JP2014163400A - タンク内圧抑制装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タンクで発生するボイルオフガスを利用する装置をより容易に作製する。
【解決手段】圧縮空気を用いて、ＬＮＧタンク１の内部で発生したボイルオフガスを燃焼させることにより加圧排ガスを生成するガス燃焼器３１と、空気圧縮用ガスタービン３４により加圧排ガスの膨張過程で生成される動力を用いて空気を圧縮することにより圧縮空気を生成する圧縮機３６と、空気圧縮用ガスタービン３４と異なる動力回収ガスタービン３５により加圧排ガスを用いて生成される回収動力を利用する負荷３７とを備えている。このようなタンク内圧抑制装置は、空気圧縮用ガスタービン３４により生成される動力を負荷３７が利用する他のタンク内圧抑制装置１０に比較して、より容易に構成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、タンク内圧抑制装置に関し、特に、ＬＮＧを貯留するタンクの内圧の上昇を抑制するタンク内圧抑制装置に関する。

ＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ：液化天然ガス）を貯留するＬＮＧタンクが知られている。ＬＮＧタンクは、ＬＮＧタンクの内部でボイルオフガスが発生することにより内圧が上昇する。その内圧がＬＮＧタンクの許容圧力を越えないようにボイルオフガスを抜き出して処理する必要がある。

特許第４８５９９８０号公報には、ＬＮＧタンクで発生するボイルオフガスを利用するＬＮＧ冷熱利用ガスタービンが開示されている。このようなＬＮＧ冷熱利用ガスタービンは、ＬＮＧタンクからボイルオフガスの一部を抜き出すことにより、内圧を減圧させ、ＬＮＧタンクの健全性を維持することができる。

特許第４８５９９８０号公報

ＬＮＧタンクで発生するボイルオフガスは、空気冷却式焼却炉で燃焼廃棄するか、船舶のボイラへ燃料として供給し余剰となった蒸気を海水で冷却凝縮させて廃棄することが多く、有効に利用することが望まれている。一方、ボイルオフガスを利用する装置は、船舶で利用するためには、より簡易な構成であることが望まれている。

本発明の課題は、タンクで発生するボイルオフガスを有効に利用し、かつ、より容易に構成されるタンク内圧抑制装置を提供することにある。

本発明によるタンク内圧抑制装置は、ガス燃焼器と複数のガスタービンと圧縮機と負荷とを備えている。ガス燃焼器は、圧縮空気を用いて、タンクの内部で発生したボイルオフガスを燃焼させることにより加圧排ガスを生成する。複数のガスタービンは、その加圧排ガスを用いて複数の動力をそれぞれ生成する。圧縮機は、その複数のガスタービンのうちの空気圧縮用ガスタービンにより生成される動力を用いて空気を圧縮することによりその圧縮空気を生成する。負荷は、その複数のガスタービンのうちのその空気圧縮用ガスタービンと異なる動力回収ガスタービンにより生成される回収動力を利用する。

このようなタンク内圧抑制装置は、船内にて必要な回転駆動動力を供給することに有効に利用される。すなわち、ボイルオフガスをガス燃焼器にて圧縮空気で燃焼させることにより生成する加圧排ガス流量が、その圧縮空気を生成する空気圧縮用ガスタービンが必要とする加圧排ガス流量より多いときに、本装置が成立し、それ以上の余剰となった加圧排ガス流量を空気圧縮用ガスタービンと別個の動力回収ガスタービンにより生成される回収動力とし、他負荷へ有効に利用することができる。このようなタンク内圧抑制装置は、回収動力を空気圧縮以外の用途としての他の負荷が利用することができる。これにより、ガス燃焼器にて必要な圧縮空気を他の駆動源を用いた空気圧縮用ガスタービンにより生成されるよう構成した他のタンク内圧抑制装置に比較して、他の駆動源が不要になるので、より簡易な構成にすることができる。

そのガス燃焼器は、その複数のガスタービンに対応する複数のガス燃焼器要素を備えている。このとき、その複数のガスタービンのうちの任意のガスタービンは、その複数のガス燃焼器要素のうちのその任意のガスタービンに対応する対応ガス燃焼器要素により生成される加圧排ガスを用いて動力を生成する。

このようなタンク内圧抑制装置は、ボイルオフガスが複数のガス燃焼器要素にそれぞれ供給量を変化させて供給することにより、複数のガスタービンがそれぞれ生成する複数の動力を変化させることができる。その複数の動力を用いる負荷をより適するよう変化させることができるので、より簡易な構成にすることができる。

本発明によるタンク内圧抑制装置は、高圧冷媒ガスを用いた冷凍サイクルでＬＮＧを冷却することにより生成された低温ＬＮＧをそのタンクに供給する冷凍機をさらに備えている。このとき、その負荷は、その余剰動力を用いて低圧冷媒ガスを圧縮することによりその高圧冷媒ガスを生成する。

このようなタンク内圧抑制装置は、高圧冷媒ガスを生成するための動力が動力回収ガスタービンで回収された余剰動力を用いることにより、高圧冷媒ガスを生成するための動力が電力を用いた電動モータなどで生成される他の装置に比較して、電力エネルギーの消費量を低減することができる。

その冷凍機は、その高圧冷媒ガスを冷却することにより低温高圧冷媒ガスを生成する第１熱交換器と、その低温高圧冷媒ガスを断熱膨張させることにより低温低圧冷媒ガスを生成する膨張タービンと、その低温低圧冷媒ガスを用いて、タンクに貯留されるＬＮＧを冷却することにより低温ＬＮＧを生成する第２熱交換器とを備えている。このとき、その第１熱交換器と第２熱交換器とは、さらに、その低温低圧冷媒ガスを加熱することによりその低圧冷媒ガスを生成する。

