを迂回して吸引スナッバ３５ｃと熱交換器３７ｄの出力端とを接続する、すなわち、ガスコンプレッサ３２ｃによる加圧前のボイルオフガスが流れる配管の部分とガスコンプレッサ３２ｄによる加圧後のボイルオフガスが流れる配管の間を接続した、ボイルオフガスが流れる管である。
バイパス管３３ｅは、ガスコンプレッサ３２ｅを迂回して吸引スナッバ３５ｅと熱交換器３７ｅの出力端とを接続する、すなわち、ガスコンプレッサ３２ｅによる加圧前のボイルオフガスが流れる配管の部分とガスコンプレッサ３２ｅによる加圧後のボイルオフガスが流れる配管の間を接続した、ボイルオフガスが流れる管である。

バイパス管３３ａ，３３ｃ,３３ｅには、開度を調整する調整バルブ３４ａ，３４ｃ，３４ｅが設けられている。また、バイパス管３３ａ，３３ｃ，３３ｅのそれぞれには、ガスコンプレッサ３２ｂ,３２ｄ，３２ｅで加圧されたボイルオフガスの圧力を計測する圧力計３８ａ，３８ｃ，３８ｅが設けられている。圧力計３８ａ，３８ｃ，３８ｅは、バイパス管３３ａ，３３ｃ,３３ｅが主配管３１から分岐する分岐点におけるボイルオフガスの圧力を計測できるのであれば、バイパス管３３ａ，３３ｃ，３３ｅ上に設けられる必要はない。この圧力計３８ａ，３８ｃ，３８ｅで計測された圧力情報により調整バルブ３４ａ，３４ｃ，３４ｅのそれぞれが調整されるように設けられている。図１では、圧力計３８ａ，３８ｃ,３８ｅで計測された圧力に基づいて調整バルブ３４ａ，３４ｃ，３４ｅの開度が制御されることを示すために圧力計３８ａ，３８ｃ，３８ｅと調整バルブ３４ａ，３４ｃ，３４ｅとを結ぶ点線が描かれている。具体的には、圧力計３８ａ，３８ｃ,３８ｅで計測された計測圧力の情報は、制御装置６０に送られる。制御装置６０は、送られた計測圧力と設定された圧力との差分に基づいてバイパス管３３ａ，３３ｃ，３３ｅを流れるボイルオフガスの量を制御するフィードバック制御の制御信号を生成し、この制御信号を調整バルブ３４ａ，３４ｃ，３３ｅに送る。

例えば、上流側から１時間当たり１５００ｋｇのボイルオフガスが供給され、ガスコンプレッサ３２ａ，３２ｂあるいはガスコンプレッサ３２ｃ,３２ｄあるいはガスコンプレッサ３２ｅが１時間当たり２０００ｋｇのボイルオフガスを加圧して下流側に送出する時、バイパス管３３ａあるいはバイパス管３３ｃあるいはバイパス管３３ｅに、１時間当たり５００ｋｇのボイルオフガスを流し（逆流させ）、ガスコンプレッサ３２ａ，３２ｂあるいはガスコンプレッサ３２ｃ,３２ｄあるいはガスコンプレッサ３２ｅの上流側に戻す。このように１時間当たり５００ｋｇのボイルオフガスが流れるように、バイパス管３３ａ,３３ｃ,３３ｅのそれぞれに設けられた調整バルブ３４ａ,３４ｃ,３４ｅの開度は制御されている。これにより、ガスコンプレッサ３２ａ,３２ｂあるいはガスコンプレッサ３２ｃ，３２ｄあるいはガスコンプレッサ３２ｅの下流側の圧力を所定の圧力に調整することができる。所定の圧力に調整することで、加圧機構３０から推進エンジン４０に向けて流れるボイルオフガスを、推進エンジン４０の要求する燃料ガスの圧力及び燃料供給量にすることができる。
本実施形態では、ガスコンプレッサ３２ａ，３２ｂを同時に迂回するようにバイパス管３３ａが設けられ、ガスコンプレッサ３２ｃ，３２ｄを同時に迂回するようにバイパス管３３ｃが設けられているが、１つのガスコンプレッサのそれぞれを迂回するバイパス管が設けられてもよい。

本実施形態の加圧機構３０では、第４段目のガスコンプレッサ３２ｄと第５段目面のガスコンプレッサ３２ｅの間に逆止弁３１ａが設けられている。無給油式圧縮機であるガスコンプレッサ３２ｄ及びその上流側にあるガスコンプレッサ３２ｂ,３２ｃに、給油式圧縮機であるガスコンプレッサ３２ｅから送出されるボイルオフガスに含まれる、給油式圧縮機から流れ出たオイル等の不純物が流れ込み、ガスコンプレッサ３２ｄ及びその上流側にあるガスコンプレッサ３２ｂ,３２ｃ等の装置を汚染することを阻止するために、逆止弁３１ａは設けられる。
また、上流側から数えて第１段目のガスコンプレッサ３２ａと第２段面のガスコンプレッサ３２ｂの間に逆止弁が設けられてもよい。
さらに、エンジン４０に一旦供給されたボイルオフガスが上流側に向かって逆流することがないように、バイパス管３３ｅの下流側に逆止弁３１ｂが設けられている。

バイパス管３３ａが主配管３１から分岐する分岐点とバイパス管３３ｃが主配管３１へ合流する合流点との間から、分岐配管３９が分岐し、ガス処理装置７０に接続されている。ガス処理装置７０は、ボイルオフガスを処理する装置であって、蒸気利用設備や発電設備に接続されるか、単にボイルオフガスを焼却処分する装置であってもよい。ここで後述するようにボイルオフガスの組成比率、例えば、ボイルオフガス中の沸点の低い成分の比率が変化しても、ボイルオフガスの処理が可能な構成となっていることが好ましい。例えば、ガス処理装置７０が、発電機に用いる4サイクル内燃機関である場合、ボイルオフガスの組成比率の変化に対応するために、空燃比や点火タイミングを調整することができる構成となっていることが好ましい。また、ガス処理装置７０はタンク２０から生成するボイルオフガスの全量を消費できる容量を持つように構成されていることが好ましい。
ガス処理装置７０に延びる分岐配管３９には、ガス処理装置７０の側に流れたボイルオフガスが加圧機構３０の側に逆流しないように逆止弁３１ｃが設けられている。さらに、分岐配管３９には、ガス処理制御バルブ７１が設けられ、ガス処理装置７０で処理するボイルオフガスの量を調整するように構成されている。ガス処理制御バルブ７１は、後述する主配管３１に設けられた圧力計５７ｂの計測圧力に基づいて、ガス処理制御バルブ７１の開度が制御される。圧力計５７ｂの設置場所は、タンク２０内のボイルオフガスが占める空間と接続された加圧機構３０の上流側の主配管３１の部分であるので、圧力計５７ａの計測圧力は、タンク２０内のボイルオフガスの圧力でもある。圧力計５７ａの計測圧力は、制御装置６０に送られる。圧力制御信号６０は、圧力計５７ａによる計測圧力（タンク２０内のボイルオフガスの圧力）に基づいて、ガス処理制御バルブ７１aの開度を制御する制御信号を生成し、この制御信号を、ガス処理制御バルブ７１ａに送る。

