JP2008105680A - Ｎｇｈタンク及びこれを用いた船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】船内スペースを有効活用すると共に、ＮＧＨペレットの効率的な積み込みを可能にするＮＧＨタンクを提供する。
【解決手段】ＮＧＨタンク１０は、ＮＧＨペレットを貯蔵するための内側タンク１１と、内側タンク１１を収容する外側タンク１２からなる二重構造を有している。外側タンク１２は水等の液体を貯蔵するためのものであり、好ましくはＮＧＨの分解によって得られる水が貯蔵される。内側タンク１１はピラミッド型を上下に組み合わせた形状を有している。内側タンク１１にＮＧＨペレットを貯蔵する場合、注入口１１ａからＮＧＨペレットを送り込む。内側タンク１１の底面は中央部に向かって下りの傾斜面を有することから、ＮＧＨペレットは一箇所に偏って積み上げられることなく、タンク上部１１ｂにおいてもＮＧＨペレットが山盛りに積み上げられていき、最終的には内部タンク１１の隅々までＮＧＨが充填された状態となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＮＧＨタンク及びこれを用いた船舶に関し、特に、天然ガスハイドレート（NGH：Natural Gas Hydrate）を燃料として使用する船舶の燃料タンクとして使用されるＮＧＨタンクに関するものである。

従来、大型船舶の主機関には船内設置のディーゼル機関が採用されており、その燃料には重油が使用されている。また、小型船舶の場合にはガソリン機関が採用されているものもある。しかし、いずれの船舶も、航行中はＣＯ_２、ＮＯｘ、ＳＯｘといった大気汚染物質が排出されるため、それを抑制するための制御や設備投資（低速運行、高効率機関や低排ガスエンジンの採用等）が必要となる。そこで、地球環境への配慮から天然ガスエネルギーが注目されている。

天然ガスエネルギーとしては、液化天然ガス（ＬＮＧ）がよく知られているが、ＬＮＧは−１６２℃の極低温下で製造・貯蔵されるため、取り扱いが非常に難しいという問題を有している。また、タンクの温度上昇によりＬＮＧが少しずつ蒸発してボイルオフガスが多量に発生するという問題がある。特に、船舶が２〜３日動かないような場合には、タンク内部の圧力が非常に高くなるため、ボイラーで燃焼するなどしてボイルオフガスを取り除く必要があり、燃料を必要外に消費することによりコストが増加するという問題がある。

そのため、最近は、新たな天然ガスエネルギーとしてＮＧＨが注目されている（非特許文献１参照）。ＮＧＨは、メタン、エタン、プロパンなどを主成分とする天然ガスの分子（ゲスト）が水分子のクラスタ中に取り込まれた包接水和物であり、−２０℃の大気圧環境下で約１７０倍のガスを包蔵することができるため、製造、輸送、貯蔵、ガス化というシステム全体面でＬＮＧよりも有利な点が多い。また、ＮＧＨはガソリンなどに比べて二酸化炭素や大気汚染物質の排出量が少ないことから、クリーンエネルギーとしても注目されている。
三井造船株式会社、"天然ガスハイドレート（ＮＧＨ)−三井造船"、[online]、[平成１８年１０月２３日検索]、インターネット<URL：http://www.mes.co.jp/mes_technology/ngh.html>

船内にＮＧＨを貯蔵する場合、船内に設けられた既存の燃料タンクにはペレット状のＮＧＨ（ＮＧＨペレット）が充填される。船内のＮＧＨタンクの形状は、船舶の構造による種々の制約を受けており、船内スペースを有効活用できるよう、略ボックス型、或いはこれに近い形状が採用されることが多い。

しかしながら、ＮＧＨペレットは直径が数ｃｍ程度の球体であるため、燃料タンクが略ボックス型、或いはこれに近い形状である場合には、ＮＧＨペレットのタンク内での積み上げに偏りが生じ、タンクの隅々までＮＧＨペレットを充填することができないという問題がある。

したがって、本発明の目的は、船内スペースを有効活用すると共に、ＮＧＨペレットの効率的な積み込みを可能にするＮＧＨタンク及び当該ＮＧＨタンクを備えた船舶を提供することにある。

