JP2017180746A - ボイルオフガスの再液化設備 - Google Patents

Abstract

【課題】構成の簡略化を図りながらも、エネルギ効率を高めることができ、更には、メンテナンスコストを大幅に低減して経済性を向上し得るボイルオフガスの再液化設備を提供する。【解決手段】貯留タンクＬＴから排出されたボイルオフガスＣＭを圧縮するボイルオフガス圧縮部ＣＴと、温熱源の温熱を有する熱媒ＨＭを加熱器７１へ導く熱媒通流路Ｃ１と、冷熱源の冷熱を有する冷媒ＳＷを少なくとも冷却器７２へ導く冷媒通流路と、貯留タンクＬＴから排出されるボイルオフガスＣＭを、ボイルオフガス圧縮部ＣＴと吸熱器８１とに記載の順に導いた後に、貯留タンクＬＴへ返送する再液化循環路Ｃ２とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、液化天然ガスを貯留する貯留タンクから排出されるボイルオフガスを再液化するボイルオフガスの再液化設備に関する。

ボイルオフガスの再液化設備としては、特許文献１に示すように、液化天然ガスを貯留する貯留タンクから排出されるボイルオフガスを圧縮する圧縮機と、当該圧縮機にて圧縮された後のボイルオフガスを冷媒と熱交換することにより冷却する熱交換器と、当該熱交換器を通過した後のボイルオフガスを減圧する減圧弁等を備えると共に、上述の冷媒を循環する冷凍サイクル部とを備えている。
当該冷凍サイクル部は、例えば、ヒートポンプ回路により、比較的低温にした冷媒を上述の熱交換器に導くように構成されており、当該構成のため、外部からの駆動力により駆動する圧縮機等を備えて構成されている。
以上の構成により、貯留タンクから排出されたボイルオフガスは、圧縮機にて圧縮され昇温し、熱交換器にて冷媒と熱交換することにより冷却され、膨張弁にて減圧され、再液化された後、貯留タンクに戻されることとなる。

特開２００５−２６５１７０号公報

上記特許文献１に開示の技術にあっては、熱交換器にてボイルオフガスと熱交換する冷媒を比較的低温にするべく、冷凍サイクル部にて圧縮機を駆動する駆動力を外部から供給する必要があり、当該駆動力を供給するエンジンやモータ等を働かせるためのエネルギが別途必要になり、エネルギ効率の観点から改善の余地があった。
また、従来技術の如く、冷凍サイクル部を備える構成にあっては、エンジンやモータ等としての可動部が存在するから、定期的にメンテナンスを行う必要があり、メンテナンスコストの観点からも、改善の余地があった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成の簡略化を図りながらも、エネルギ効率を高めることができ、更には、メンテナンスコストを大幅に低減して経済性を向上し得るボイルオフガスの再液化設備を提供することにある。

上記目的を達成するためのボイルオフガスの再液化設備は、液化天然ガスを貯留する貯留タンクから排出されるボイルオフガスを再液化するボイルオフガスの再液化設備であって、その特徴構成は、
作動媒体が充填され音波が伝播する音響筒に、前記作動媒体を外部から加熱する加熱器と前記作動媒体を外部から冷却する冷却器と前記加熱器と前記冷却器との間で音波の音響エネルギを増幅する音響再生器とから成る原動機を少なくとも１つ以上設けると共に、前記作動媒体が外部から吸熱する吸熱器と前記作動媒体が外部へ放熱する放熱器と前記吸熱器と前記放熱器との間で音波が音響エネルギを消費する形態で圧縮及び膨張する温度差再生器とから成る音響ヒートポンプ部を少なくとも１つ以上設ける熱音響機関と、
前記貯留タンクから排出されたボイルオフガスを圧縮するボイルオフガス圧縮部と、
温熱源の温熱を有する熱媒を前記加熱器へ導く熱媒通流路と、
冷熱源の冷熱を有する冷媒を少なくとも前記冷却器へ導く冷媒通流路と、
前記貯留タンクから排出されるボイルオフガスを、前記ボイルオフガス圧縮部と前記吸熱器とに記載の順に導いた後に、前記貯留タンクへ返送する再液化循環路とを備える点にある。

上記特徴構成によれば、ボイルオフガスを再液化する際に、従来技術の如く、エンジンの軸出力やモータの軸出力にて圧縮機を駆動する必要がある冷凍サイクルを設ける必要がなく、エンジンやモータ等を必要としない熱音響機関を備えるのみなので、構成の簡略化を図ることができる。
更に、動力源としては、温熱源からの排熱及び冷熱源からの冷熱のみであるから、温熱源及び冷熱源が存在する環境であれば、従来技術の如く、エンジンやモータ等の動力源を必要とせず、それらを駆動するエネルギを省くことができるから、設備のエネルギ効率を高めることができる。
また、本願に係る熱音響機関は、モータやエンジン等の回転機のような駆動部が存在しないため、メンテナンスコストを大幅に低減することができ、経済性を向上できる。
以上の如く、構成の簡略化を図りながらも、エネルギ効率を高めることができ、更には、メンテナンスコストを大幅に低減して経済性を向上し得るボイルオフガスの再液化設備を実現できる。
因みに、上記特徴構成にあっては、熱音響機関の音響ヒートポンプ部の放熱器に、例えば、海水等の比較的低温の所定の冷媒を通流させることを前提としている。

ボイルオフガスの再液化設備の更なる特徴構成は、
前記冷媒が海水であり、
前記再液化循環路において、前記ボイルオフガス圧縮部を通過した後で前記吸熱器を通過する前のボイルオフガスと前記海水とを熱交換する第１熱交換器を備える点にある。