このような冷凍機は、ＬＮＧの冷却に利用された後の低温低圧冷媒ガスを用いて断熱膨張する直前の高圧冷媒ガスを予冷することにより、低温低圧冷媒ガスを利用しないで冷却する他の冷凍機に比較して、冷熱源を有効に利用できるので、低温低圧冷媒ガスをより適切に生成することができ、ＬＮＧをより高効率に冷却し、ボイルオフガスの発生を抑制することができる。

その冷凍機は、そのボイルオフガスを液化することにより液化ボイルオフガスを生成するコンデンサをさらに備えている。このとき、その第２熱交換器は、さらに、その液化ボイルオフガスを冷却することにより生成された低温液化ボイルオフガスをそのタンクに供給する。そのコンデンサは、さらに、その低温低圧冷媒ガスを加熱する。

このようなタンク内圧抑制装置は、冷凍機がボイルオフガスを液化することにより、ボイルオフガスの発生を抑制し、タンクの内圧を適切に減圧させることができる。

本発明によるタンク内圧抑制装置は、蓄冷熱システムをさらに備えている。このとき、その第２熱交換器は、さらに、低温冷媒ガスを冷却することにより生成された液化冷媒ガスをその蓄冷熱システムに貯留し、その液化冷媒ガスをさらに用いてそのＬＮＧを冷却する。

このようなタンク内圧抑制装置は、冷凍機が液化冷媒ガスを生成したり、冷凍機がその液化冷媒ガスを用いてＬＮＧを冷却したりすることにより、冷凍機の負荷が変動するときでも、ＬＮＧを適切に冷却することができる。

本発明によるタンク内圧抑制装置は、高温冷媒ガスを用いて、そのＬＮＧを加熱することにより高温ＬＮＧを生成するＬＮＧ加熱装置をさらに備えている。このとき、その冷凍機は、さらに、その低温冷媒ガスを加熱することによりその高温冷媒ガスを生成する。そのＬＮＧ加熱装置は、さらに、その高温冷媒ガスを冷却することによりその低温冷媒ガスを生成する。

このようなタンク内圧抑制装置は、ＬＮＧ加熱装置により生成された低温冷媒ガスの冷熱を用いてＬＮＧを冷却することにより、冷凍機の負荷を低減することができる。

本発明による船舶は、請求項７に記載されるタンク内圧抑制装置と、その高温ＬＮＧを用いて推進用動力を生成するエンジンと、その推進用動力を用いて船舶本体を推進させる推進装置とを備えている。

このような船舶は、そのタンク内圧抑制装置がボイルオフガスにより冷凍機を駆動させるので、より簡易な構成で、より船内動力を省エネルギーとすることができる。

本発明によるタンク内圧抑制方法は、圧縮空気を用いてボイルオフガスを燃焼させることにより加圧排ガスを生成すること、複数のガスタービンのうちの空気圧縮用ガスタービンによりその加圧排ガスを用いて生成される動力を用いて空気を圧縮することによりその圧縮空気を生成すること、その複数のガスタービンのうちのその空気圧縮用ガスタービンと異なる動力回収ガスタービンによりその加圧排ガスを用いて生成される回収動力を用いて負荷を動作させることとを備えている。

このようなタンク内圧抑制方法を実行するタンク内圧抑制装置は、空気圧縮用ガスタービンと別個の動力回収ガスタービンが加圧排ガスを利用することにより、空気圧縮用ガスタービンにより生成される動力を空気の圧縮以外に利用する他のタンク内圧抑制装置に比較して、発生するボイルオフガスをより有効に利用でき、より簡易な構成とすることができる。

本発明によるタンク内圧抑制装置は、ＬＮＧを貯留するタンクの内部で発生したボイルオフガスを冷却することによりボイルオフガスを液化し、その液化ボイルオフガスをそのタンクに供給する冷凍機と、高温冷媒ガスを用いて、そのＬＮＧを加熱することにより高温ＬＮＧを生成するＬＮＧ加熱装置とを備えている。このとき、その冷凍機は、さらに、低温冷媒ガスを加熱されて高温冷媒ガスとなる。そのＬＮＧ加熱装置は、再び、高温冷媒ガスを冷却することにより低温冷媒ガスとする。

このようなタンク内圧抑制装置は、ＬＮＧ加熱装置により冷却された低温冷媒ガスの冷熱を用いてＬＮＧを冷却することにより、冷凍機の負荷を低減することができる。

本発明によるタンク内圧抑制装置は、タンクで発生するボイルオフガスを有効に利用することができ、より容易に構成されることができる。

タンク内圧抑制装置を備える船舶を示すブロック図である。 他のガス燃焼システムを示すブロック図である。

図面を参照して、タンク内圧抑制装置の実施の形態が以下に記載される。そのタンク内圧抑制装置１０は、図１に示されており、船舶に利用されている。船舶は、タンク内圧抑制装置１０の他に、ＬＮＧタンク１とエンジン２と推進装置３とを備え、図示されていない船舶本体を備えている。船舶本体には、タンク内圧抑制装置１０とＬＮＧタンク１とエンジン２と推進装置３とが設置されている。

ＬＮＧタンク１は、ＬＮＧを貯留している。ＬＮＧタンク１は、内圧が所定の許容内圧より高くならないように、内圧を減圧させ、ＬＮＧタンクの健全性を維持するようにする必要がある。ＬＮＧタンク１は、ＬＮＧをタンク内圧抑制装置１０に所定量を保有し、ＬＮＧは沸点が約−１６０℃と低いためにＬＮＧタンク内で蒸発する。これにより生成されるボイルオフガスをタンク内圧抑制装置１０へと、所定流量で供給する。ボイルオフガスは後述する各熱交換器で熱交換された後に、後述する燃焼システム８のガス燃焼器３１へと供給される。
一方、ＬＮＧは後述する昇圧ポンプ１１で高圧とし、液体状態のまま後述する熱交換器１６により昇温して、高温ＬＮＧとなる。エンジン２は、タンク内圧抑制装置１０から供給された高温ＬＮＧを燃焼することにより動力を生成する。推進装置３は、エンジン２により生成された動力を用いて、船舶本体を推進させる推進力を生成する。