（推進エンジン）
本実施形態に用いる船舶には、推進エンジン４０が設けられている。推進エンジン４０は、例えば液化ガスのボイルオフガスを燃料ガスとする一方、重油等のオイルを燃料として用いることができる二元燃料エンジンが用いられる。
推進エンジン４０は供給されるボイルオフガスを燃料ガスとして燃焼室で燃焼させて動力を取り出し、推進エンジン４０と図示されない船舶のプロペラを接続した図示されない主軸および船舶のプロペラを回転させる。推進エンジン４０には、例えば２ストロークサイクルの低速ディーゼルエンジンを用いることができる。

推進エンジン４０は、エンジンコントロールユニット（以降、ＥＣＵという）６２と接続されており、ＥＣＵ６２によって駆動が制御される。ＥＣＵ６２は、推進エンジン４０とプロペラを接続する主軸の回転を計測するように設けられた回転計４２により計測された主軸回転数が目標回転数になるように、推進エンジン４０に燃料ガスを供給する供給ラインに設けられた圧力制御バルブ４４の開度を制御することで、推進エンジン４０の駆動を制御する。すなわち、ＥＣＵ６２は、推進エンジン４０と推進用のプロペラを接続した主軸の主軸回転数が目標回転数になるように、推進エンジン４０の負荷を定め、これに基づいて燃料ガスの流量を制御する装置である。ＥＣＵ６２は、気象、海象の風、波高等の自然状況の変化によって変化する主軸回転数が目標回転数に維持されるように、推進エンジン４０の負荷を定める他、オペレータの減速、加速、旋回等の指示によって提供されるプロペラ回転数の操作指令値に応じて、推進エンジン４０の負荷を定めることもできる。 図１では、上述した制御を表すために、簡易的に、回転系４２と圧力制御バルブ４４とを結ぶ点線が描かれている。
ＥＣＵ６２は、定めた負荷に基づいて、最下流に位置するガスコンプレッサ３２ｅの送出側の目標圧力を設定し、この目標圧力を制御装置６０に送るように構成されている。この目標圧力は、推進エンジン４０が燃料ガス供給システム３０に要求する燃料供給圧力である。加圧制御装置６２は、目標圧力を用いて、加圧機構３０によりボイルオフガスの送出量を制御する。

（液化装置）
液化装置５０は、バイパス管３３ｃの主配管３１からの分岐点と逆止弁３１aとの間から分岐する分岐配管５１を通して、加圧機構３０と接続されている。
液化装置５０は、推進エンジン４０の負荷の変動により不要となったボイルオフガスを液化ガスとしてタンク２０に戻す装置である。ボイルオフガスの一部は液化されず気体を維持する。本実施形態では、このボイルオフガスを液化した液化ガスとともに、気液混合流体の状態で、タンク２０内の液化ガスに圧送する。液化装置５０は、ボイルオフガスを液化する前にボイルオフガスを冷却する熱交換器５３、冷却したボイルオフガスを膨張して液化させる膨張バルブ５４、膨張バルブ５４によって作られた気液混合流体をタンク２０内の液化ガスの液相中に戻す回収配管５６、及び冷却器５８、を主に備える。
膨張バルブ５４は、冷却したボイルオフガスを膨張して液化させる。膨張バルブ５４は、ＪＴ（ジュール・トムソン）バルブなどの等エンタルピ過程で変化すバルブでもよいが、エキスパンダなどの等エントロピ過程で変化するバルブであることが好ましい。
冷却器５８は、タンク２０内に流入する熱量を小さくするために、回収配管５８を流れる気液混合流体を冷却する。このように、回収配管５６に、膨張バルブ５４で生成された気液混合流体を冷却する冷却装置５８が設けられることが、タンク２０内の液化ガスに大きな熱量を加えずに気液混合流体を回収させることができる点から好ましい。

加圧機構３０から延びる分岐配管５１には、液化装置５０内を流れるボイルオフガスの流量を制御する液化制御バルブ５５が設けられる。本実施形態では、液化制御バルブ５５は、熱交換器５３と膨張バルブ５４との間に設けられている。一方、タンク２０から加圧機構３０に延びる主配管３１には、タンク２０内のボイルオフガスの圧力、すなわち、加圧機構３０で加圧する前のボイルオフガス、いいかえると、タンク２０内のボイルオフガスの圧力を計測する圧力計５７ａが設けられる。