上記特徴構成の如く、貯留タンクから排出されたボイルオフガスは、比較的低温（例えば、−１２０℃程度）であるから、当該ボイルオフガスのエンタルピーを低減するべく、一旦、ボイルオフガス圧縮部にて圧縮して昇温した後に、冷媒と熱交換等により降温させ、その後、膨張弁等により降圧することで、貯留タンクの排出後のボイルオフガスよりも低温で液化された液化天然ガスを得ることができる。
しかしながら、ボイルオフガス圧縮部にて圧縮したボイルオフガスは、比較的温度が高い（例えば、１００℃）ため、比較的温度の低い（例えば、−１１０℃）熱音響機関の吸熱器を通過させて降温させようとすると、再液化の効率の観点から好ましくない。
そこで、上記特徴構成にあっては、ボイルオフガス圧縮部を通過した後で、比較的高温（例えば、１００℃程度）のボイルオフガスを、ほぼ無限にあり比較的低温の海水（例えば、１０℃以上５０℃以下程度の温度：具体的には３０℃程度の温度）と熱交換させることで、ボイルオフガスの粗熱を良好に取ることができ、粗熱が取られた後のボイルオフガスを熱音響機関の吸熱器に導いて降温させることで、良好に凝縮温度の近傍まで降温させることができる。

ボイルオフガスの再液化設備の更なる特徴構成は、
前記温熱源が、前記ボイルオフガス圧縮部にて圧縮された後のボイルオフガスの一部を燃料とする船舶推進用の推進機関である点にある。

上記特徴構成によれば、船舶推進用のエンジンにあっては、比較的高温の排熱が大量に発生するため、例えば、当該エンジンの冷却用の冷却用媒体として、排熱を回収して比較的高温（例えば、２５０℃程度）となった冷却用媒体を熱媒として、熱音響機関の加熱器に通過させると共に、比較的低温（例えば、３０℃程度）でほぼ無限にある海水を冷媒として、熱音響機関の冷却器に通過させることで、熱音響機関の原動機の加熱器と冷却器との間で十分に大きい温度差を形成して、音波の音響エネルギを良好に増幅できる。
更に、発電機にて発生する排熱をも熱音響機関の加熱器へ導く構成を採用すれば、より多くの音響エネルギを発生できる。

ボイルオフガスの再液化設備の更なる特徴構成は、
前記熱音響機関として、作動媒体が充填され音波が伝播する第１音響筒に、前記作動媒体を外部から加熱する第１加熱器と前記作動媒体を外部から冷却する第１冷却器と前記第１加熱器と前記第１冷却器との間で音波の音響エネルギを増幅する第１音響再生器とから成る第１原動機を少なくとも１つ以上設けると共に、前記作動媒体が外部から吸熱する第１吸熱器と前記作動媒体が外部へ放熱する第１放熱器と前記第１吸熱器と前記第１放熱器との間で音波が音響エネルギを消費する形態で圧縮及び膨張する第１温度差再生器とから成る第１音響ヒートポンプ部を少なくとも１つ以上設ける第１熱音響機関と、
前記熱音響機関として、作動媒体が充填され音波が伝播する第２音響筒に、前記作動媒体を外部から加熱する第２加熱器と前記作動媒体を外部から冷却する第２冷却器と前記第２加熱器と前記第２冷却器との間で音波の音響エネルギを増幅する第２音響再生器とから成る第２原動機を少なくとも１つ以上設けると共に、前記作動媒体が外部から吸熱する第２吸熱器と前記作動媒体が外部へ放熱する第２放熱器と前記第２吸熱器と前記第２放熱器との間で音波が音響エネルギを消費する形態で圧縮及び膨張する第２温度差再生器とから成る第２音響ヒートポンプ部を少なくとも１つ以上設ける第２熱音響機関とを備え、
前記熱媒通流路は、前記熱媒を分岐して並列に通流する第１熱媒通流路と第２熱媒通流路とを備え、
前記第１熱媒通流路が前記第１加熱器へ前記熱媒を導くように配設されると共に、前記第２熱媒通流路が前記第２加熱器へ前記熱媒を導くように配設されている点にある。

上記特徴構成によれば、第１熱音響機関の第１加熱器へ導く熱媒と、第２熱音響機関の第２加熱器へ導く熱媒とを、第１熱媒通流路と第２熱媒通流路とにより各別に導くことができるから、第１加熱器と第２加熱器との双方に、温熱源からの高温の熱媒を供給でき、第１熱音響機関の第１音響ヒートポンプ部と、第２熱音響機関の第２音響ヒートポンプ部との双方において、十分な温度差を確保して、良好に音波の音響エネルギを増幅できる。

ボイルオフガスの再液化設備としては、
前記再液化循環路は、前記貯留タンクから排出されたボイルオフガスを、前記第２放熱器と、前記ボイルオフガス圧縮部と、前記第１吸熱器と、前記第２吸熱器とに記載の順に通流させるように配設され、
前記冷媒通流路は、前記第１放熱器へ前記冷媒として海水を通流させるように配設されていることが好ましい。

第１実施形態に係るボイルオフガスの再液化設備の概略構成図 第２実施形態に係るボイルオフガスの再液化設備の概略構成図

本願に係るボイルオフガスの再液化設備は、構成の簡略化を図りながらも、エネルギ効率を高めることができ、更には、メンテナンスコストを大幅に低減して経済性を向上し得るものに関する。以下、図面に基づいてその実施形態を説明する。