タンク内圧抑制装置１０は、ＬＮＧ加熱装置５と蓄冷熱システム６と冷凍機７と燃焼システム８とを備え、図示されていない制御装置を備えている。ＬＮＧ加熱装置５は、昇圧ポンプ１１と加熱装置１２と冷媒ガス供給装置１４とサーキュレータ１５と熱交換器１６とを備えている。昇圧ポンプ１１は、ＬＮＧタンク１からタンク内圧抑制装置１０に供給されるＬＮＧを昇圧することにより、ＬＮＧを熱交換器１６に供給する。冷凍機７は窒素冷媒を用いた冷凍サイクルで構成され、ＬＮＧ加熱装置５と冷凍機７で窒素を循環させる系統である第１窒素ガスと、冷凍機７と燃焼システム８で窒素を循環させる系統である第２窒素ガスとがある。第１窒素ガスと第２窒素ガスは、蓄冷熱システム６を介して結合されている。加熱装置１２は、海水等を用いて、冷凍機７から供給される高温第１窒素ガスを加熱する。冷媒ガス供給装置１４は、冷凍機７から供給される高温第１窒素ガスの量が所定の量より不足しているときに、加熱装置１２により加熱された高温第１窒素ガスに窒素ガスを混合する。サーキュレータ１５は、加熱装置１２により加熱された高温第１窒素ガスを昇圧することにより、高温第１窒素ガスを熱交換器１６に供給する。

熱交換器１６は、サーキュレータ１５から供給された高温第１窒素ガスの熱を昇圧ポンプ１１から供給されたＬＮＧに伝熱させる。すなわち、熱交換器１６は、サーキュレータ１５から供給された高温第１窒素ガスをＬＮＧにより冷却することにより低温第１窒素ガスを生成し、昇圧ポンプ１１から供給されたＬＮＧを加熱することにより高温ＬＮＧを生成する。ＬＮＧ加熱装置５は、熱交換器１６により生成された低温第１窒素ガスを冷凍機７に供給する。タンク内圧抑制装置１０は、熱交換器１６により生成された高温ＬＮＧをエンジン２に供給する。

蓄冷熱システム６は、バルブ１７と液体窒素タンク１８とバルブ１９とを備えている。バルブ１７は、冷凍機７により生成された液体窒素を液体窒素タンク１８に供給し、制御装置に制御されることにより、体窒素が液体窒素タンク１８に供給される流量を変動させる。液体窒素タンク１８は、バルブ１７から供給された液体窒素を貯留する。バルブ１９は、液体窒素タンク１８に貯留された液体窒素を冷凍機７に供給し、制御装置に制御されることにより、液体窒素が冷凍機７に供給される流量を変動させる。

冷凍機７は、冷却装置２１と第１予冷装置２２と第２予冷装置２３と膨張タービン２４と熱交換器２５とコンデンサ２６とブロア２７と気液分離装置２８とを備えている。

冷却装置２１は、海水等を用いて、燃焼システム８から冷凍機７に供給される高圧第２窒素ガスを冷却する。第１予冷装置２２は、冷却装置２１により冷却された高圧第２窒素ガスの熱を、第２予冷装置２３により加熱された低温低圧第２窒素ガスと低温ボイルオフガスとに伝熱する。すなわち、第１予冷装置２２は、冷却装置２１により冷却された高圧第２窒素ガスをさらに冷却し、第２予冷装置２３により加熱された低温低圧第２窒素ガスとボイルオフガスと加熱する。第２予冷装置２３は、第１予冷装置２２により冷却された高圧第２窒素ガスの熱を、コンデンサ２６により加熱された低温第２窒素ガスと低温低圧第２窒素ガスと気液分離装置２８により生成された低温ボイルオフガスとに伝熱する。すなわち、第２予冷装置２３は、第１予冷装置２２により冷却された高圧第２窒素ガスを冷却し、コンデンサ２６により加熱された低温第２窒素ガスと低温低圧第２窒素ガスとを加熱し、気液分離装置２８により生成された低温ボイルオフガスを加熱する。このとき、冷凍機７は、気液分離装置２８により生成される低温ボイルオフガスが第１予冷装置２２と第２予冷装置２３により加熱することにより生成された燃焼用ボイルオフガスを燃焼システム８に供給する。

膨張タービン２４は、燃焼システム８から供給される高圧第２窒素ガスが冷却装置２１と第１予冷装置２２と第２予冷装置２３とにより冷却された低温高圧第２窒素ガスを断熱膨張させることにより、低温低圧第２窒素ガスを生成し、回転動力を生成する。

熱交換器２５は、気液分離装置２８により生成される液化ボイルオフガスの熱とＬＮＧタンク１から供給されるＬＮＧの熱とＬＮＧ加熱装置５から供給される低温第１窒素ガスの凝縮熱とを、膨張タービン２４により生成される低温低圧第２窒素ガスと蓄冷熱システム６により貯留される液体窒素とに伝熱する。すなわち、熱交換器２５は、ＬＮＧタンク１から供給されるＬＮＧを冷却することにより低温ＬＮＧを生成し、気液分離装置２８により生成される液化ボイルオフガスを冷却することにより低温液化ボイルオフガスを生成する。熱交換器２５は、さらに、ＬＮＧ加熱装置５から供給される低温第１窒素ガスを冷却することにより液体窒素を生成する。熱交換器２５は、さらに、膨張タービン２４により生成される低温低圧第２窒素ガスに蓄冷熱システム６から供給される液体窒素を混合し、低温低圧第２窒素ガスを加熱する。このとき、冷凍機７は、低温ＬＮＧと低温液化ボイルオフガスとをＬＮＧタンク１に供給し、液体窒素を蓄冷熱システム６に供給する。