液化制御バルブ５５には、液化制御バルブ５５に制御信号を送る選択器（液化用選択器）５７ｂが設けられている。選択器５７ｂは、圧力計５７ａによる計測圧力に基づいて生成される液化制御バルブ５５の開度の制御信号（以降、この制御信号を液化フィードバック制御信号という）と、制御装置６０から接点５７ｃに送られる、ボイルオフガスの液化処理のためのシーケンスに基づいて生成された液化制御バルブ５５の開度の制御信号（以降、この制御信号を液化シーケンス制御信号という）のうち、開度の小さな方の制御信号を選択する低位選択器である。なお、圧力計５７ａによる計測圧力の情報は制御装置６０に送られ、制御装置６０は、圧力計５７ａによる計測圧力に基づいて、液化制御バルブ５５の開度を制御する液化フィードバック制御信号を生成し、この液化フィードバック制御信号を、選択器５７ｂに送る。図１では、理解し易いように、圧力計５７ａと選択器５７ｂとを点線で接続している。制御装置６０には、圧力計５７ａの圧力が予め設定された液化圧力設定値になるように、圧力計５７ａによる計測圧力と液化圧力設定値の差分に基づいて開度の制御信号を生成するように構成されている。具体的には、制御装置６０は、圧力計５７ａによる計測圧力が液化圧力設定値よりも高い場合、液化制御バルブ５５の開度を大きくし、圧力計５７ａによる計測圧力が液化圧力設定値よりも低い場合、液化制御バルブ５５の開度を小さくする液化フィードバック制御信号を生成するように構成されている。このような液化圧力設定値が制御装置６０に設定されている。生成された液化フィードバック制御信号の開度は、選択器５７ｂで、制御装置６０から接点５７ｃを通じて送られる液化シーケンス制御信号の開度と比較され、選択器５７ｂは、低位の（開度の小さい）制御信号を選択して液化制御バルブ５５に送る。すなわち、制御装置６０は、圧力計５７ａによる計測圧力に基づく液化フィードバック制御信号を生成する他、計測圧力の大小に係らず、ボイルオフガスの液化処理のためのシーケンスに従がって液化制御バルブ５５の開度を、接点５７ｃを通じて制御するための液化シーケンス制御信号を生成するように構成されている。

さらに、制御装置６０は、ガス処理装置７０へのボイルオフガスの流量を制御するガス処理制御バルブ７１ａの開度を制御する。ガス処理制御バルブ７１ａは、選択器（ガス処理用選択器）７１ｃと接続されている。選択器７１ｃは、圧力計５７ａによる計測圧力に基づいて生成されるガス処理制御バルブ７１ａの開度の制御信号（以降、この制御信号をガス処理フィードバック制御信号という）と、制御装置６０から接点７１ｂに送られる、ボイルオフガスのガス処理のためのシーケンスに基づいて生成されたガス処理制御バルブ７１ａの開度の制御信号（以降、この制御信号をガス処理シーケンス制御信号という）のうち、開度の大きな方の制御信号を選択する高位選択器である。
なお、上述したように、制御装置６０には、圧力計５７ａによる計測圧力の情報が送られているので、制御装置６０は、圧力計５７ａによる計測圧力に基づいて、ガス処理制御バルブ７１ａの開度を制御するガス処理フィードバック制御信号を生成し、このガス処理フィードバック制御信号を、選択器７１ｃに送る。図１では、理解し易いように、圧力計５７ａと選択器７１ｃとを点線で接続している。制御装置６０には、圧力計５７ａの圧力が予め設定されたガス処理圧力設定値になるように、圧力計５７ａによる計測圧力とガス処理圧力設定値の差分に基づいて開度の制御信号を生成するように構成されている。具体的には、制御装置６０は、圧力計５７ａによる計測圧力がガス処理圧力設定値よりも高い場合、ガス処理制御バルブ７１ａの開度を大きくし、圧力計５７ａによる計測圧力がガス処理圧力設定値よりも低い場合、ガス処理制御バルブ５５の開度を小さくするガス処理フィードバック制御信号を生成するように構成されている。このようなガス処理圧力設定値が制御装置６０に設定されている。生成されたガス処理フィードバック制御信号の開度は、選択器７１ｃで、制御装置６０から接点５７ｃを通じて送られるガス処理シーケンス制御信号の開度と比較され、選択器７１ｃは、高位の（開度の大きい）制御信号を選択してガス処理制御バルブ７１ａに送る。すなわち、制御装置６０は、圧力計５７ａによる計測圧力に基づくガス処理フィードバック制御信号を生成する他、計測圧力の大小に係らず、ボイルオフガスのガス処理のためのシーケンスに従がってガス処理制御バルブ７１ａの開度を、接点７１ｂを通じて制御するためのガス処理シーケンス制御信号を生成するように構成されている。

液化装置５０では、膨張バルブ５４によるボイルオフガスの膨張により生成される気液混合流体の温度は、タンク２０内の液化ガスの温度に比べて高いので、液化制御バルブ５５を開いてタンク２０内の液化ガスに気液混合流体を流入させると、タンク２０内の液化ガス中に熱が一時的に流入する。このため、タンク２０内で液化ガスの気化が増加し、タンク２０内の圧力が一時的に増大することを防止するために、液化制御バルブ５５の開度の増加する速度は当初小さく、時間の経過とともに、連続的にあるいは断続的に大きくなるように制御装置６０は制御する。具体的には、熱交換器５３によるボイルオフガスの冷却と膨張バルブ５４によりボイルオフガスの膨張により最も多く液化することができる最大ボイルオフガスの流量である最適回収ガス量より少ない流量が、液化制御バルブ５５が開く当初、液化装置５０内を流れるように、液化制御バルブ５５の開度の速度は当初小さい。この後、制御装置６０は、液化装置５０内を流れるボイルオフガスが最適回収ガス量に近づくように、液化制御バルブ５５の開度の速度が、時間の経過とともに連続的にあるいは断続的に大きくなるように、液化制御バルブ５５の開度を制御する。このような制御信号が、制御装置６０から、接点５７ｃに入力される。この場合、液化制御バルブ５５が開く時、最適回収ガス量の２０％のボイルオフガス流量に到達する時間は１分以上となるように、制御装置６０は、液化制御バルブ５５の開度を制御することが好ましい。

タンク２０内の液化ガスに戻された混合流体中の液化ガスは、タンク２０内の液化ガスとして貯留される。一方、混合流体中のボイルオフガスは液化ガスの液相中に戻されるので、多くのボイルオフガスは液化ガス中に溶けて、タンク２０の気相中にボイルオフガスとして浮上する量は少ない。したがって、多くの量のボイルオフガスは、タンク２０内の液化ガスに溶けて液化ガスに回収される。

図２は、従来の液化装置５０の膨張バルブ５４より下流側の配管等の構成を示す図である。図２に示すように、気液分離器５９を設けて、膨張バルブ５４で生成された気液混合流体を液化ガスとボイルオフガスに分離して、液化ガスを回収配管１５６でタンク２０内に回収する一方、ボイルオフガスを、合流配管５７を通じて主配管３１を流れるタンク２０内で気化したボイルオフガスの流れに合流させると、上述したように、ボイルオフガスの組成比率が変化し、加圧機構３０におけるボイルオフガスの制御が困難になる。