〔第１実施形態〕
当該第１実施形態に係るボイルオフガスＣＭの再液化設備１００は、ＬＮＧタンカ等の船舶に設けられるものであり、図１に示すように、液化天然ガスを貯留する貯留タンクＬＴから排出されるボイルオフガスＣＭを再液化する設備である。
当該ボイルオフガスＣＭの再液化設備１００は、作動媒体が充填され音波が伝播する音響筒Ｔ、Ｔｕ、Ｔｄに、作動媒体を外部から加熱する加熱器７１と作動媒体を外部から冷却する冷却器７２と加熱器７１と冷却器７２との間で音波の音響エネルギを増幅する音響再生器７３とから成る原動機７０を少なくとも１つ以上設ける（当該第１実施形態では、１つ）と共に、作動媒体が外部から吸熱する吸熱器８１と作動媒体が外部へ放熱する放熱器８２と吸熱器８１と放熱器８２との間で音波が音響エネルギを消費する形態で圧縮及び膨張する温度差再生器８３とから成る音響ヒートポンプ部８０を少なくとも１つ以上設ける（当該第１実施形態では、１つ）熱音響機関９０と、貯留タンクＬＴから排出されたボイルオフガスＣＭを圧縮するボイルオフガス圧縮部としての圧縮機ＣＴと、温熱源の温熱を有する熱媒ＨＭ（当該第１実施形態にあっては、エンジン冷却用のエンジン冷却媒体）を加熱器７１へ導く熱媒循環路Ｃ１（熱媒通流路の一例）と、冷熱源の冷熱を有する冷媒ＳＷ（当該第１実施形態にあっては、海水）を少なくとも冷却器７２へ導く冷媒通流路（図１で、冷媒ＳＷを通流する流路）と、貯留タンクＬＴから排出されるボイルオフガスＣＭを、圧縮機ＣＴと吸熱器８１とに記載の順に導いた後に、貯留タンクＬＴへ返送する再液化循環路Ｃ２とを備えて構成されている。

〔熱音響機関に係る構成〕
熱音響機関９０は、当該第１実施形態にあっては、図１に示すように、第１熱音響機関９０ｕと第２熱音響機関９０ｄとから構成されている。
第１熱音響機関９０ｕは、作動媒体が充填され音波が伝播する第１ループ管Ｔｕ１と第２ループ管Ｔｕ２とが連結管にて連結されて構成された第１音響筒Ｔｕを備え、当該第１実施形態においては、第１ループ管Ｔｕ１に単一の第１原動機７０ｕが設けられると共に第２ループ管Ｔｕ２に単一の第１音響ヒートポンプ部８０ｕが設けられている。

以下、作動媒体を外部から加熱する第１加熱器７１ｕと、作動媒体を外部から冷却する第１冷却器７２ｕと、第１加熱器７１ｕと第１冷却器７２ｕとの間で音波の音響エネルギを増幅する第１音響再生器７３ｕとから成る第１原動機７０ｕについて説明を加える。

第１加熱器７１ｕは、詳細な図示は省略するが、熱媒ＨＭを通流するジャケット部（図示せず）と、当該ジャケット部から第１ループ管Ｔｕ１の内部に延びるフィン（図示せず）とから成る。第１加熱器７１ｕは、フィンがジャケット部を通流する熱媒ＨＭにて加熱され、当該フィンから第１ループ管Ｔｕ１の内部の作動流体へ温熱を伝導する形態で、作動流体を加熱する。

第１冷却器７２ｕは、冷媒ＳＷを通流するジャケット部（図示せず）と、当該ジャケット部から第１ループ管Ｔｕ１の内部に延びるフィン（図示せず）とから成る。第１冷却器７２ｕは、フィンがジャケット部を通流する冷媒ＳＷにて冷却され、当該フィンから第１ループ管Ｔｕ１の内部の作動流体へ冷熱を伝導する形態で、作動流体を冷却する。

第１加熱器７１ｕと第１冷却器７２ｕとの間に設けられる第１音響再生器７３ｕは、例えば、第１ループ管Ｔｕ１の筒軸心方向に直交する方向に板面を沿わせた状態で、当該筒軸心方向に沿って複数並べられる薄板状部材（図示せず）から構成されている。
当該薄板状部材は、例えば、厚さが５０μｍ以上１００μｍ以下で、３００枚〜６００枚程度設けられる。当該薄板状部材には、筒軸心方向に沿う方向に貫通する多数の貫通孔（図示せず）が、その直径が１００μｍ〜３００μｍ程度で、設けられる。

作動流体は、第１音響筒Ｔｕの内部において、その筒軸心方向で、微小な揺らぎを生じる状態で、存在している。換言すると、作動流体を伝搬する音波は、第１加熱器７１ｕと第１冷却器７２ｕとの両者間において、一方側から他方側への進行波と、他方側から一方側への進行波とを形成する。
作動流体を伝搬する音波は、第１冷却器７２ｕから第１加熱器７１ｕの側への進行波を形成する場合、第１加熱器７１ｕ近傍での第１音響再生器７３ｕとしての薄板状部材の複数の貫通孔を通過するときに当該貫通孔の内壁に接触して加熱されると共に、第１加熱器７１ｕのフィンにて直接加熱されることで、膨張する。一方、作動流体を伝搬する音波は、第１加熱器７１ｕから第１冷却器７２ｕの側への進行波を形成する場合、第１冷却器７２ｕの近傍での第１音響再生器７３ｕとしての薄板状部材の複数の貫通孔を通過するときに当該貫通孔の内壁に接触して冷却されると共に、第１冷却器７２ｕのフィンにて直接冷却されることで、収縮する。
これにより、進行波としての音波が自己励起振動を起こし、その音響エネルギが増幅される形態で、熱エネルギが音波の音響エネルギに変換される。

作動媒体としては、音波を伝播する気体から構成することができる。ここで、第１音響再生器７３ｕでの熱交換が迅速になされることが望ましいため、作動媒体としては、熱拡散係数の高いヘリウム、水素が望ましい。また、発電を目的とする場合には、分子量の高い気体が望ましいため、アルゴン等の気体を混合しても良い。尚、熱的に安定していることから、当該実施形態では、作動媒体としてヘリウムを用いている。