コンデンサ２６は、ＬＮＧタンク１から冷凍機７に供給されるボイルオフガスの凝縮熱を、ＬＮＧ加熱装置５から供給される低温第１窒素ガスと熱交換器２５から供給される第２窒素ガスとに伝熱させる。すなわち、コンデンサ２６は、ＬＮＧタンク１から冷凍機７に供給されるボイルオフガスが液化するようにボイルオフガスを冷却する。コンデンサ２６は、さらに、ＬＮＧ加熱装置５から供給される低温第１窒素ガスを加熱し、熱交換器２５により加熱された低温低圧窒素ガスをさらに加熱する。このとき、冷凍機７は、ＬＮＧ加熱装置５から供給される低温第１窒素ガスが第２予冷装置２３とコンデンサ２６とにより加熱されることにより生成された高温第１窒素ガスをＬＮＧ加熱装置５に供給する。

すなわち、第１予冷装置２２と第２予冷装置２３とは、熱交換器２５とコンデンサ２６とにより利用された低温低圧第２窒素ガスを加熱することにより低圧第１窒素ガスを生成する。ブロア２７は、膨張タービン２４により生成される回転動力を用いて、低圧第２窒素ガスを昇圧する。このとき、冷凍機７は、昇圧された低圧第２窒素ガスを燃焼システム８に供給する。

気液分離装置２８は、コンデンサ２６により冷却されたボイルオフガスを気液分離することにより、液体である液化ボイルオフガスと気体である低温ボイルオフガスとを生成する。

燃焼システム８は、ガス燃焼器３１と第１流量調整バルブ３２と第２流量調整バルブ３３と空気圧縮用ガスタービン３４と冷媒ガス圧縮用ガスタービン３５と空気圧縮機３６と冷媒ガス圧縮機３７とを備えている。ガス燃焼器３１は、空気圧縮機３６により生成された圧縮空気を用いて、冷凍機７から供給される燃焼用ボイルオフガスを燃焼させ、高温高圧の加圧排ガスを生成する。

第１流量調整バルブ３２は、ガス燃焼器３１により生成された加圧排ガスを空気圧縮用ガスタービン３４に供給し、制御装置に制御されることにより、加圧排ガスが空気圧縮用ガスタービン３４に供給される流量を変動させる。第２流量調整バルブ３３は、ガス燃焼器３１により生成された加圧排ガスを冷媒ガス圧縮用ガスタービン３５に供給し、制御装置に制御されることにより、加圧排ガスが冷媒ガス圧縮用ガスタービン３５に供給される流量を変動させる。

空気圧縮用ガスタービン３４は、第１流量調整バルブ３２から供給される加圧排ガスの運動エネルギーを用いて回転動力を生成する。冷媒ガス圧縮用ガスタービン３５は、第２流量調整バルブ３３から供給される加圧排ガスの運動エネルギーを用いて回転動力を生成する。

空気圧縮機３６は、空気圧縮用ガスタービン３４により生成された回転動力を用いて空気を圧縮することにより、圧縮空気を生成する。冷媒ガス圧縮機３７は、冷媒ガス圧縮用ガスタービン３５により生成された回転動力を用いて、冷凍機７により生成された低圧第２窒素ガスを圧縮することにより、高圧第２窒素ガスを生成する。

冷媒ガス圧縮機３７の回転動力を作動させるものとして、冷媒ガス圧縮機３７は、空気圧縮用ガスタービン３４により生成された回転動力を用いるときに、空気圧縮用ガスタービン３４と空気圧縮機３６と冷媒ガス圧縮機３７とが直線上に一列に配置される必要があり、または、回転動力の回転軸の向きを変える装置を備える必要がある。
一方、タンク内圧抑制装置１０は、空気圧縮用ガスタービン３４と別個の冷媒ガス圧縮用ガスタービン３５により生成される回転動力を冷媒ガス圧縮機３７が利用する。すなわち、ガス燃焼器３１により生成された加圧排ガスを空気圧縮用ガスタービン３４と別個の冷媒ガス圧縮用ガスタービン３５に分けて供給することにより、空気圧縮用ガスタービン３４と空気圧縮機３６と冷媒ガス圧縮機３７とが直線上に一列に配置される必要がなく、または、回転動力の回転軸の向きを変える装置を備える必要がなく、より容易に作製されることができる。このため、タンク内圧抑制装置１０は、より容易に船舶本体に設置されることができる。

制御装置は、コンピュータであり、バルブ１７とバルブ１９と第１流量調整バルブ３２と第２流量調整バルブ３３とに情報伝達可能に電気的に接続されている。

制御装置は、冷凍機７の負荷が所定の負荷より小さいときに、冷凍機７により生成された液体窒素が液体窒素タンク１８に供給されるように、バルブ１７を制御し、液体窒素タンク１８に貯留されている液体窒素が冷凍機７に供給されないように、バルブ１９を制御する。制御装置は、さらに、冷凍機７の負荷がその所定の負荷より大きいときに、冷凍機７により生成された液体窒素が液体窒素タンク１８に供給されないように、バルブ１７を制御し、液体窒素タンク１８に貯留されている液体窒素が冷凍機７に供給されるように、バルブ１９を制御する。

制御装置は、さらに、ガス燃焼器３１に供給する空気量を所定流量維持するためには、空気圧縮用ガスタービン３４により生成される回転動力が変動しないように、すなわち、回転動力が所定の動力に等しくなるように、第１流量調整バルブ３２を制御する。制御装置は、さらに、冷媒ガス圧縮用ガスタービン３５により生成される回転動力が変動しないように、すなわち、回転動力が所定の動力に等しくなるように、第２流量調整バルブ３３を制御する。

