JP2017078448A - 船舶用の液化ガス燃料供給機構 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1は、船舶用ガス供給装置に関するものである。特許文献1は、航行用の推進力を得る船舶推進設備、発電設備稼働用の駆動力を得るエンジン等のガス消費設備に、BOGを用いる際に、一部を再液化して効率よく用いる技術を開示する。
[0002]LNG(液化天然ガス)を運搬するLNGタンカーなどの海洋船舶では、一般に積荷であるカーゴタンク内のLNG(その気化成分であるボイルオフガス)を燃料として、航行用の推進力を得る船舶推進設備、発電設備稼働用の駆動力を得るエンジン等のガス消費設備が設けられている。
[要約]
[課題]カーゴタンク内のLNGの一部をガス消費設備の燃料等として供給する装置において、ガス消費設備に供給されるガスの重質成分量を低下させる船舶用ガス供給装置を提供する。
[解決手段]LNGを貯蔵するカーゴタンク1と、このカーゴタンク内のLNGの一部が燃料として供給される燃料タンク3と、この燃料タンク内のLNGを蒸発気化させた上でガス消費設備に供給するガス供給ラインL2とを備えてなる船舶用ガス供給装置であって、上記カーゴタンク内の自然蒸発ガスを吸入して再液化する再液化装置5と、この再液化装置で再液化された再液化ガスを所定量貯留するレシーバタンク7とを設け、上記再液化装置で再液化された再液化ガスを、上記カーゴタンクに戻すと共に上記レシーバタンクに貯留し、同レシーバタンク内に貯留した再液化ガスを上記燃料タンクに供給するようにした。
特許文献2は、LNG燃料供給システムに関するものである。エンジンが駆動するために必要なLNGの温度および圧力は、タンクに貯蔵されているLNGの状態とは異なる。このため、特許文献2は、LNGの温度や圧力を制御するため、加熱されたグリコールウォーターを利用して、エンジンの要求温度までLNGを加熱し、効率を向上させる方法を開示する。
[0004]しかし、最近は、液化天然ガスLiquefied Natural Gasを運搬するLNG運搬船からLNGを燃料として使用してエンジンを駆動するLNG燃料供給方式が使用されており、このようにエンジンの燃料としてLNGを使用する方式は、LNG運搬船以外の船舶にも適用されている。
[0006]しかし、エンジンが駆動するために必要な温度および圧力などは、タンクに貯蔵されているLNGの状態とは異なる場合がある。したがって、最近は、液体状態で 貯蔵されているLNGの温度や圧力などを制御してエンジンに供給するような技術について、継続的な研究開発が行われている。
[要約]
[課題]グリコールウォーターを蒸気で加熱し、加熱されたグリコールウォーターを利用してLNGをエンジンの要求温度まで加熱する方式を使用することで、加熱効率を向上させることができるLNG燃料供給システムを提供する。
[解決手段]ポンプ30から供給されるLNGをグリコールウォーターと熱交換させてエンジン20に供給する熱交換器50と、グリコールウォーターを貯蔵するグリコールタンク61と、グリコールタンク61から排出されるグリコールウォーターを加熱した後、熱交換器50に供給するグリコールヒーター63と、熱交換器50からグリコールタンク61に漏れるLNGを感知するLNG流入感知センサー65と、グリコールタンク61に連結され、LNG流入感知センサー65によりLNGの流入が感知されると、グリコールタンク61に流入されたLNGを外部に排出させるLNG除去バルブ66と、を含む。
LNG燃料の消費が多く、LNG燃料の消費による降圧が熱侵入による昇圧を上回る場合、容器の内圧は低下する。
この場合、容器の内圧を上げるため、つぎの策がとられる。容器の底部に接続した加圧ラインから取り出した液を加圧蒸発器でガス化し、そのガスを容器内に戻すことにより、容器の内圧を上げる。