本発明の上記目的は、ＮＧＨペレットを貯蔵するための内側タンクと、前記内側タンクを収容する外側タンクとを備え、前記内側タンクの底面が下りの傾斜面を有することを特徴とするＮＧＨタンクによって達成される。

本発明においては、前記内側タンクの上面が上りの傾斜面を有することが好ましい。また、前記内側タンクは、錐体を上下に組み合わせた形状を有することが好ましい。

本発明においては、前記内側タンクを振動させるバイブレータをさらに備えることが好ましい。これによれば、ＮＧＨペレットの詰まりを防止することができる。したがって、タンク内の隅々までＮＧＨペレットを充填することができ、またＮＧＨペレットを円滑に取り出すことが可能となる。

本発明の上記目的はまた、上記特徴を有するＮＧＨタンクと、前記ＮＧＨタンク内のＮＧＨペレットを分解して燃料ガスと水を生成するＮＧＨ分解装置と、前記ＮＧＨ分解装置によって得られた水を前記ＮＧＨタンクの前記外側タンク内に送り込む配水管とを備えることを特徴とする船舶によっても達成される。

このように、本発明によれば、船内スペースを有効活用すると共に、ＮＧＨペレットの効率的な積み込みを可能にするＮＧＨタンク及び当該ＮＧＨタンクを備えた船舶を提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態に係るＮＧＨタンクの外観構成を示す模式図である。

図１に示すように、このＮＧＨタンク１０は、ＮＧＨペレットを貯蔵するための内側タンク１１と、内側タンク１１を収容する外側タンク１２からなる二重構造を有している。外側タンク１２は水等の液体を貯蔵するためのものであり、好ましくはＮＧＨの分解によって得られる水が貯蔵される。特に限定されるものではないが、本実施形態の外側タンク１２はボックス型である。これに対し、内側タンク１１はピラミッド（四角錐）を上下に組み合わせた形状を有している。ＮＧＨタンク１０の上面中央部には、内側タンク１１の注入口１１ａが設けられている。また、ＮＧＨタンク１０の上面の中央部以外の所定の位置には外側タンク１２の注入口１２ａが設けられている。

内側タンク１１にＮＧＨペレットを貯蔵する場合、注入口１１ａに配管を接続し、配管を通してＮＧＨペレットを送り込む。ＮＧＨペレットは、タンク底面に積み上げられていくが、内側タンク１１の底面が中央部に向かって下りの傾斜面を有することから、ＮＧＨペレットは一箇所に偏って積み上げられることなく、内側タンク１１のタンク下部１１ｃにおいて均等に広がって、略平坦に積み上げられる。また、タンク上部１１ｂにおいても、これと略同様の形状でＮＧＨペレットが山盛りに積み上げられていき、最終的には内部タンク１１の隅々までＮＧＨが充填された状態となる。なお、傾斜面は、直線的な傾斜であってもよく、多少のふくらみを持った曲線的な傾斜であってもよい。

外側タンク１２の内部には内側タンク１１が存在しているため、水は外側タンク１２と内側タンク１１との間のスペースに蓄えられる。外側タンク１２内の空間は、内側タンク１１によって上部貯蔵スペースと下部貯蔵スペースとに区画されるが、これらのスペースは完全に仕切られているわけではなく、水の行き来が可能となっている。したがって、注入口１２ａから注入された水は、外側タンク１２内の上部貯水スペース１２ｂを通って下部貯水スペース１２ｃに蓄えられ、下部貯水スペース１２ｃが満タンになると、上部貯水スペース１２ｂに水が溜まり始めることになる。

本実施形態のＮＧＨタンク１０は、バイブレータ１３を備えていることが好ましい。バイブレータ１３は内側タンク１１に取り付けられており、ＮＧＨペレットを充填するとき、或いはＮＧＨペレットを取り出すときに、内側タンク１１に振動を与える役割を果たす。ＮＧＨペレットは、外気温の上昇や運搬状況の悪化により溶解し、ＮＧＨ全体の保有する冷熱により再び固化することにより、タンク内に固着し、或いはＮＧＨペレット同士の融着により大きな固まりとなり、ＮＧＨの供給に支障が生じるおそれがある。しかし、バイブレータで振動を与えることで、タンク内の隅々までＮＧＨペレットを充填することができ、またＮＧＨペレットを円滑に取り出すことが可能となる。