タンク内圧抑制方法の実施の形態は、タンク内圧抑制装置１０により実行され、冷凍ループの動作と蓄冷熱ループの動作とボイルオフガス系統の動作とを備えている。

その冷凍ループは、冷媒ガス圧縮機３７と冷却装置２１と第１予冷装置２２と第２予冷装置２３と膨張タービン２４と熱交換器２５とコンデンサ２６とブロア２７とから形成される冷媒回路に第２窒素ガスを循環させる。すなわち、冷媒ガス圧縮機３７は、冷凍機７により生成される低圧第２窒素ガスを圧縮することにより高圧第２窒素ガスを生成する。冷却装置２１と第１予冷装置２２と第２予冷装置２３とは、高圧第２窒素ガスを予冷することにより低温高圧第２窒素ガスを生成する。膨張タービン２４は、低温高圧第２窒素ガスを断熱膨張させることにより低温低圧第２窒素ガスを生成する。

熱交換器２５は、気液分離装置２８により生成される液化ボイルオフガスとＬＮＧタンク１から供給されるＬＮＧとに低温高圧第２窒素ガスの冷熱を伝熱することにより、液化ボイルオフガスとＬＮＧとを冷却する。このとき、タンク内圧抑制装置１０は、液化ボイルオフガスが冷却されることにより生成された低温液化ボイルオフガスとＬＮＧが冷却されることにより生成された低温ＬＮＧとをＬＮＧタンク１に供給する。

コンデンサ２６は、熱交換器２５から供給される低温低圧第２窒素ガスの冷熱をＬＮＧタンク１から冷凍機７に供給されるボイルオフガスに伝熱することにより、ボイルオフガスを冷却する。第１予冷装置２２と第２予冷装置２３とは、熱交換器２５とコンデンサ２６とにより利用された低温低圧第２窒素ガスを加熱することにより低圧窒素ガスを生成する。冷凍機７は、低圧第２窒素ガスを冷媒ガス圧縮機３７に供給する。

このような冷凍ループによれば、冷凍機７は、高圧第２窒素ガスが予冷された低温高圧第２窒素ガスを断熱膨張させることにより、低温低圧第２窒素ガスをより適切に生成することができ、ＬＮＧと液化ボイルオフガスとをより適切に冷却することができる。冷凍機７は、さらに、高圧第２窒素ガスを予冷することに低温低圧第２窒素ガスの冷熱を利用することにより、消費エネルギーをより低減することができる。

このような冷凍ループによれば、さらに、タンク内圧抑制装置１０は、低温ＬＮＧと低温液化ボイルオフガスとをＬＮＧタンク１に供給することにより、ＬＮＧタンク１に貯留されているＬＮＧをより適切に冷却することができ、ＬＮＧタンク１の内圧の上昇をより適切に抑制することができる。

その蓄冷熱ループは、冷凍機７と加熱装置１２とサーキュレータ１５と熱交換器１６とから形成される冷媒回路に窒素ガスを循環させる。すなわち、このとき、冷凍機７のコンデンサ２６は、加熱装置１２から供給される低温第１窒素ガスの冷熱を、ＬＮＧタンク１から冷凍機７に供給されるボイルオフガスに伝熱することにより、ボイルオフガスを冷却する。冷凍機７の第２予冷装置２３は、第１予冷装置２２により冷却された高圧第２窒素ガスに低温窒素ガスの冷熱を伝熱することにより、高圧第２窒素ガスをさらに冷却する。冷凍機７は、低温第２窒素ガスがコンデンサ２６と第１予冷装置２２とにより加熱されることにより生成された高温第１窒素ガスを加熱装置１２に供給する。

加熱装置１２は、高温第１窒素ガスを加熱する。サーキュレータ１５は、高温窒第１素ガスを熱交換器１６に供給する。熱交換器１６は、ＬＮＧタンク１から供給されるＬＮＧに高温第１窒素ガスの熱を伝熱することにより、高温第１窒素ガスを冷却し、ＬＮＧを加熱する。ＬＮＧ加熱装置５は、ＬＮＧが加熱されることにより生成された高温ＬＮＧをエンジン２に供給し、高温第１窒素ガスが冷却されることにより生成された低温第１窒素ガスを冷凍機７に供給する。

このとき、エンジン２は、加熱された高温ＬＮＧを燃焼することにより動力を生成する。推進装置３は、その動力を用いて、船舶本体を推進させる推進力を生成する。船舶本体は、その推進力により推進する。

さらに、冷凍機７の熱交換器２５は、ＬＮＧ加熱装置５から供給された低温第１窒素ガスを冷却することにより液体窒素を生成する。制御装置は、冷凍機７の負荷が所定の負荷より小さいときに、バルブ１７を制御することにより、冷凍機７により生成された液体窒素を液体窒素タンク１８に供給し、バルブ１９を制御することにより、液体窒素タンク１８に貯留されている液体窒素を冷凍機７に供給することを停止する。制御装置は、さらに、冷凍機７の負荷がその所定の負荷より大きいときに、冷凍機７の負荷が所定の負荷より小さいときに、バルブ１７を制御することにより、冷凍機７により生成された液体窒素を液体窒素タンク１８に供給することを停止し、バルブ１９を制御することにより、液体窒素タンク１８に貯留されている液体窒素を冷凍機７に供給する。

冷凍機７の熱交換器２５は、蓄冷熱システム８から液体窒素が冷凍機７に供給されているときに、気液分離装置２８により生成される液化ボイルオフガスとＬＮＧタンク１から供給されるＬＮＧとに液体窒素の冷熱をさらに伝熱することにより、ＬＮＧと液化ボイルオフガスとを冷却する。冷凍機７は、ＬＮＧが冷却されることにより生成される低温ＬＮＧと液化ボイルオフガスが冷却されることにより生成される低温液化ボイルオフガスとをＬＮＧタンク１に供給する。