ボイルオフガスのうち、ボイルオフガスから液化した液化ガスをタンク２０に回収しながら、液化しなかったボイルオフガスが加圧機構３０及び液化装置５０内を循環するので、この状態を長い時間継続すると、加圧機構３０で加圧されるボイルオフガスの組成比率は時間とともに変化する。すなわち、タンク２０から引き出される主配管３１を流れる加圧前の新鮮なボイルオフガスに合流配管５７を通じて合流するボイルオフガスは、液化装置５０で液化ガスから分離された液化されなかったボイルオフガスであり、このボイルオフガスの低沸点の成分の比率は、タンク２０内のボイルオフガスに比べて高い。このため、加圧されるボイルオフガスの組成比率は時間とともに変化する。すなわち、液化ガスの主成分に比べて沸点の低い成分の、ボイルオフガスにおける組成比率は増加する。タンク２０の液化ガスが天然ガスの場合、主成分はメタン、エタン等であるが、天然ガスには、沸点がメタンやエタンに比べて低い窒素が微量混入している。一方、液化装置５０を通過したボイルオフガスにおける窒素成分の比率は増加する。例えば液化天然ガスに１％の窒素が混入している場合でも、液化装置５０を通過したボイルオフガスの窒素割合は、ボイルオフガスが加圧機構３０及び液化装置５０内を循環する制御状態を長時間維持すると、１０％以上に増加する。窒素の比率が増加するに従い、回収配管１５６を通じてタンク２０へ回収される液化ガスは減少し、さらに、加圧機構３０におけるガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅによるボイルオフガスの圧力は後述するように上昇する。その結果、調整バルブ３４ａ，３４ｃの開度の調整によりバイパス管３３ａ，３３ｃを流れるボイルオフガスの量は徐々に増加し、最終的に加圧機構３０によるボイルオフガスの送出量の制御は困難になる。

図３は、ガスコンプレッサによる圧縮処理で受けるボイルオフガスの圧力と体積の関係の一例を示す図である。液化ガスのボイルオフガスのうち、沸点の低い成分を含まない主成分のみのボイルオフガスは、体積Ｖ１から体積Ｖ２に圧縮される場合、経路Ａに従がって、圧力Ｐ１から圧力Ｐ２に上昇する。これに対して、沸点の低い成分を含むボイルオフガスは、同じ体積変化の圧縮処理を受けても、経路Ｂに従がって、圧力Ｐ１から圧力Ｐ３（Ｐ３＞Ｐ２）に上昇する。このため、沸点の低い成分を含むボイルオフガスによる同じ圧縮処理でガスコンプレッサが消費するエネルギは、沸点の低い成分を含まないボイルオフガスに比べて大きい。
このように同じ圧縮処理により加圧されたボイルオフガスの圧力の増加により、加圧機構３０によるボイルオフガスの送出量（質量）の制御（調整バルブ３４ａ，３４ｃ，３４ｅによるバイパス管３３ａ，３３ｃ，３３ｅを流れるボイルオフガスの量の、圧力に基づく制御）は難しくなる。

したがって、本実施形態では、液化装置５０で生成された気液混合流体をタンク２０内の液相に戻している。このため、ボイルオフガスの組成比率が変化せず、所定の圧力に加圧したボイスオフガスを安定してエンジンに供給することができる。

このような液化装置５０における液化制御バルブ５５が開く前のガス処理制御バルブ７１ａの開度の制御により、タンク２０内のボイルオフガスの圧力を制御するガス処理制御状態から、液化制御バルブ５５が開いた別の制御状態に移行する挙動を説明する。

推進エンジン４０の負荷が大きくボイルオフガスの消費量が多い場合、推進エンジン４０のボイルオフガスの消費量とガス処理装置７０のボイルオフガスの消費量の合計は、タンク２０で発生したボイルオフガスの発生量を越える。この場合は、推進エンジン４０には、重油等のオイルが補完燃料として用いられる。制御装置６０は、この制御状態において、ガス処理圧力設定値は、液化ガス圧力設定値よりも低く設定していることが好ましく、ガス処理圧力設定値は、例えば５０ｋＰａであり、液化圧力設定値は、例えば１００ｋＰａである。制御装置６０は、接点５７ｃに開度０（完全に閉じる）の液化シーケンス制御信号を送り、接点７１ｂに開度０のガス処理制御信号を送るように構成されている。
したがって、液化制御バルブ５５は、選択器５７ｂにより接点５７ｃに送られる開度０の液化シーケンス制御信号が選択されて完全に閉じ、ガス処理制御バルブ７１ａは選択器７１ｃにより接点７１ｂに送られる開度０のガス処理シーケンス制御信号が選択されず、圧力計５７ａの圧力に基づいて生成されるガス処理フィードバック制御信号が選択される。したがって、ガス処理制御バルブ７１ａの開度は、圧力計５７ａの圧力に基づいて制御され、圧力計５７ａの圧力（タンク２０内のボイルオフガスの圧力）がガス処理圧力設定値になるように制御されている。したがって、この制御状態は、タンク２０内のボイルオフガスの圧力に応じてガス処理制御バルブ７１ａの開度を操作、制御することにより、タンク２０内のボイルオフガスの圧力を所定の範囲内に制御するガス処理制御状態である。

この後、船舶の速度がある程度まで低下し、推進エンジン４０の負荷が低下すると、推進エンジン４０のボイルオフガスの消費量とガス処理装置７０のボイルオフガスの消費量の合計と、加圧機構３０によるボイルオフガスの供給量（本実施形態では、略ボイルオフガスの生成量に対応する）とが一致する。この場合、重油等のオイルを補完燃料の消費を０にする。

推進エンジン４０のボイルオフガスの消費量が更に減少すると、推進エンジン４０のボイルオフガスの消費量とガス処理装置７０のボイルオフガスの消費量の合計が、加圧機構３０によるボイルオフガスの供給量より少なくなり、ボイスオフガスの一部は余剰となる。これに伴って、圧力計５７ａの圧力（タンク２０内のボイルオフガスの圧力）が上昇するが、この上昇に応じてガス処理制御バルブ７１ａの開度が開くように制御されるので、ガス処理装置７０によるボイルオフガスの消費量は増大する。すなわち、余剰となったボイルオフガスは、ガス処理装置７０で消費される。