LNG燃料の消費が少なく、LNG燃料の消費による降圧が熱侵入による昇圧を下回るときは、容器の内圧は上昇する。LNG燃料を消費せずに待機状態にある場合も同様に、容器の内圧が上昇する。
この場合、容器内圧を下げるため、つぎの策がとられる。一般には、容器内のガスを、専用燃焼装置(GCU)で燃焼することにより容器の内圧を下げることが行われる。ボイラーを設備している大型船舶では、容器内のガスをボイラー燃料として消費することにより、容器の内圧を下げることもできる。また、緊急時に限っては、ガス放出ラインより大気放散する場合もありうる。
本発明は、上記の課題を解決するためつぎの目的をもってなされたものである。
ボイルオフガスによる貯留容器の内圧の変動を制御しながら、液化ガス燃料の無駄な消費を防止することができる船舶用の液化ガス燃料供給機構を提供する。
液化ガス燃料を貯留する貯留容器と、
上記貯留容器から上記液化ガス燃料のボイルオフガスを導出するボイルオフガス導出管と、
上記貯留容器から上記液化ガス燃料を導出する液化ガス燃料導出管と、
上記液化ガス燃料導出管に対して上記ボイルオフガス導出管を合流させる合流点とを備え、
上記合流点は、上記液化ガス燃料導出管で導出された上記液化ガス燃料に対して上記ボイルオフガス導出管で導出した上記ボイルオフガスを、上記貯留容器に貯留された上記液化ガス燃料の液面以上の位置で合流させるように構成されている。
上記合流点は、上記液化ガス燃料導出管と上記ボイルオフガス導出管が、上記貯留容器の外部において配管された部分に設けられている。
上記ボイルオフガス導出管は、上記ボイルオフガスの圧力があらかじめ設定した圧力まで下がったときに閉じる第1の圧力調節弁を備えている。
上記貯留容器は、上記貯留容器から取り出した上記液化ガス燃料を気化させて、気化したガス燃料を上記貯留容器内に戻すことにより、上記貯留容器内を加圧する加圧機構を備えている。
上記加圧機構は、上記気化したガス燃料の圧力があらかじめ設定した圧力まで上がったときに閉じる第2の圧力調節弁を備えている。
上記合流点は、上記貯留容器の液面以上の位置であり、上記液化ガス燃料導出管に対する上記ボイルオフガスの流入が常に液面の上で行われることになる。したがって、上記合流点では、上記液化ガス燃料導出管を流れる上記液化ガス燃料に遮られて上記ボイルオフガスが上記液化ガス燃料導出管に流入しなくなるという事態が起こらない。つまり、上記合流点では、上記液化ガス燃料導出管に対して上記ボイルオフガスが常に優先して流入することになる。
このため、上記貯留容器のボイルオフガスの圧力が高くなったときは、ボイルオフガスが上記液化ガス燃料導出管に流入し、上記液化ガス燃料導出管で導出された上記液化ガス燃料に混じって利用される。反対に、上記貯留容器のボイルオフガスの圧力が低くなったときは、上記液化ガス燃料導出管に流れる上記液化ガス燃料がそのまま利用される。
このように、ボイルオフガスによる貯留容器の内圧の変動を制御しながら、液化ガス燃料の無駄な消費を防止することができる。たとえばタグボートのような小規模の船舶において、特許文献1のような再液化機構を有しなくとも液化ガス燃料を有効に使用することができるようになる。
外部の配管によって上述した合流点を構成することにより、つぎのような効果が得られる。上記合流点などの配管を、真空二重殻容器の狭い真空断熱層内に施工するのに比べ、配管の口径に制限がなくなり、大口径の配管を使用できる。狭い真空断熱層内での施工にくらべて組み立て作業に熟練を要しない。真空断熱層に配管を施工することによる断熱性能の低下が起こらない。真空断熱層内の配管に比べて外部配管は修理などのメンテナンス性が格段に優れる。たとえば縦型や横型などの各種の二重殻容器を貯留容器として適用することが可能で、設計の自由度が広がる。合流点の場所が自由に設定でき、狭い船内に配置するときの自由度が大きい。
ボイルオフガスによる貯留容器の内圧が、安全面において十分に下がったときに、上記第1の圧力調節弁を閉じることができる。これにより、貯留容器の内圧がそれ以上低下して、上記液化ガス燃料導出管から液化ガス燃料が導出されなくなる事態になるのを防止する。