図２は、ＮＧＨタンク１０を備えた船舶１００へのＮＧＨ積み込み方法を説明するための模式図である。

まず、ＮＧＨプラントで製造されたＮＧＨペレットは専用のコンテナ車（ＮＧＨコンテナ車）１０１に積み込まれ、港まで運搬される。ＮＧＨペレットを船舶１００に積載する際は、ＮＧＨコンテナ車１０１のコンテナ１０１ａにバケットコンベア１０２が繋ぎ込まれる。また、船舶１００内のＮＧＨタンク１０の注入口にＮＧＨ供給用の配管１０３の一端１０３ａが接続される。そして、バケットコンベア１０２の先端部１０２ａと船側のＮＧＨ供給配管１０３の他端１０３ｂとを接続した後、バケットコンベア１０２によりコンテナ１０１ａ内のＮＧＨペレットを船内のＮＧＨタンク１０の上方まで運搬する。このとき、コンテナ１０１ａやバケットコンベア１０２をバイブレータで振動させてＮＧＨペレットの固着を防止することが好ましい。ＮＧＨタンク１０の上方まで運搬されたＮＧＨペレットは自重により落下し、配管１０３を通ってＮＧＨタンク１０の内部タンク１１に供給される。

注入口１１ａから内側タンク１１内に送り込まれたＮＧＨペレットは、タンク底面に積み上げられていくが、内側タンク１１の底面が中央に向かって下り勾配を有することから、ＮＧＨペレットは一箇所に偏って積み上げられることなく、内側タンク１１内において均等に広がって、略平坦に積み上げられる。また、内部タンク１１の上方においては、ＮＧＨペレットが徐々に山盛りに積み上げられていき、最終的には内部タンク１１の隅々までＮＧＨが充填された状態となる。

一方、外側タンク１２内のスペースは、内側タンク１１が存在することにより複雑な形状となっているが、ここには水が貯蔵されるため、タンク内の形状が問題となることはない。つまり、ＮＧＨペレットを貯蔵する内側タンク１１が特殊な形状であることによるデッドスペースを有効活用することができるので、船内スペースを有効に利用することができる。特に、ＮＧＨを分解することによって多量の水が副次的に生成されることから、この水（ＮＧＨ分解水）を外側タンク１２内に貯蔵することにより、船内においてＮＧＨ分解水の有効活用を図ることができる。

図３及び図４は、内側タンクの形状のバリエーションを示す模式図である。

図３（ａ）に示す内側タンク２１は、略円錐状のものを上下に組み合わせた、そろばん珠のような形状を有している。また、図３（ｂ）に示す内側タンク２２は、６角錐状のものを上下に組み合わせた形状を有している。また、図３（ｃ）に示す内側タンク２３は、屋根の形状としてよく知られる切妻形状のものを上下に組み合わせた形状を有しており、図３（ｄ）に示す内側タンク２４は、屋根の形状としてよく知られる寄せ棟形状のものを上下に組み合わせた形状を有している。これらの内側タンク２１乃至２４はいずれも、底面に下りの傾斜面を有し、且つ上面に上りの傾斜面を有する点で共通している。これらの内側タンク２１乃至２４によれば、上述の内側タンク１１と同様の作用効果を得ることができ、ＮＧＨペレットを隅々まで充填することができる。

また、図４（ａ）に示す内側タンク２５は、ピラミッド型のタンク上部１１ｂとタンク下部１１ｃの間に、ボックス型のタンク中間部１１ｄが設けられている点に特徴を有している。このような形状であっても、上述のＮＧＨタンク１０と略同様の作用効果を得ることができ、ＮＧＨペレットをタンク内の隅々まで充填することができるだけでなく、タンクの容積を大きくことができる。さらに、図４（ｂ）に示すＮＧＨタンク２６は、タンク下部１１ｃが下りの傾斜面を有しているが、タンク上部１１ｅはボックス型である点に特徴を有している。このような構成であっても、ＮＧＨペレットをある程度隅々まで充填することができる。さらに、タンク上部１１ｂの容積を大きくすることができるので、たとえタンク上部１１ｅにおいてＮＧＨが隅々まで十分に充填されなかったとしても、ピラミッド型の場合と同じか、或いはそれ以上の量のＮＧＨペレットを貯蔵することができる。