ガス処理制御バルブ７１ａの開度が設定された閾値を越えると、液化装置５０にボイルオフガスが流入するように、制御装置６０は、液化制御バルブ５５が開くような液化シーケンス制御信号を生成する。すなわち、推進エンジン４０のボイスオフガスの消費量及びガス処理装置７０のボイルオフガスの消費量の合計が、加圧機構３０のボイルオフの供給量に比べて少ない時、液化制御バルブ５５を開くように制御する。液化制御バルブ５５が開く直前の制御状態では、ガス処理圧力設定値は液化圧力設定値より低く、例えば５０ｋＰａとなっている。液化圧力設定値は例えば１００ｋＰａとなっている。接点７１ｂにはガス処理制御バルブ７１ａの開度が０のガス処理シーケンス制御信号が送られているが、ガス処理制御バルブ７１ａの開度は、圧力計５７ａによる計測圧力に基づいて生成されたガス処理フィードバック制御信号にしたがって制御されている。一方、接点５７ｃには、液化制御バルブ５５の開度が０の液化シーケンス制御信号が送られており、この液化シーケンス制御信号にしたがって液化制御バルブ５５の開度は０となっている。したがって、この制御状態では、液化圧力設定値は、液化制御バルブ５５に対して機能していない。

図４（ａ），（ｂ）は、圧力計５７ａによる計測圧力、液化圧力設定値、及びガス処理圧力設定値の時間変化と、液化フィードバック制御信号と液化シーケンス制御信号における液化制御バルブ５５の開度の時間変化の例を示す図である。時刻Ｔ１が、液化制御バルブ５５が開く時刻を表している。
図４（ａ）に示されるように、圧力計５７ａの計測圧力（タンク２０内のボイルオフガスの圧力）は、ガス処理圧力設定値に略一致している。
このような制御状態から、制御装置６０は、時刻Ｔ１において下記操作１及び２行う。さらに、制御装置６０は、下記操作３の操作を行う。これらの操作によって、ガス処理制御バルブ７１ａの開度を制御する制御信号を、圧力計５７ａの計測圧力に基づくガス処理フィードバック制御信号から、制御装置６０が接点７１ｂに送るガス処理シーケンス制御信号に変更し、液化制御バルブ５５の開度を制御する制御信号を、制御装置６０が接点５７ｃに送る液化シーケンス制御信号から圧力計５７ａの計測圧力に基づく液化フィードバック制御信号に変更する。

操作１：
制御装置６０は、ガス処理圧力設定値を大きく、液化圧力設定値は小さくなるように変更して、ガス処理圧力設定値が液化圧力設定値より大きくなるように設定する。この場合、変更後のガス処理圧力設定値は、例えば８０ｋＰａであり、変更後の液化圧力設定値は、例えば５０ｋＰａである。さらに、制御装置６０は、ガス処理装置７０が消費に必要とする所望のボイルオフガスの量が流れるようにガス処理シーケンス制御信号を接点７１ｂに送り、液化ガス制御バルブ５５の開度を０にする液化シーケンス制御信号を維持して接点５７ｃに送る。
この操作１の状態では、圧力計５７ａの計測圧力と値が高くなったガス処理圧力設定値との差分に基づいて生成されるガス処理フィードバック制御信号にしたがって、ガス処理制御バルブ７１ａの開度は制御されるので、上記差分が大きくなることで、ガス処理制御バルブ７１ａの開度は小さくなる。このため、図４（ａ）に示すように、圧力計５７ａの計測圧力はガス処理圧力設定値に近づくように上昇する。なお、後述するように、時刻Ｔ１において、液化制御バルブ５５は開き始めるが、その開度の速度は小さいため、十分な気液混合流体がタンク２０へ回収されないので、圧力計５７ａの計測圧力はガス処理圧力設定値に近づくように上昇する。

操作２：
制御装置６０は、時刻Ｔ１において、接点５７ｃに送る制御信号として、液化制御バルブ５５をゆっくり開ける、開度が非０の液化シーケンス制御信号を送る。
この液化シーケンス制御信号により、選択器５７ｂを介して、液化制御バルブ５５はゆっくり開き始める。この場合、液化制御バルブ５５の開度の速度は当初小さく、徐々に大きくなるような液化シーケンス制御信号が生成される。具体的には、液化制御バルブ５５が開く当初、熱交換器５３によるボイルオフガスの冷却と膨張バルブ５４によりボイルオフガスの膨張により最も多く液化するような最大ボイルオフガスの流量である最適回収ガス量より少ない流量が、液化装置５０内を流れるように、液化制御バルブ５５の開度の速度は当初小さい。この後、液化装置５０内を流れるボイルオフガスが最適回収ガス量に近づくように、液化制御バルブ５５の開度の速度は、徐々に大きくする。このような制御信号が、制御装置６０から、接点５７ｃに入力される。この場合、液化制御バルブ５５が開度０から開き始める時、最適回収ガス量の２０％のボイルオフガス流量になるのに１分以上要するように、液化制御バルブ５５の開度の速度は制御されることが好ましい。

この状態では、気液混合流体がタンク２０へ回収され始める当初、回収量が増加するまでの間、圧力計５７ａの計測圧力は上昇するが、ガス処理圧力設定値（例えば８０ｋＰａ）に近づくことで、選択器７１ｃを通じて、圧力計５７ａの計測圧力に基づくガス処理フィードバック制御信号がガス処理制御バルブ７１ａに送られ、圧力計５７ａの圧力の上昇は抑制される。
さらに、接点５７ｃに送られる液化シーケンス制御信号により、液化制御バルブ５５の開度が大きくなり、図４（ａ）に示すように、圧力計５７ａの圧力が低下を開始する。液化シーケンス制御信号の開度は、図４（ｂ）に示すように、徐々に大きくなり、液化フィードバック制御信号の開度を横切って、液化フィードバック制御信号の開度は、液化シーケンス制御信号の開度より小さくなる。これにより、選択器５７ｂは、圧力計５７ａの計測圧力に基づく液化フィードバック制御信号を選択し、液化制御バルブ５５の開度は、液化フィードバック制御信号で制御される。すなわち、液化制御バルブ５５の開度を制御する制御信号は、接点５７ｃに送られる液化シーケンス制御信号から圧力計５７ａの計測圧力に基づく液化フィードバック制御信号に変更される。