このような蓄冷熱ループによれば、冷凍機７は、ＬＮＧ加熱装置５から供給された低温第１窒素ガスの冷熱を利用することにより、冷却の負荷を低減することができ、ＬＮＧと液化ボイルオフガスとをより適切に冷却することができる。冷凍機７は、ＬＮＧ加熱装置５から供給された低温第１窒素ガスの冷熱を利用することにより、さらに、外部から供給されるエネルギーを消費する消費量を低減することができる。タンク内圧抑制装置１０は、冷凍機７が消費するエネルギーの消費量を低減することにより、外部から供給されるエネルギーを消費する消費量を低減することができる。

さらに、冷凍機７は、蓄冷熱システム６により貯留される液体窒素を利用することにより、冷凍機７の負荷が変動する場合でも、ＬＮＧを安定して冷却することができ、ボイルオフガスを安定して液化し冷却することができる。タンク内圧抑制装置１０は、冷凍機７がＬＮＧとボイルオフガスとを安定して冷却することにより、ＬＮＧタンク１の内圧の上昇をより安定して抑制することができる。

そのボイルオフガス系統は、コンデンサ２６と気液分離装置２８と第２予冷装置２３と第１予冷装置２２とから形成されている。コンデンサ２６は、ＬＮＧタンク１から供給されるボイルオフガスを冷却することにより低温ボイルオフガスを生成する。気液分離装置２８は、低温ボイルオフガスを気液分離することにより、液体である液化ボイルオフガスと気体である低温ボイルオフガスとを生成する。第２予冷装置２３と第１予冷装置２２とは、低温ボイルオフガスを加熱することにより燃焼用ボイルオフガスを生成する。冷凍機７は、燃焼用ボイルオフガスを燃焼システム８に供給する。

燃焼システム８のガス燃焼器３１は、空気圧縮機３６により生成された圧縮空気を用いて、冷凍機７から供給される燃焼用ボイルオフガスを燃焼させ、高温高圧の加圧排ガスを生成する。

制御装置は、第１流量調整バルブ３２を制御することにより、空気圧縮用ガスタービン３４により生成される回転動力が一定になるように、加圧排ガスを所定の流量で空気圧縮用ガスタービン３４に供給する。制御装置は、さらに、第２流量調整バルブ３３を制御することにより、冷媒ガス圧縮用ガスタービン３５により生成される回転動力が一定になるように、加圧排ガスを所定の流量で冷媒ガス圧縮用ガスタービン３５に供給する。

空気圧縮用ガスタービン３４は、第１流量調整バルブ３２から供給される加圧排ガスの運動エネルギーを用いて回転動力を生成する。空気圧縮機３６は、空気圧縮用ガスタービン３４により生成された回転動力を用いて空気を圧縮することにより、圧縮空気を生成する。

冷媒ガス圧縮用ガスタービン３５は、第２流量調整バルブ３３から供給される加圧排ガスの運動エネルギーを用いて回転動力を生成する。冷媒ガス圧縮機３７は、冷媒ガス圧縮用ガスタービン３５により生成された回転動力を用いて、冷凍機７により生成された低圧第２窒素ガスを圧縮することにより、高圧第２窒素ガスを生成する。

このようなボイルオフガス系統によれば、タンク内圧抑制装置１０は、ＬＮＧタンク１で発生するボイルオフガスをＬＮＧタンク１から抜き出すことにより、ＬＮＧタンク１の内圧の上昇を適切に抑制することができる。
また、ボイルオフガスをガス燃焼器３１で燃焼させた加圧排ガスを利用して動力回収することで、冷凍機７を稼働させて、ＬＮＧとボイルオフガスとを安定して冷却することにより、ＬＮＧタンク１の内圧の上昇をより安定して抑制することができる。

なお、タンク内圧抑制装置１０は、船舶と異なる他の用途に利用されることもできる。たとえば、タンク内圧抑制装置１０は、その用途としては、単体のＬＮＧタンク１、海洋上で貯蔵された液化天然ガスをタンカーに積み出す浮体式液化天然ガス生産貯蔵積出設備が例示される。このような用途に利用されるタンク内圧抑制装置も、既述の実施の形態におけるタンク内圧抑制装置１０と同様にして、ＬＮＧタンク１の内圧の上昇をより適切に抑制することができる。

冷凍機７は、ＬＮＧ加熱装置５により冷却された低温第１窒素ガスを用いないで、ＬＮＧとボイルオフガスとを冷却することができる。このため、ＬＮＧ加熱装置５は、ＬＮＧを加熱する必要がないときに、たとえば、タンク内圧抑制装置１０が船舶に利用されないときに、ＬＮＧを加熱しないで窒素ガスを冷凍機７に供給する窒素ガス供給装置に置換されることができる。このとき、冷凍機７の熱交換器２５は、その窒素ガス供給装置から供給される窒素ガスを液化することにより液体窒素を生成する。このようなタンク内圧抑制装置も、既述の実施の形態におけるタンク内圧抑制装置１０と同様にして、ＬＮＧタンク１の内圧の上昇をより安定して抑制することができる。しかしながら、既述の実施の形態におけるタンク内圧抑制装置１０は、ＬＮＧ加熱装置５により冷却された低温窒素ガスを用いてＬＮＧとボイルオフガスとを冷却することにより、そのタンク内圧抑制装置に比較して、冷凍機７の負荷を低減することができる。

さらに、タンク内圧抑制装置１０は、ＬＮＧとボイルオフガスとを十分に冷却することができるときに、蓄冷熱システム６を省略することができる。蓄冷熱システム６が省略されたタンク内圧抑制装置も、既述の実施の形態におけるタンク内圧抑制装置１０と同様にして、ＬＮＧタンク１の内圧の上昇をより適切に抑制することができる。