第１原動機７０ｕにて増幅された音波の音響エネルギは、第１音響筒Ｔｕの第１ループ管Ｔｕ１から第２ループ管Ｔｕ２に設けられる第１音響ヒートポンプ部８０ｕへ伝搬する。
第１音響ヒートポンプ部８０ｕは、作動媒体が外部から吸熱する第１吸熱器８１ｕと、作動媒体が外部へ放熱する第１放熱器８２ｕと、第１吸熱器８１ｕと第１放熱器８２ｕとの間で音波が音響エネルギを消費する形態で圧縮及び膨張する第１温度差再生器８３ｕとから成る。

詳細な図示は省略するが、第１吸熱器８１ｕは、ボイルオフガスＣＭを通流するジャケット部（図示せず）と、当該ジャケット部から第２ループ管Ｔｕ２の内部に延びるフィン（図示せず）とから成る。第１吸熱器８１ｕでは、フィンがジャケット部を通流するボイルオフガスＣＭから吸熱し、第２ループ管Ｔｕ２の内部の作動媒体がフィンから吸熱する。
一方、第１放熱器８２ｕは、冷媒ＳＷを通流するジャケット部（図示せず）と、当該ジャケット部から第２ループ管Ｔｕ２の内部に延びるフィン（図示せず）とから成る。第１放熱器８２ｕでは、第２ループ管Ｔｕ２の内部の作動媒体がフィンへ放熱し、フィンがジャケット部を通流する冷媒ＳＷへ放熱する。

ここで、第１音響ヒートポンプ部８０ｕは、作動流体を伝搬する音波が、第１吸熱器８１ｕから第１放熱器８２ｕの側への進行波を形成する場合に圧縮し、第１放熱器８２ｕから第１吸熱器８１ｕの側へ進行波を形成する場合に膨張するように、その第１吸熱器８１ｕと第１温度差再生器８３ｕと第１放熱器８２ｕとが第２ループ管Ｔｕ２における適切な位置に配置されている。
これにより、作動流体を伝搬する音波が第１吸熱器８１ｕから第１放熱器８２ｕの側への進行波を形成する場合、第１温度差再生器８３ｕにて圧縮しながら吸熱して昇温し、第１放熱器８２ｕにて昇温して高温となった状態で放熱する。
一方、作動流体を伝搬する音波が第１放熱器８２ｕから第１吸熱器８１ｕの側への進行波を形成する場合、第１温度差再生器８３ｕにて膨張しながら放熱して降温し、第１吸熱器８１ｕにて降温して低温となった状態で吸熱する。
因みに、上述の如く、第１温度差再生器８３ｕにて圧縮しながら吸熱する工程、及び膨張しながら放熱する工程において、音波の音響エネルギが消費され、音波は減衰するが、音響エネルギは、第１原動機７０ｕから逐次補充されるので、第１音響ヒートポンプ部８０ｕのヒートポンプ機能が維持されることとなる。

第１吸熱器８１ｕと第１放熱器８２ｕとの間に設けられる第１温度差再生器８３ｕは、その形状や材質については、第１音響再生器７３ｕと変わるところがない。
尚、第１音響筒Ｔｕの筒径、筒長さ、形状等は、特に、第１音響再生器７３ｕ及び第１温度差再生器８３ｕの貫通孔の孔径に基づいて、第１原動機７０ｕの熱エネルギから音響エネルギへの変換効率、第１音響ヒートポンプ部８０ｕの音響エネルギから熱エネルギへの変換効率が高くなるように、適宜設定される。

第１実施形態に係る熱音響機関９０にあっては、第１熱音響機関９０ｕと略同一の構成を有する第２熱音響機関９０ｄを有する。各機能部位の詳細な構成は第１熱音響機関９０ｕと同一の構成であるので説明を割愛するが、以下、第２熱音響機関９０ｄについて説明を追加する。
第２熱音響機関９０ｄは、作動媒体が充填され音波が伝播する第３ループ管Ｔｄ１と第４ループ管Ｔｄ２とが連結管にて連結されて構成された第２音響筒Ｔｄを備え、第３ループ管Ｔｄ１に単一の第２原動機７０ｄが設けられると共に第４ループ管Ｔｄ２に単一の第２音響ヒートポンプ部８０ｄが設けられている。

以下、作動媒体を外部から加熱する第２加熱器７１ｄと作動媒体を外部から冷却する第２冷却器７２ｄと第２加熱器７１ｄと第２冷却器７２ｄとの間で音波の音響エネルギを増幅する第２音響再生器７３ｄとから成る第２原動機７０ｄについて説明を加える。

第２加熱器７１ｄは、詳細な図示は省略するが、熱媒ＨＭを通流するジャケット部（図示せず）と、当該ジャケット部から第３ループ管Ｔｄ１の内部に延びるフィン（図示せず）とから成る。第２加熱器７１ｄは、フィンがジャケット部を通流する熱媒ＨＭにて加熱され、当該フィンから第３ループ管Ｔｄ１の内部の作動流体へ温熱を伝導する形態で、作動流体を加熱する。

第２冷却器７２ｄは、冷媒ＳＷを通流するジャケット部（図示せず）と、当該ジャケット部から第３ループ管Ｔｄ１の内部に延びるフィン（図示せず）とから成る。第２冷却器７２ｄは、フィンがジャケット部を通流する冷媒ＳＷにて冷却され、当該フィンから第３ループ管Ｔｄ１の内部の作動流体へ冷熱を伝導する形態で、作動流体を冷却する。

第２加熱器７１ｄと第２冷却器７２ｄとの間に設けられる第２音響再生器７３ｄは、第１音響再生器７３ｕと同一の構成を有する。

第２原動機７０ｄにて増幅された音波の音響エネルギは、音響筒Ｔｄの第３ループ管Ｔｄ１から第４ループ管Ｔｄ２に設けられる第２音響ヒートポンプ部８０ｄへ伝搬する。
第２音響ヒートポンプ部８０ｄは、作動媒体が外部から吸熱する第２吸熱器８１ｄと、作動媒体が外部へ放熱する第２放熱器８２ｄと、第２吸熱器８１ｄと第２放熱器８２ｄとの間で音波が音響エネルギを消費する形態で圧縮及び膨張する第２温度差再生器８３ｄとから成る。