一方、圧力計５７ａの計測圧力は、ガス処理圧力設定値よりも低いので、ガス処理フィードバック制御信号の開度は小さくなる。これにより、ガス処理フィードバック制御信号の開度は、制御装置６０から接点７１ｂに送られるガス処理シーケンス制御信号の開度よりも低くなる。この結果、選択器７１ｃは、ガス処理シーケンス制御信号を選択し、ガス処理制御バルブ７１ａの開度を制御する制御信号は、圧力計５７ａの計測圧力に基づくガス処理フィードバック制御信号から接点７１ｂに送られるガス処理シーケンス制御信号に変更される。したがって、ガス処理制御バルブ７１ａの開度は、ガス処理シーケンス制御信号の開度を調整することで調整できる。

操作３：
ガス処理フィードバック制御信号の開度が、ガス処理シーケンス制御信号の開度より小さくなると、制御装置６０のガス処理フィードバック制御信号に、ガス処理シーケンス制御信号の値を書き換える書き換え処理を行う。一方で、ガス処理シーケンス制御信号の開度が、ガス処理フィードバック制御信号の開度に比べて小さい場合、上記書き換え処理を行わない。ガス処理フィードバック制御信号は、ＰＩＤ制御（Proportional-Integral-Differential Controller）に基づく制御信号であり、過去のガス処理フィードバック制御信号と計測圧力との残留差分の積分値に基づいて生成される。このため、推進エンジン４０が外乱により負荷変動しボイルオフガスの消費量が変動して、圧力計５７ａの計測圧力が急激に変化する場合に、ガス処理制御バルブ５５による開度のＰＩＤ制御が安定して行うことができるようにするためである。

なお、液化装置５０におけるボイルオフガスの液化及び気液混合流体のタンク２０の回収の停止は、液化シーケンス制御信号を開度０の信号にして、液化圧力設定値を、ボイルオフガスの液化及び気液混合流体のタンク２０の回収の前の状態に戻し、ガス処理シーケンス制御信号を開度０の信号にすればよい。

このように、本実施形態の液化装置５０は回収配管５６を備え、回収配管５６を通じて液化装置５０で液化した液化ガスと液化しなかったボイルオフガスの気液混合流体を、タンク２０内の液化ガスの液相中に戻すことができる。このため、図２に示すように、ボイルオフガスを、合流配管５７を通じて主配管３１を流れるボイルオフガスの流れに合流させる場合、このボイルオフガスの合流により生じるボイルオフガスの組成比率の変化に起因した、加圧機構３０におけるボイルオフガスの加圧制御の困難を回避することができる。したがって、ボイルオフガスの組成比率が変化せず、所定の圧力に加圧したボイスオフガスを安定して推進エンジン４０に供給することができる。

制御装置６０は、タンク２０内のボイルオフガスの圧力に応じて、ガス処理制御バルブ７１ａ及び液化制御バルブ５５のいずれか一方の開度を制御することで、タンク２０内のボイルオフガスの圧力（圧力計５７ａの計測圧力）を制御することが、タンク２０内のボイルオフガスの圧力を所定の範囲に制御することができ、ボイルオフガスの圧力の上昇によってタンク２０の破損を予防することができる点から、好ましい。

制御装置６０は、推進エンジン４０のボイスオフガスの消費量及びガス処理装置７０のボイルオフガスの消費量の合計が、加圧機構３０のボイルオフガスの供給量に比べて少ない時、液化制御バルブ５５を開くように制御することが、加圧機構３０内のボイルオフガスの上昇に伴ってタンク２０内のボイルオフガスが所定の範囲を超えて上昇することを抑制する点から、好ましい。

制御装置６０は、液化制御バルブ５５の開度の速度は、時間の経過とともに連続的にあるいは段階的に増加する、すなわち、非線形に増加することが、液化制御バルブ５５の開度の速度を小さくして、液化ガスに比べて高温の気液混合流体がタンク２０内に流入することで、タンク２０内の液化ガスに大量の熱が入ることを抑制することができる。液化ガスに大量の熱が入ると、ボイルオフガスの生成量が急激に増大しタンク２０内のボイルオフガスの圧力を所定の範囲から外れ、安全上問題が生じる。
制御装置６０は、ボイルオフガスの流量が、液化制御バルブ５５の開き開始から、液化装置５０によりボイルオフガスを最も多く液化することができる最大ボイルオフガスの流量である最適回収ガス量の２０％の流量に到達するまでの時間が１分以上となるように、液化制御バルブ５５の開度を制御して、液化装置５０に流すボイルオフガスの流量を制御することが、タンク２０内の液化ガスに多量の熱が入ることを抑制する点から好ましい。

制御装置６０は、液化制御バルブ５５を開くとき、タンク２０内のボイルオフガスの圧力に応じてガス処理制御バルブ７１ａの開度を制御するガス処理制御状態から、タンク２０内のボイルオフガスの圧力に応じて液化制御バルブ５５の開度を制御する液化制御状態に移行するように、液化制御バルブ５５及びガス処理制御バルブ７１ａを制御するので、２つの制御状態において、タンク２０内のボイルオフガスの圧力を所定の範囲内に抑えることができる。

また、選択器７１ｃは、上述したように、制御装置６０で生成したガス処理フィードバック制御信号と制御装置６０で生成したガス処理シーケンス制御信号のうち、開度の指示値の大きい方の制御信号を選択してガス処理制御バルブ７ａに送り、選択器５７ｂは、上述したように、制御装置６０で生成した液化フィードバック制御信号と制御装置６０で生成した液化シーケンス制御信号のうち、開度の指示値の小さい方の制御信号を選択して液化制御バルブ５５に送るので、ガス処理制御状態から液化制御状態への移行を容易に行うことができる。なお、選択器５７ｂ，７１ｃは、制御装置６０とは別体として設けられているが、制御装置６０に組み込まれてもよい。また、制御装置６０は、液化シーケンス制御信号及びガス処理シーケンス制御信号を生成する制御器と、液化フィードバック制御信号及びガス処理フィードバック制御信号を生成する制御器とにより構成されてもよい。また、液化フィードバック制御信号及びガス処理フィードバック制御信号を生成する制御器は、液化フィードバック制御信号を生成する制御器とガス処理フィードバック制御信号を生成する制御器の別体として構成してもよい。

制御装置６０は、上述したように、液化制御バルブ５５が閉じている時、ガス処理圧力設定値は液化圧力設定値より低く、液化制御バルブが開いている時、ガス処理圧力設定値は液化圧力設定値より大きくなるよう、ガス処理圧力設定値及び液化圧力設定値を調整する。これにより、ボイルオフガスの圧力をガス処理圧力設定値に制御するガス処理制御状態から、タンク２０内のボイルオフガスの圧力を液化圧力設定値に制御する液化制御状態へ容易に移行させることができる。