図５は、船舶１００内のＮＧＨタンク周辺の構成を示す略ブロック図である。

図５に示すように、船舶１００は、ＮＧＨタンク１０と、ＮＧＨタンク１０より供給されるＮＧＨペレットを燃料ガスと水（ＮＧＨ分解水）に分解するＮＧＨ分解装置３１と、ＮＧＨ分解装置で生成された燃料ガスによって駆動される主機関としてのガスエンジン３２と、ＮＧＨ分解水をＮＧＨタンク１０の外側タンク１２に送り込むための配水管３３と、外側タンク１２内の水を使用するキッチン、トイレ等の船内設備３４とを備えている。このように、本実施形態の船舶１００によれば、ＮＧＨペレットを分解することによって得られる水を再びＮＧＨタンク１０に戻し、ＮＧＨタンク１０内の外側タンク１２内に貯蔵するので、船内スペースの有効活用と共に、ＮＧＨ分解水の有効活用を図ることができる。

本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

例えば、上記実施形態においては、バケットコンベア１０２を用いてＮＧＨペレットを船舶１００内のＮＧＨタンク１０に送り込んでいるが、スクリューフィーダを用いてもよい。

図１は、本発明の好ましい実施形態に係るＮＧＨタンクの外観構成を示す模式図である。 図２は、ＮＧＨタンク１０を備えた船舶１００へのＮＧＨ積み込み方法を説明するための模式図である。 図３は、内側タンクの形状のバリエーションを示す模式図である。 図４は、内側タンクの形状のバリエーションを示す模式図である。 図５は、船舶１００内のＮＧＨタンク周辺の構成を示す略ブロック図である。

符号の説明

１０ ＮＧＨタンク
１１ 内側タンク
１１ａ 内側タンクの注入口
１１ｂ 内側タンクのタンク上部
１１ｃ 内側タンクのタンク下部
１１ｄ 内側タンクのタンク中間部
１１ｅ 内側タンクのタンク上部
１２ 外側タンク
１２ａ 外側タンクの注入口
１２ｂ 上部貯水スペース
１２ｃ 下部貯水スペース
１３ バイブレータ
２１ 内側タンク
２２ 内側タンク
２３ 内側タンク
２４ 内側タンク
２５ 内側タンク
２６ 内側タンク
３１ ＮＧＨ分解装置
３２ ガスエンジン
３３ 配水管
３４ 船内設備
１００ 船舶
１０１ ＮＧＨコンテナ車
１０１ａ コンテナ
１０２ バケットコンベア
１０２ａ バケットコンベアの先端部
１０３ ＮＧＨ供給用配管
１０３ａ ＮＧＨ供給配管の一端
１０３ｂ ＮＧＨ供給配管の他端

Claims (5)

1. ＮＧＨペレットを貯蔵するための内側タンクと、前記内側タンクを収容する外側タンクとを備え、前記内側タンクの底面が下りの傾斜面を有することを特徴とするＮＧＨタンク。
2. 前記内側タンクの上面が上りの傾斜面を有することを特徴とする請求項１に記載のＮＧＨタンク。
3. 前記内側タンクは、錐体を上下に組み合わせた形状を有していることを特徴とする請求項２に記載のＮＧＨタンク。
4. 前記内側タンクを振動させるバイブレータをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＮＧＨタンク。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＮＧＨタンクと、前記ＮＧＨタンク内のＮＧＨペレットを分解して燃料ガスと水を生成するＮＧＨ分解装置と、前記ＮＧＨ分解装置によって得られた水を前記ＮＧＨタンクの前記外側タンク内に送り込む配水管とを備えることを特徴とする船舶。

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