貯留容器内のボイルオフガスが上記ボイルオフガス導出管から導出され、上記液化ガス燃料導出管の液化ガス燃料に合流させて利用することにより、貯留容器の内圧は下がる。貯留容器の内圧が下がりすぎると、上記貯留容器の液化ガス燃料が液化ガス燃料導出管から導出されにくくなる。このとき、上記加圧機構によって上記貯留容器内を加圧し、上記貯留容器の液化ガス燃料が液化ガス燃料導出管からスムーズに導出されるようにするのである。
貯留容器の内圧が、上記液化ガス燃料導出管から液化ガス燃料を導出するのに十分な程度上がったときに、上記第2の圧力調節弁を閉じることができる。これにより、貯留容器の内圧がそれ以上に上昇するのを防止し、安全を確保する。
上記液化ガス燃料としては、具体的には液化天然ガス(以下「LNG」という)を用いることができる。ただし、本発明における液化ガス燃料は、LNGに限定するものではない。本発明における液化ガス燃料として、たとえば各種の液化炭化水素ガスを用いることができる。上記液化炭化水素ガスとして具体的には、液化石油ガス、液化メタン、液化プロパン、液化ブタンなどをあげることができる。
本発明における船舶は、上記液化ガス燃料によってエンジンを駆動して推進するものであれば、各種の船舶を対象とすることができる。たとえばタンカーのような大規模船舶からタグボートのような小規模船舶まで、各種の規模の船舶が対象となる。
本実施形態の船舶用の液化ガス燃料供給機構は、上記液化ガス燃料を貯留する貯留容器1を備えている。
本実施形態は、上記貯留容器1から液化ガス燃料であるLNGのボイルオフガスを導出するボイルオフガス導出管2を備えている。
本実施形態は、上記貯留容器1から液化ガス燃料であるLNGを導出する液化ガス燃料導出管4を備えている。
本実施形態は、上記液化ガス燃料導出管4に対して上記ボイルオフガス導出管2を合流させる合流点7を備えている。
以上のように、本実施形態では、貯留容器1から第1の蒸発器5に至る外部に設けた液化ガス燃料導出管4の一部に、逆U字状の隆起配管部4aを形成する。この逆U字状の頂部に、ボイルオフガス導出管2の下流端を接続する。この接続点が本発明の合流点7である。この合流点7を、貯留容器1に充填されるLNGの最高液面L以上に配置する。これにより、液化ガス燃料導出管4に対し、常に優先してボイルオフガスを合流させることができるようになる。合流点7よりも上流のボイルオフガス導出路2に第1の圧力調節弁8を設置して開閉することにより、貯留容器1の内圧を設定圧力値以下にコントロールすることが可能になる。LNGの無駄な消費がなくなり、合理的な燃料供給が可能となる。
本実施形態は、つぎの効果を奏する。
上記合流点7は、上記貯留容器1の液面以上の位置であり、上記液化ガス燃料導出管4に対する上記ボイルオフガスの流入が常に液面の上で行われることになる。したがって、上記合流点7では、上記液化ガス燃料導出管4を流れる上記液化ガス燃料に遮られて上記ボイルオフガスが上記液化ガス燃料導出管4に流入しなくなるという事態が起こらない。つまり、上記合流点7では、上記液化ガス燃料導出管4に対して上記ボイルオフガスが常に優先して流入することになる。
このため、上記貯留容器1のボイルオフガスの圧力が高くなったときは、ボイルオフガスが上記液化ガス燃料導出管4に流入し、上記液化ガス燃料導出管4で導出された上記液化ガス燃料に混じって利用される。反対に、上記貯留容器1のボイルオフガスの圧力が低くなったときは、上記液化ガス燃料導出管4に流れる上記液化ガス燃料がそのまま利用される。
このように、ボイルオフガスによる貯留容器1の内圧の変動を制御しながら、液化ガス燃料の無駄な消費を防止することができる。たとえばタグボートのような小規模の船舶において、特許文献1のような再液化機構を有しなくとも液化ガス燃料を有効に使用することができるようになる。