また、制御装置６０は、上述したように、液化制御バルブ５５が閉じている時、タンク２０内のボイルオフガスの圧力がガス処理圧力設定値になるように、ガス処理制御バルブ７１ａの開度を制御し、液化制御バルブ５５が開いている時、タンク２０内のボイルオフガスの圧力が液化圧力設定値になるように、液化制御バルブ５５の開度を制御する。これにより、いずれの制御状態でも、タンク２０内のボイルオフガスの圧力を所望の圧力に制御することができる。

このような燃料ガス制御システム１０は、以下のステップを有する燃料ガス供給方法を行う。

（１）液化ガスを貯留するタンク２０から気化したボイルオフガスを推進エンジン４０に燃料ガスとして供給するために、液化ガスから気化したボイルオフガスを加圧機構３０により加圧し送出するステップ。
（２）加圧されて送出されたボイルオフガスの一部を液化装置５０で液化することで生成された、液化しなかったボイルオフガスを含む気液混合流体をタンク２０内の液化ガスの液相中に戻すステップ。

この方法において、気液混合流体を、タンク２０に戻す前に冷却装置５８で冷却するステップを、さらに有することが好ましい。

燃料ガス供給方法は、さらに、
（３）加圧したボイルオフガスの一部を燃料として消費するガス処理装置７０に向けて流すステップ、を有する。
この場合、ガス処理装置７０に向けて流すボイルオフガスの量、及び、気液混合流体をタンク２０内の液化ガスの液相中に戻す量のいずれか一方をタンク２０内のボイルオフガスの圧力（圧力計５７ａの計測圧力）に応じて制御することにより、タンク２０内のボイルオフガスの圧力を制御することが好ましい。

燃料ガス供給方法では、エンジン４０のボイスオフガスの消費量及びガス処理装置７０のボイルオフガスの消費量の合計が、加圧機構３０のボイルオフの供給量に比べて少ない時、気液混合流体をタンク２０内の液化ガスの液相中に戻すステップを実行することが好ましい。

また、液化装置５０にボイルオフガスを流して液化を開始する時、液化装置５０に流すボイルオフガスの量を時間の経過とともに連続的にあるいは段階的に増加させることが好ましい。

液化装置５０にボイルオフガスを流して液化を開始するとき、ボイルオフガスの流量が、液化装置５０によりボイルオフガスを最も多く液化することができる最大ボイルオフガスの流量である最適回収ガス量の２０％の流量に到達するまでの時間が１分以上となるように、液化装置５０に流すボイルオフガスの流量を制御することが好ましい。

液化装置５０にボイルオフガスを流して液化を開始するとき、タンク２０内のボイルオフガスの圧力が目標とするガス処理圧力設定値になるように、タンク２０内のボイルオフガスの圧力に応じてガス処理装置７０に流すボイルオフガスの量を制御するガス処理制御状態から、タンク２０内のボイルオフガスの圧力が目標とする液化圧力設定値になるように、タンク２０内のボイルオフガスの圧力に応じて液化装置５０に流すボイルオフガスの量を制御する液化制御状態に移行するように、ボイルオフガスの流れを制御することが好ましい。

以上、本発明の燃料ガス供給システム、燃料ガス供給方法、及び船舶について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１０ 燃料ガス供給システム
２０ タンク
３０ 加圧機構
３１ 主配管
３２ａ〜３２ｅ ガスコンプレッサ
３３ａ，３３ｃ，３３ｅ バイパス管
３４ａ，３４ｃ，３４ｅ，５５ａ，５７ａ 調整バルブ
３５ａ〜３５ｅ 吸引スナッバ
３６ａ〜３６ｅ 吐出スナッバ
３７ａ〜３７ｅ 熱交換器
３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ 逆止弁
３８ａ，３８ｃ，３８ｅ，６５ａ，６５ｂ 圧力計
３９ 分岐配管
４０ 推進エンジン
４２ 回転計
４４ 流量制御弁
５０ 液化装置
５１ 分岐配管
５３ 熱交換器
５４ 膨張バルブ
５５ 液化制御バルブ
５６ 回収配管
５７ａ 圧力計
５７ｂ，７１ｃ 選択器
５７ｃ，７１ｂ 接点
５８ 冷却器
６０ 制御装置
６２ エンジンコントロールユニット
７０ ガス処理装置
７１ａ ガス処理制御バルブ
１５６ 回収配管

Claims (18)

1. エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給システムであって、
   液化ガスを貯留するタンクと、
   前記液化ガスから気化したボイルオフガスをエンジンに燃料ガスとして供給するために、前記液化ガスから気化したボイルオフガスを加圧し送出する加圧機構と、
   前記加圧機構で加圧されて送出されたボイルオフガスの一部を液化して前記タンクに戻す液化装置と、
   前記液化装置に流れるボイルオフガスの量を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記液化装置は、前記液化装置で液化した液化ガスと液化しなかったボイルオフガスの気液混合流体を、前記タンク内の液化ガスの液相中に戻す回収配管を備える、ことを特徴とする燃料ガス供給システム。
2. 前記回収配管には、前記気液混合流体を冷却する冷却装置が設けられている、請求項１に記載の燃料ガス供給システム。
3. 前記燃料ガス供給システムは、さらに、
   前記加圧機構で加圧したボイルオフガスの一部を消費するガス処理装置に接続する分岐配管に設けられ、前記分岐配管を前記ガス処理装置に向けて流れるボイルオフガスの量を制御するガス処理制御バルブと、
   前記加圧機構から前記液化装置に流れるボイルオフガスの量を制御する液化制御バルブと、を備え、
   前記制御装置は、前記タンク内のボイルオフガスの圧力に応じて、前記ガス処理制御バルブ及び前記液化制御バルブのいずれか一方の開度を制御することで、前記タンク内のボイルオフガスの圧力を制御する、請求項１または２に記載の燃料ガス供給システム。
4. 前記制御装置は、前記エンジンのボイスオフガスの消費量及び前記ガス処理装置のボイルオフガスの消費量の合計が、前記加圧機構のボイルオフガスの供給量に比べて少ない時、前記液化制御バルブを開くように制御する、請求項３に記載の燃料ガス供給システム。
5. 前記制御装置は、前記液化制御バルブの開度の速度は、時間の経過とともに連続的にあるいは段階的に増加する、請求項３または４に記載の燃料ガス供給システム。
6. 前記制御装置は、ボイルオフガスの流量が、前記液化制御バルブの開き開始から、前記液化装置によりボイルオフガスを最も多く液化することができる最大ボイルオフガスの流量である最適回収ガス量の２０％の流量に到達するまでの時間が１分以上となるように、前記液化制御バルブの開度を制御する、請求項５に記載の燃料ガス供給システム。
7. 前記制御装置は、前記液化制御バルブを開くとき、前記タンク内のボイルオフガスの圧力に応じて前記ガス処理制御バルブの開度を制御するガス処理制御状態から、前記タンク内のボイルオフガスの圧力に応じて前記液化制御バルブの開度を制御する液化制御状態に移行するように、前記液化制御バルブ及び前記ガス処理制御バルブを制御する、請求項３〜６のいずれか１項に記載の燃料ガス供給システム。
8. 前記制御装置による前記ガス処理制御バルブの開度の制御は、前記ガス処理制御バルブに接続されたガス処理用選択器を通して行われ、
   前記制御装置による前記液化制御バルブの開度の制御は、前記液化制御バルブに接続された液化用選択器を通して行われ、
   前記タンク内のボイルオフガスの圧力が設定されたガス処理圧力設定値になるように、前記ガス処理制御バルブの開度を指示するガス処理フィードバック制御信号と、
   前記タンク内のボイルオフガスの圧力とは無関係に、前記タンク内のボイルオフガスの圧力が所定の圧力になるように前記ガス処理制御バルブの開度を指示するガス処理シーケンス制御信号とを、前記ガス処理用選択器に送り、
   前記タンク内のボイルオフガスの圧力が設定された液化圧力設定値になるように、前記液化制御バルブの開度を指示する液化フィードバック制御信号と、
   前記タンク内のボイルオフガスの圧力とは無関係に、前記タンク内のボイルオフガスの圧力が所定の圧力になるように前記液化制御バルブの開度を指示する液化シーケンス制御信号と、を前記液化用選択器に送り、
   前記ガス処理用選択器は、前記ガス処理フィードバック制御信号と前記ガス処理シーケンス制御信号のうち、前記開度の指示値の大きい方の制御信号を選択して前記ガス処理制御バルブに送り、
   前記液化用選択器は、前記液化フィードバック制御信号と前記液化シーケンス制御信号のうち、前記開度の指示値の小さい方の制御信号を選択して前記液化制御バルブに送る、請求項３〜７のいずれか１項に記載の燃料ガス供給システム。
9. 前記制御装置は、前記液化制御バルブが閉じている時、前記ガス処理圧力設定値は前記液化圧力設定値より低く、前記液化制御バルブが開いている時、前記ガス処理圧力設定値は前記液化圧力設定値より大きくなるよう、前記ガス処理圧力設定値及び前記液化圧力設定値を調整する、請求項８に記載の燃料ガス供給システム。
10. 前記制御装置は、前記液化制御バルブが閉じている時、前記タンク内のボイルオフガスの圧力が前記ガス処理圧力設定値になるように、前記ガス処理制御バルブの開度を制御し、前記液化制御バルブが開いている時、前記タンク内のボイルオフガスの圧力が前記液化圧力設定値になるように、前記液化制御バルブの開度を制御する、請求項９に記載の燃料ガス供給システム。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の燃料ガス供給システムと、
    前記加圧機構で加圧した燃料を用いて駆動する推進エンジンと、を備えることを特徴とする船舶。
12. エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給方法であって、
    液化ガスを貯留するタンクから気化したボイルオフガスをエンジンに燃料ガスとして供給するために、前記液化ガスから気化したボイルオフガスを加圧機構により加圧し送出するステップと、
    前記加圧されて送出されたボイルオフガスの一部を液化装置で液化することで生成された、液化しなかったボイルオフガスを含む気液混合流体を前記タンク内の液化ガスの液相中に戻すステップと、を有することを特徴とする燃料ガス供給方法。
13. 前記気液混合流体を、前記タンクに戻す前に冷却するステップを、さらに有する、請求項１２に記載の燃料ガス供給方法。
14. 前記燃料ガス供給方法は、さらに、前記加圧したボイルオフガスの一部を燃料として消費するガス処理装置に向けて流すステップ、を有し、
    前記ガス処理装置に向けて流すボイルオフガスの量、及び、前記気液混合流体を前記タンク内の液化ガスの液相中に戻す量のいずれか一方を前記タンク内のボイルオフガスの圧力に応じて制御することにより、前記タンク内のボイルオフガスの圧力を制御する、請求項１２または１３に記載の燃料ガス供給方法。
15. 前記エンジンのボイスオフガスの消費量及び前記ガス処理装置のボイルオフガスの消費量の合計が、前記加圧機構のボイルオフの供給量に比べて少ない時、前記気液混合流体を前記タンク内の液化ガスの液相中に戻すステップを行う、請求項１４に記載の燃料ガス供給方法。
16. 前記液化装置にボイルオフガスを流して液化を開始する時、前記液化装置に流すボイルオフガスの量を時間の経過とともに連続的にあるいは段階的に増加させる、請求項１４または１５に記載の燃料ガス供給方法。
17. 前記液化装置にボイルオフガスを流して液化を開始するとき、ボイルオフガスの流量が、前記液化装置によりボイルオフガスを最も多く液化することができる最大ボイルオフガスの流量である最適回収ガス量の２０％の流量に到達するまでの時間が１分以上となるように、前記液化装置に流すボイルオフガスの流量を制御する、請求項１６に記載の燃料ガス供給方法。
18. 前記液化装置にボイルオフガスを流して液化を開始するとき、前記タンク内のボイルオフガスの圧力が目標とするガス処理圧力設定値になるように、前記タンク内のボイルオフガスの圧力に応じて前記ガス処理装置に流すボイルオフガスの量を制御するガス処理制御状態から、前記タンク内のボイルオフガスの圧力が目標とする液化圧力設定値になるように、前記タンク内のボイルオフガスの圧力に応じて前記液化装置に流すボイルオフガスの量を制御する液化制御状態に移行するように、ボイルオフガスの流れを制御する、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の燃料ガス供給方法。
    
    
    
    

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