詳細な図示は省略するが、第２吸熱器８１ｄは、ボイルオフガスＣＭを通流するジャケット部（図示せず）と、当該ジャケット部から第４ループ管Ｔｄ２の内部に延びるフィン（図示せず）とから成る。第２吸熱器８１ｄでは、フィンがジャケット部を通流するボイルオフガスＣＭから吸熱し、第４ループ管Ｔｄ２の内部の作動媒体がフィンから吸熱する。
一方、第２放熱器８２ｄは、ボイルオフガスＣＭを通流するジャケット部（図示せず）と、当該ジャケット部から第４ループ管Ｔｄ２の内部に延びるフィン（図示せず）とから成る。第２放熱器８２ｄでは、第４ループ管Ｔｄ２の内部の作動媒体がフィンへ放熱し、フィンがジャケット部を通流するボイルオフガスＣＭへ放熱する。

当該第１実施形態に係るボイルオフガスＣＭの再液化設備１００にあっては、上述した熱音響機関９０を用いて、貯留タンクＬＴからのボイルオフガスを適切に再液化するべく、以下の構成を採用している。
当該第１実施形態にあっては、貯留タンクＬＴから排出されるボイルオフガスＣＭを再液化し、貯留タンクＬＴへ返送する再液化循環路Ｃ２は、貯留タンクＬＴから出たボイルオフガスＣＭを、第２熱音響機関９０ｄの第２放熱器８２ｄと、ボイルオフガスＣＭを圧縮する圧縮機ＣＴと、ボイルオフガスＣＭの一部を再液化循環路Ｃ２の外部へ導くと共に他部を第１熱交換器ＥＸ１へ導く分岐機構Ｂと、ボイルオフガスＣＭと冷媒ＳＷとを熱交換する形態でボイルオフガスＣＭを冷却する第１熱交換器ＥＸ１と、第１熱音響機関９０ｕの第１吸熱器８１ｕと、第１減圧弁Ｖ１と、第２熱音響機関９０ｄの第２吸熱器８１ｄと、第２減圧弁Ｖ２とに通過させた後に、貯留タンクＬＴへ返送するように配設されている。
上記分岐機構Ｂにて再液化循環路Ｃ２から抽出された一部のボイルオフガスＣＭは、船舶推進用のエンジン６０（推進機関の一例）へ導かれる。当該船舶推進用のエンジン６０は、高圧噴射型エンジンであり、圧縮機ＣＴにて比較的高圧に圧縮されたボイルオフガスＣＭを燃料として駆動する。
尚、図示は省略するが、当該ボイルオフガスＣＭの再液化設備１００にあっては、エンジン６０にて駆動される発電機が設けられており、当該発電機を冷却する冷却水も熱媒ＨＭとして用いられる。

当該エンジン６０（温熱源の一例）には、２５０℃程度まで昇温可能なエンジン冷却用媒体（例えば、オイル）を熱媒ＨＭとして、当該エンジン６０のジャケット部（図示せず）と放熱部位（第１熱音響機関９０ｕの第１加熱器７１ｕ、第２熱音響機関９０ｄの第２加熱器７１ｄ）との間で循環する熱媒循環路Ｃ１が設けられている。
説明を追加すると、当該熱媒循環路Ｃ１は、エンジン６０のジャケット部の出口の熱媒ＨＭを、第１熱音響機関９０ｕの第１加熱器７１ｕへ導く第１熱媒循環路Ｃ１ａ（第１熱媒通流路の一例）と、第２熱音響機関９０ｄの第２加熱器７１ｄへ導く第２熱媒循環路Ｃ１ｂ（第２熱媒通流路の一例）とから成り、第１熱媒循環路Ｃ１ａと第２熱媒循環路Ｃ１ｂとの分岐部には、第１熱媒循環路Ｃ１ａと第２熱媒循環路Ｃ１ｂとに導かれる熱媒ＨＭの流量を制御する三方流量調整弁Ｖ３が設けられている。
当該構成により、第１加熱器７１ｕと第２加熱器７１ｄの双方には、エンジン６０のジャケット部出口の比較的高温（例えば、２５０℃程度）の熱媒ＨＭが通流することとなり、原動機７０ｕ、７０ｄにて温度差を確保する意味で、好適である。

更に、当該第１実施形態に係るボイルオフガスＣＭの再液化設備１００にあっては、設備の周囲に豊富に存在する海水を冷媒ＳＷとして図示しないポンプにより汲み上げ、第１熱交換器ＥＸ１、第１熱音響機関９０ｕの第１冷却器７２ｕ及び第１放熱器８２ｕ、第２熱音響機関９０ｄの第２冷却器７２ｄの夫々に並列に通流する冷媒通流路（図１で冷媒ＳＷが通流する流路）が設けられている。