冷凍機７は、低温低圧冷媒ガスを利用しないで、断熱膨張する直前の高圧窒素ガスを予冷する他の冷凍機に置換されることもできる。その冷凍機は、たとえば、大気の冷熱を用いて高圧窒素ガスを予冷する。このような冷凍機を備えたタンク内圧抑制装置も、既述の実施の形態におけるタンク内圧抑制装置１０と同様にして、ＬＮＧタンク１の内圧の上昇を適切に抑制することができる。冷凍機７は、さらに、コンデンサ２６を省略することもできる。コンデンサ２６が省略された冷凍機は、冷凍機７と同様にしてＬＮＧを冷却することができ、ＬＮＧタンク１の内圧の上昇を適切に抑制することができる。

タンク内圧抑制装置の実施の他の形態は、既述の実施の形態における燃焼システム８が他の燃焼システムに置換されている。その燃焼システム５０は、図２に示されるように、複数の流量調整バルブ５１−１〜５１−ｎ（ｎ＝２，３，４，…）と複数のガス燃焼器５２−１〜５２−ｎと複数のガスタービン５３−１〜５３−ｎと空気圧縮機５４と冷媒ガス圧縮機５５とを備えている。

複数の流量調整バルブ５１−１〜５１−ｎは、複数のガス燃焼器５２−１〜５２−ｎに対応している。複数の流量調整バルブ５１−１〜５１−ｎのうちの任意の流量調整バルブ５１−ｉ（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）は、冷凍機７により生成された燃焼用ボイルオフガスを複数のガス燃焼器５２−１〜５２−ｎのうちの流量調整バルブ５１−ｉに対応するガス燃焼器５２−ｉに供給する。流量調整バルブ５１−ｉは、さらに、制御装置に制御されることにより、燃焼用ボイルオフガスがガス燃焼器５２−ｉに供給される流量を変動させる。

複数のガス燃焼器５２−１〜５２−ｎのうちの任意のガス燃焼器５２−ｉは、空気圧縮機５４から供給される圧縮空気を用いて、流量調整バルブ５１−ｉから供給される燃焼用ボイルオフガスを燃焼させることにより、高温高圧の加圧排ガスを生成する。

複数のガスタービン５３−１〜５３−ｎは、複数のガス燃焼器５２−１〜５２−ｎに対応している。複数のガスタービン５３−１〜５３−ｎのうちの任意のガスタービン５３−ｉは、複数のガス燃焼器５２−１〜５２−ｎのうちのガスタービン５３−ｉに対応するガス燃焼器５２−ｉにより生成された加圧排ガスの運動エネルギーを用いて回転動力を生成する。

空気圧縮機５４は、複数のガスタービン５３−１〜５３−ｎのうちの空気圧縮用ガスタービン５３−１により生成された回転動力を用いて空気を圧縮することにより圧縮空気を生成する。空気圧縮機５４は、生成された圧縮空気を複数のガス燃焼器５２−１〜５２−ｎに供給する。

冷媒ガス圧縮機５５は、複数のガスタービン５３−１〜５３−ｎのうちの冷媒ガス圧縮用ガスタービン５３−２により生成された回転動力を用いて、冷凍機７により生成された低圧窒素ガスを圧縮することにより高圧窒素ガスを生成する。冷媒ガス圧縮機５５は、生成された高圧窒素ガスを冷凍機７に供給する。

このとき、制御装置は、空気圧縮用ガスタービン５３−ｉにより生成される回転動力が変動しないように、すなわち、回転動力が所定の動力に等しくなるように、流量調整バルブ５１−ｉを制御する。

燃焼システム５０を備えたタンク内圧抑制装置は、既述の実施の形態におけるタンク内圧抑制装置１０と同様にして、冷凍機７により生成された燃焼用ボイルオフガスから生成される余剰のエネルギーを有効に利用することができ、容易に作製されることができる。このようなタンク内圧抑制装置は、さらに、冷凍機７により生成された燃焼用ボイルオフガスが複数のガス燃焼器５２−１〜５２−ｎにそれぞれ供給される流量を変動させることにより、既述の実施の形態におけるタンク内圧抑制装置１０に比較して、複数のガスタービン５３−１〜５３−ｎによりそれぞれ生成される複数の回転動力をより容易に変動させることができる。したがい、複数の回転動力を、他機器を駆動する他負荷に有効に活用できる。

なお、冷凍機７は、ＬＮＧとボイルオフガスとを冷却しないで、ＬＮＧタンク１で発生するボイルオフガスを燃焼システム８または燃焼システム５０に適切に供給する他の装置に置換されることができる。冷凍機７が省略されたタンク内圧抑制装置は、既述の実施の形態におけるタンク内圧抑制装置１０と同様にして、ボイルオフガスをＬＮＧタンク１から抜き出すことにより、ＬＮＧタンク１の内圧の上昇を適切に抑制することができる。そのタンク内圧抑制装置は、さらに、空気圧縮機５４（３７）と異なる他の負荷が、空気圧縮用ガスタービン５３−１（３４）と別個のガスタービンにより生成された回転動力を利用することにより、既述の実施の形態におけるタンク内圧抑制装置１０と同様にして、より容易に作製されることができる。

なお、冷媒ガス圧縮機５５（３７）は、冷媒ガス圧縮用ガスタービン５３−２（３５）と異なる他の動力原により生成される動力を用いることもできる。その動力源としては、電力を用いて回転動力を生成するモータが例示される。このような動力源が利用されたタンク内圧抑制装置も、既述の実施の形態におけるタンク内圧抑制装置１０と同様にして、ＬＮＧタンク１の内圧の上昇をより適切に抑制することができる。既述の実施の形態におけるタンク内圧抑制装置１０は、このようなタンク内圧抑制装置に比較して、ボイルオフガスにより生成される余剰の動力をより有効に利用することができ、エネルギーの消費量をより低減することができる。