外部の配管によって上述した合流点7を構成することにより、つぎのような効果が得られる。上記合流点7などの配管を、真空二重殻容器の狭い真空断熱層1c内に施工するのに比べ、配管の口径に制限がなくなり、大口径の配管を使用できる。狭い真空断熱層1c内での施工にくらべて組み立て作業に熟練を要しない。真空断熱層1cに配管を施工することによる断熱性能の低下が起こらない。真空断熱層1c内の配管に比べて外部配管は修理などのメンテナンス性が格段に優れる。たとえば縦型や横型などの各種の二重殻容器を貯留容器として適用することが可能で、設計の自由度が広がる。合流点7の場所が自由に設定でき、狭い船内に配置するときの自由度が大きい。
ボイルオフガスによる貯留容器1の内圧が、安全面において十分に下がったときに、上記第1の圧力調節弁8を閉じることができる。これにより、貯留容器1の内圧がそれ以上低下して、上記液化ガス燃料導出管4から液化ガス燃料が導出されなくなる事態になるのを防止する。
貯留容器1内のボイルオフガスが上記ボイルオフガス導出管2から導出され、上記液化ガス燃料導出管4の液化ガス燃料に合流させて利用することにより、貯留容器1の内圧は下がる。貯留容器1の内圧が下がりすぎると、上記貯留容器1の液化ガス燃料が液化ガス燃料導出管4から導出されにくくなる。このとき、上記加圧機構10によって上記貯留容器1内を加圧し、上記貯留容器1の液化ガス燃料が液化ガス燃料導出管4からスムーズに導出されるようにするのである。
貯留容器1の内圧が、上記液化ガス燃料導出管4から液化ガス燃料を導出するのに十分な程度上がったときに、上記第2の圧力調節弁12を閉じることができる。これにより、貯留容器1の内圧がそれ以上に上昇するのを防止し、安全を確保する。
以上は本発明の特に好ましい実施形態について説明したが、本発明は図示した実施形態に限定する趣旨ではなく、各種の態様に変形して実施することができ、本発明は各種の変形例を包含する趣旨である。
1a:内殻
1b:外殻
1c:真空断熱層
1d:貯留空間
2:ボイルオフガス導出管
3:大気放出路
3a:大気放出弁
4:液化ガス燃料導出管
4a:隆起配管部
5:第1の蒸発器
6:バッファタンク
7:合流点
8:第1の圧力調節弁
9:充填路
10:加圧機構
10a:取出路
10b:還流路
11:第2の蒸発器
12:第1の圧力調節弁
Claims (5)
- 液化ガス燃料を貯留する貯留容器と、
上記貯留容器から上記液化ガス燃料のボイルオフガスを導出するボイルオフガス導出管と、
上記貯留容器から上記液化ガス燃料を導出する液化ガス燃料導出管と、
上記液化ガス燃料導出管に対して上記ボイルオフガス導出管を合流させる合流点とを備え、
上記合流点は、上記液化ガス燃料導出管で導出された上記液化ガス燃料に対して上記ボイルオフガス導出管で導出した上記ボイルオフガスを、上記貯留容器に貯留された上記液化ガス燃料の液面以上の位置で合流させるように構成されている
ことを特徴とする船舶用の液化ガス燃料供給機構。 - 上記合流点は、上記液化ガス燃料導出管と上記ボイルオフガス導出管が、上記貯留容器の外部において配管された部分に設けられている
請求項1記載の船舶用の液化ガス燃料供給機構。 - 上記ボイルオフガス導出管は、上記ボイルオフガスの圧力があらかじめ設定した圧力まで下がったときに閉じる第1の圧力調節弁を備えている
請求項1または2記載の船舶用の液化ガス燃料供給機構。 - 上記貯留容器は、上記貯留容器から取り出した上記液化ガス燃料を気化させて、気化したガス燃料を上記貯留容器内に戻すことにより、上記貯留容器内を加圧する加圧機構を備えている
請求項1〜3のいずれか一項に記載の船舶用の液化ガス燃料供給機構。 - 上記加圧機構は、上記気化したガス燃料の圧力があらかじめ設定した圧力まで上がったときに閉じる第2の圧力調節弁を備えている
請求項4記載の船舶用の液化ガス燃料供給機構。
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