以上の構成において、ボイルオフガスＣＭの再液化に関するシミュレーションを行った結果を、以下に示す。
シミュレーションの条件としては、高圧噴射型エンジン６０をＭＥ−ＧＩとし、船舶の速度を１２ｋｎｏｔで、エンジン負荷が５０８５ｋＷ、エンジン排熱量が１９６０ｋＷ、エンジン６０の軸出力に駆動する発電機の発電機負荷が３２９５ｋＷ、発電機排熱が１５６０ｋＷとした。
更に、熱音響機関９０の作動媒体は、０．４ＭＰａのヘリウムであり、第１熱音響機関９０ｕの第１原動機７０ｕの熱音変化効率は１７．７％であり、第１音響ヒートポンプ部８０ｕのＣＯＰは１．４１であり、第２熱音響機関９０ｄの第２原動機７０ｄの熱音変化効率は１７．７％であり、第２音響ヒートポンプ部８０ｄのＣＯＰは０．８０であるとした。
更に、第１加熱器７１ｕ及び第２加熱器７１ｄの入口での熱媒ＨＭの温度を２５０℃とし出口での熱媒ＨＭの温度を２００℃とし、第１冷却器７２ｕ及び第２冷却器７２ｄの入口での冷媒ＳＷの温度を３０℃とし出口での冷媒ＳＷの温度を８０℃とし、第１放熱器８２ｕの入口での冷媒ＳＷの温度を３０℃とし出口での冷媒ＳＷの温度を５５℃とし、第１熱交換器ＥＸ１の入口での冷媒ＳＷの温度を３０℃とし出口での冷媒ＳＷの温度を８０℃とした。因みに、このとき、第１加熱器７１ｕでの熱媒ＨＭからの回収熱量は１１６０ｋＷであり、第２加熱器７１ｄでの熱媒ＨＭからの回収熱量は８３０ｋＷであり、第１冷却器７２ｕでの冷媒ＳＷへの放熱量は９６０ｋＷであり、第２冷却器７２ｄでの冷媒ＳＷへの放熱量は６８３ｋＷであり、第１放熱器８２ｕでの冷媒ＳＷへの放熱量は４９５ｋＷであるとした。
また、第１加熱器７１ｕを通流する熱媒ＨＭの流量は２８ｔ／ｈであり、第２加熱器７１ｄを通流する熱媒ＨＭの流量は２０ｔ／ｈであり、第１冷却器７２ｕを通流する冷媒ＳＷの流量は１６ｔ／ｈであり、第２冷却器７２ｄを通流する冷媒ＳＷの流量は１１ｔ／ｈであり、第１放熱器８２ｕを通流する冷媒ＳＷの流量は１６ｔ／ｈであるとした。
また、ボイルオフガスＣＭについては、貯留タンクＬＴに貯留される液化天然ガスが１８０、０００ｍ^３とし、その０．１％が気化することで発生するボイルオフガスＣＭの流量を３．１ｔ／ｈとし、貯留タンクＬＴからのボイルオフガスＣＭの排出温度を−１２０℃とした。
以上の条件において、再液化循環路Ｃ２におけるボイルオフガスＣＭは、第２放熱器８２ｄの出口で圧縮機ＣＴの入口において、３０℃となり、圧縮機ＣＴの出口で第１熱交換器ＥＸ１の入口において、１００℃で３０ＭＰａとなり、第１熱交換器ＥＸ１の出口で第１吸熱器８１ｕの入口で４０℃で３０ＭＰａとなり、第１吸熱器８１ｕの出口で第１減圧弁Ｖ１の入口でー１０８℃で３０ＭＰａとなり、第１減圧弁Ｖ１の出口で第２吸熱器８１ｄの入口でー１０７℃で４ＭＰａとなり、第２吸熱器８１ｄの出口で第２減圧弁Ｖ２の入口でー１６２℃で４ＭＰａとなり、第２減圧弁Ｖ２の出口で貯留タンクＬＴの入口にて、−１６１℃で１０６ｋＰａとなり、再液化されて貯留タンクＬＴに流入することとなる。
尚、分岐機構Ｂでは、１．１ｔ／ｈがエンジン６０へ導かれ、２．０ｔ／ｈが再液化循環路Ｃ２へ導かれるものとした。

〔第２実施形態〕
当該第２実施形態に係るボイルオフガスの再液化設備１００にあっては、熱音響機関として単一の第１熱音響機関９０ｕのみを備える構成例を示している。
当該第２実施形態に係る第１熱音響機関９０ｕは、上記第１実施形態の第１熱音響機関９０ｕと変わるところがない。
当該第２実施形態にあっては、貯留タンクＬＴから排出されるボイルオフガスＣＭを再液化し、貯留タンクＬＴへ返送する再液化循環路Ｃ２は、貯留タンクＬＴから出たボイルオフガスＣＭを、第２熱交換器ＥＸ２と、ボイルオフガスＣＭを圧縮する圧縮機ＣＴと、ボイルオフガスＣＭの一部を再液化循環路Ｃ２の外部へ導くと共に他部を第１熱交換器ＥＸ１へ導く分岐機構Ｂと、ボイルオフガスＣＭと冷媒ＳＷとを熱交換する形態でボイルオフガスＣＭを冷却する第１熱交換器ＥＸ１と、第２熱交換器ＥＸ２と、第１減圧弁Ｖ１と、第１熱音響機関９０ｕの第１吸熱器８１ｕと、第２減圧弁Ｖ２とに通過させた後に、貯留タンクＬＴへ返送するように配設されている。
即ち、当該第２実施形態にあっては、第１実施形態と比較して、第２熱交換器ＥＸ２を新たに備え、当該第２熱交換器ＥＸ２にあっては、圧縮機ＣＴにて昇圧され昇温し、且つ第１熱交換器ＥＸ１にて粗熱を取られた後のボイルオフガスＣＭが、貯留タンクＬＴから排出された後で比較的低温のボイルオフガスＣＭと熱交換する形態で、冷却されることとなる。

一方、分岐機構Ｂにて再液化循環路Ｃ２から抽出されたボイルオフガスＣＭは、第１実施形態と同様に、船舶推進用の高圧噴射型エンジン６０に燃料として供給される。
当該高圧噴射型エンジン６０には、上記第１実施形態と同様に、２５０℃程度まで昇温可能なエンジン冷却用媒体（例えば、オイル）を熱媒ＨＭとして、当該エンジン６０のジャケット部（図示せず）と第１熱音響機関９０ｕの第１加熱器７１ｕとの間で循環する熱媒循環路Ｃ１が設けられている。