１ ：ＬＮＧタンク
２ ：エンジン
３ ：推進装置
５ ：ＬＮＧ加熱装置
６ ：蓄冷熱システム
７ ：冷凍機
８ ：燃焼システム
１０：タンク内圧抑制装置
１１：昇圧ポンプ
１２：加熱装置
１４：冷媒ガス供給装置
１５：サーキュレータ
１６：熱交換器
２２：第１予冷装置
２３：第２予冷装置
２４：膨張タービン
２５：熱交換器
２６：コンデンサ
３２：第１流量調整バルブ
３３：第２流量調整バルブ
３４：空気圧縮用ガスタービン
３５：冷媒ガス圧縮用ガスタービン
３６：空気圧縮機
３７：冷媒ガス圧縮機
５０：燃焼システム
５１−１〜５１−ｎ：複数の流量調整バルブ
５３−１〜５３−ｎ：複数のガスタービン
５４：空気圧縮機
５５：冷媒ガス圧縮機

Claims (10)

1. 圧縮空気を用いて、タンクの内部で発生したボイルオフガスを燃焼させることにより加圧排ガスを生成するガス燃焼器と、
   前記加圧排ガスを分岐して用いて複数の動力をそれぞれ生成する複数のガスタービンと、
   前記複数のガスタービンのうちの空気圧縮用ガスタービンにより生成される動力により空気を圧縮して前記圧縮空気を生成する圧縮機と、
   前記複数のガスタービンのうちの前記空気圧縮用ガスタービンと異なる動力回収ガスタービンにより生成される回収動力を利用する負荷とを備えるタンク内圧抑制装置。
2. 前記ガス燃焼器は、前記複数のガスタービンに対応する複数のガス燃焼器要素を備え、
   前記複数のガスタービンのうちの任意のガスタービンは、前記複数のガス燃焼器要素のうちの前記任意のガスタービンに対応する対応ガス燃焼器要素により生成される加圧排ガスを用いて動力を生成する請求項１に記載されるタンク内圧抑制装置。
3. 高圧冷媒ガスを用いて前記ＬＮＧを冷却することにより生成された低温ＬＮＧを前記タンクに供給する冷凍機をさらに備え、
   前記負荷は、前記回収動力を用いて低圧冷媒ガスを圧縮することにより前記高圧冷媒ガスを生成する請求項１〜請求項２のうちのいずれか一項に記載されるタンク内圧抑制装置。
4. 前記冷凍機は、
   前記高圧冷媒ガスを冷却することにより低温高圧冷媒ガスを生成する第１熱交換器と、
   前記低温高圧冷媒ガスを断熱膨張させることにより低温低圧冷媒ガスを生成する膨張タービンと、
   前記低温低圧冷媒ガスを用いて、タンクに貯留されるＬＮＧを冷却することにより低温ＬＮＧを生成する第２熱交換器とを備え、
   前記第１熱交換器と第２熱交換器とは、さらに、前記低温低圧冷媒ガスを加熱することにより前記低圧冷媒ガスを生成する請求項３に記載されるタンク内圧抑制装置。
5. 前記冷凍機は、前記ボイルオフガスを液化することにより液化ボイルオフガスを生成するコンデンサをさらに備え、
   前記第２熱交換器は、さらに、前記液化ボイルオフガスを冷却することにより生成された低温液化ボイルオフガスを前記タンクに供給し、
   前記コンデンサは、さらに、前記低温低圧冷媒ガスを加熱する請求項４に記載されるタンク内圧抑制装置。
6. 蓄冷熱システムをさらに備え、
   前記第２熱交換器は、さらに、低温冷媒ガスを冷却することにより生成された液化冷媒ガスを前記蓄冷熱システムに貯留し、前記液化冷媒ガスをさらに用いて前記ＬＮＧを冷却する請求項３〜請求項５のうちのいずれか一項に記載されるタンク内圧抑制装置。
7. 高温冷媒ガスを用いて、前記ＬＮＧを加熱することにより高温ＬＮＧを生成するＬＮＧ加熱装置をさらに備え、
   前記冷凍機は、さらに、前記低温冷媒ガスを加熱することにより前記高温冷媒ガスを生成し、
   前記ＬＮＧ加熱装置は、さらに、前記高温冷媒ガスを冷却することにより前記低温冷媒ガスを生成する請求項６に記載されるタンク内圧抑制装置。
8. 請求項７に記載されるタンク内圧抑制装置と、
   前記高温ＬＮＧを用いて推進用動力を生成するエンジンと、
   前記推進用動力を用いて船舶本体を推進させる推進装置とを備える船舶。
9. 圧縮空気を用いてボイルオフガスを燃焼させることにより加圧排ガスを生成すること、
   複数のガスタービンのうちの空気圧縮用ガスタービンにより前記加圧排ガスを用いて生成される動力を用いて空気を圧縮することにより前記圧縮空気を生成すること、
   前記複数のガスタービンのうちの前記空気圧縮用ガスタービンと異なる動力回収ガスタービンにより前記加圧排ガスを用いて生成される回収動力を用いて負荷を動作させることとを備えるタンク内圧抑制方法。
10. ＬＮＧを貯留するタンクの内部で発生したボイルオフガスを冷却することにより液化ボイルオフガスを生成し、前記液化ボイルオフガスを前記タンクに供給する冷凍機と、
    高温冷媒ガスを用いて、前記ＬＮＧを加熱することにより高温ＬＮＧを生成するＬＮＧ加熱装置とを備え、
    前記冷凍機は、さらに、低温冷媒ガスを加熱することにより前記高温冷媒ガスを生成し、
    前記ＬＮＧ加熱装置は、さらに、前記高温冷媒ガスを冷却することにより前記低温冷媒ガスを生成するタンク内圧抑制装置。

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