更に、当該第２実施形態に係るボイルオフガスＣＭの再液化設備１００にあっては、設備の周囲に豊富に存在する海水を冷媒ＳＷとして図示しないポンプにより汲み上げ、第１熱交換器ＥＸ１、第１熱音響機関９０ｕの第１冷却器７２ｕ及び第１放熱器８２ｕ、の夫々に並列に通流する冷媒通流路（図２で冷媒ＳＷが通流する流路）が設けられている。

以上の構成において、ボイルオフガスＣＭの再液化に関するシミュレーションを行った結果を、以下に示す。
以下、シミュレーションの条件として、示していないものについては、上記第１実施形態と同一であるとする。
第１熱音響機関９０ｕの第１原動機７０ｕの熱音変換効率は１７．７％であり、第１音響ヒートポンプ部８０ｕのＣＯＰは０．３０であるとした。
更に、第１加熱器７１ｕの入口での熱媒ＨＭの温度を２５０℃とし出口での熱媒ＨＭの温度を２００℃とし、第１冷却器７２ｕの入口での冷媒ＳＷの温度を３０℃とし出口での冷媒ＳＷの温度を８０℃とし、第１放熱器８２ｕの入口での冷媒ＳＷの温度を３０℃とし出口での冷媒ＳＷの温度を４０℃とし、第１熱交換器ＥＸ１の入口での冷媒ＳＷの温度を３０℃とし出口での冷媒ＳＷの温度を８０℃とした。
因みに、このとき、第１加熱器７１ｕでの熱媒ＨＭからの回収熱量は２４７０ｋＷであり、第１冷却器７２ｕでの冷媒ＳＷへの放熱量は２０３２ｋＷであり、第１放熱器８２ｕでの冷媒ＳＷへの放熱量は５７０ｋＷであるとした。
尚、熱媒循環路Ｃ１を循環する熱媒ＨＭの流量は６０ｔ／ｈであり、第１冷却器７２ｕを通流する冷媒ＳＷの流量は３４ｔ／ｈであり、第１放熱器８２ｕを通流する冷媒ＳＷの流量４８ｔ／ｈであるとした。
また、第２熱交換器ＥＸ２でのボイルオフガス同士の熱交換量は２７６ｋＷであるとした。
以上の条件において、再液化循環路Ｃ２におけるボイルオフガスＣＭは、第２熱交換器ＥＸ２の出口で圧縮機ＣＴの入口において、３０℃となり、圧縮機ＣＴの出口で第１熱交換器ＥＸ１の入口において、１００℃で３０ＭＰａとなり、第１熱交換器ＥＸ１の出口で第２熱交換器ＥＸ２の入口において、４０℃で３０ＭＰａとなり、第２熱交換器ＥＸ２の出口で第１減圧弁Ｖ１の入口において、−１００℃で３０ＭＰａとなり、第１減圧弁Ｖ１の出口で第１吸熱器８１ｕの入口において、−９９℃で４．０ＭＰａとなり、第１吸熱器８１ｕの出口で第２減圧弁Ｖ２の入口でー１６３℃で４ＭＰａとなり、第２減圧弁Ｖ２の出口で貯留タンクＬＴの入口にて、−１６１℃で１０６ｋＰａとなり、再液化されて貯留タンクＬＴに流入することとなる。

〔別実施形態〕
（１）上記第１、２実施形態において、一の熱音響機関９０において、複数の原動機７０を備えると共に、複数の音響ヒートポンプ部８０を備える構成を採用しても構わない。
また、上記第１実施形態において、熱音響機関は２つの熱音響機関を備える構成例を示したが、３つ以上の熱音響機関を備える構成も、本願の権利範囲に含むものである。

（２）上記第１、第２実施形態において、音響筒は、２つのループ管を備える構成例を示したが、３つ以上のループ管を備える構成を採用しても構わないし、単一のループ管を備える構成を採用しても構わない。

（３）上記第１、２実施形態にあっては、ボイルオフガスの再液化設備１００、１００は、船舶に設けられるものであり、温熱源としてのエンジン６０は、船舶推進用の高圧の燃料を燃焼室に噴射する高圧噴射型エンジンである例を示した。
しかしながら、当該ボイルオフガスの再液化設備１００、１００は、船舶以外にも適用することができ、例えば、湾岸で、ＬＮＧタンカからＬＮＧを受け入れるＬＮＧ基地にも好適に適用できる。
この場合、温熱源としては、例えば、コジェネレーションシステムとしてのガスエンジンを適用することができ、この場合、当該ガスエンジンには燃料としてボイルオフガスを供給する構成を採用することができる。
当該構成を採用する場合にあっては、比較的低圧の燃料を供給することとなるため、再液化循環路Ｃ２で圧縮機ＣＴを通過する前のボイルオフガスの一部を、ガスエンジンに供給する構成が採用される。

（４）上記第１、２実施形態にあっては、ボイルオフガスの再液化設備１００、１００は、船舶に設けられるものであり、周囲に比較的低温の海水が十分に存在したので、冷媒として海水を使用した。しかしながら、当該冷媒ＳＷとしては、海水以外のものを採用しても構わない。
例えば、コージェネレーションに用いられるガスエンジンに燃料を供給する構成を採用する場合には、高圧に圧縮する必要がないため、当該ガスエンジンに燃料としてボイルオフガスを導く場合には、比較的低温になる。そこで、当該ガスエンジンに導かれる前の比較的低温のボイルオフガスを、冷媒ＳＷとして用いる構成を採用しても構わない。

（５）上記実施形態にあっては、温熱源がエンジン６０であり、熱媒ＨＭがエンジン冷却媒体である構成例を示したが、熱媒ＨＭは、エンジン６０の排ガスであっても構わない。
また、上記実施形態にあっては、温熱源として、エンジン６０にて駆動される発電機を含む構成例を示したが、当該発電機を温熱源として含まない構成も、権利範囲に含むものである。

尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明のボイルオフガスの再液化設備は、構成の簡略化を図りながらも、エネルギ効率を高めることができ、更には、メンテナンスコストを大幅に低減して経済性を向上し得るボイルオフガスの再液化設備として、有効に利用可能である。

６０ ：エンジン
７０ ：原動機
７０ｕ ：第１原動機
７０ｄ ：第２原動機
７１ ：加熱器
７１ｕ ：第１加熱器
７１ｄ ：第２加熱器
７２ ：冷却器
７２ｕ ：第１冷却器
７２ｄ ：第２冷却器
７３ ：音響再生器
７３ｕ ：第１音響再生器
７３ｄ ：第２音響再生器
８０ ：音響ヒートポンプ部
８０ｕ ：第１音響ヒートポンプ部
８０ｄ ：第２音響ヒートポンプ部
８１ ：吸熱器
８１ｕ ：第１吸熱器
８１ｄ ：第２吸熱器
８２ ：放熱器
８２ｕ ：第１放熱器
８２ｄ ：第２放熱器
８３ ：温度差再生器
８３ｕ ：第１温度差再生器
８３ｄ ：第２温度差再生器
９０ ：熱音響機関
９０ｕ ：第１熱音響機関
９０ｄ ：第２熱音響機関
１００ ：再液化設備
１００ ：再液化設備
Ｂ ：分岐機構
Ｃ２ ：再液化循環路
ＣＭ ：ボイルオフガス
ＣＴ ：圧縮機
ＥＸ１ ：第１熱交換器
ＥＸ２ ：第２熱交換器
ＨＭ ：熱媒
ＬＴ ：貯留タンク
ＳＷ ：冷媒
Ｔ ：音響筒

Claims (5)

1. 液化天然ガスを貯留する貯留タンクから排出されるボイルオフガスを再液化するボイルオフガスの再液化設備であって、
   作動媒体が充填され音波が伝播する音響筒に、前記作動媒体を外部から加熱する加熱器と前記作動媒体を外部から冷却する冷却器と前記加熱器と前記冷却器との間で音波の音響エネルギを増幅する音響再生器とから成る原動機を少なくとも１つ以上設けると共に、前記作動媒体が外部から吸熱する吸熱器と前記作動媒体が外部へ放熱する放熱器と前記吸熱器と前記放熱器との間で音波が音響エネルギを消費する形態で圧縮及び膨張する温度差再生器とから成る音響ヒートポンプ部を少なくとも１つ以上設ける熱音響機関と、
   前記貯留タンクから排出されたボイルオフガスを圧縮するボイルオフガス圧縮部と、
   温熱源の温熱を有する熱媒を前記加熱器へ導く熱媒通流路と、
   冷熱源の冷熱を有する冷媒を少なくとも前記冷却器へ導く冷媒通流路と、
   前記貯留タンクから排出されるボイルオフガスを、前記ボイルオフガス圧縮部と前記吸熱器とに記載の順に導いた後に、前記貯留タンクへ返送する再液化循環路とを備えるボイルオフガスの再液化設備。
2. 前記冷媒が海水であり、
   前記再液化循環路において、前記ボイルオフガス圧縮部を通過した後で前記吸熱器を通過する前のボイルオフガスと前記海水とを熱交換する第１熱交換器を備える請求項１に記載のボイルオフガスの再液化設備。
3. 前記温熱源が、前記ボイルオフガス圧縮部にて圧縮された後のボイルオフガスの一部を燃料とする船舶推進用の推進機関である請求項１又は２に記載のボイルオフガスの再液化設備。
4. 前記熱音響機関として、前記作動媒体が充填され音波が伝播する第１音響筒に、前記作動媒体を外部から加熱する第１加熱器と前記作動媒体を外部から冷却する第１冷却器と前記第１加熱器と前記第１冷却器との間で音波の音響エネルギを増幅する第１音響再生器とから成る第１原動機を少なくとも１つ以上設けると共に、前記作動媒体が外部から吸熱する第１吸熱器と前記作動媒体が外部へ放熱する第１放熱器と前記第１吸熱器と前記第１放熱器との間で音波が音響エネルギを消費する形態で圧縮及び膨張する第１温度差再生器とから成る第１音響ヒートポンプ部を少なくとも１つ以上設ける第１熱音響機関と、
   前記熱音響機関として、前記作動媒体が充填され音波が伝播する第２音響筒に、前記作動媒体を外部から加熱する第２加熱器と前記作動媒体を外部から冷却する第２冷却器と前記第２加熱器と前記第２冷却器との間で音波の音響エネルギを増幅する第２音響再生器とから成る第２原動機を少なくとも１つ以上設けると共に、前記作動媒体が外部から吸熱する第２吸熱器と前記作動媒体が外部へ放熱する第２放熱器と前記第２吸熱器と前記第２放熱器との間で音波が音響エネルギを消費する形態で圧縮及び膨張する第２温度差再生器とから成る第２音響ヒートポンプ部を少なくとも１つ以上設ける第２熱音響機関とを備え、
   前記熱媒通流路は、前記熱媒を分岐して並列に通流する第１熱媒通流路と第２熱媒通流路とを備え、
   前記第１熱媒通流路が前記第１加熱器へ前記熱媒を導くように配設されると共に、前記第２熱媒通流路が前記第２加熱器へ前記熱媒を導くように配設されている請求項１〜３の何れか一項に記載のボイルオフガスの再液化設備。
5. 前記再液化循環路は、前記貯留タンクから排出されたボイルオフガスを、前記第２放熱器と、前記ボイルオフガス圧縮部と、前記第１吸熱器と、前記第２吸熱器とに記載の順に通流させるように配設され、
   前記冷媒通流路は、前記第１放熱器へ前記冷媒として海水を通流させるように配設されている請求項４に記載のボイルオフガスの再液化設備。

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