JP2018189170A - 液化ガス貯蔵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボイルオフガスの発生を抑制して、ボイルオフガスを再液化するときの負担を軽減する。
【解決手段】液化ガス貯蔵装置１０は、液化ガスを貯蔵する貯蔵タンク１２と、液化ガスに浸漬された状態で配置され、液化ガスを貯蔵タンク１２内から貯蔵タンク１２の外部へ移送する移送装置と、液化ガスが気化することで貯蔵タンク１２内に発生するボイルオフガスを冷却する冷媒が流れる冷媒流路と、ボイルオフガスと冷媒との間で熱交換してボイルオフガスを再液化する熱交換器２８とを含み、熱交換器２８がボイルオフガスを再液化することで得られる再液化ガスを液化ガスに還元する再液化装置とを備える。移送装置１３は、超電導モータと、超電導モータで駆動され、液化ガスを貯蔵タンク１２内から貯蔵タンクの外部へ移送する移送ポンプ１４とを含む。超電導モータは、冷媒流路に配置され、冷媒で冷却されることにより、超電導状態で運転される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液化ガス貯蔵装置に関し、詳しくは、貯蔵タンク内のボイルオフガスを液化する液化ガス貯蔵装置に関する。

液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液化ガスを貯蔵する液化ガス貯蔵装置が知られている。液化ガス貯蔵装置は、貯蔵タンクと、移送ポンプとを備える。貯蔵タンクは、液化ガスを貯蔵する。移送ポンプは、液化ガスに浸漬された状態で駆動されて、貯蔵タンク内の液化ガスを貯蔵タンクの外部に移送する。

液化ガスの一部は、貯蔵タンク内で気化する。これにより、ボイルオフガスが発生する。ボイルオフガスが発生すると、液化ガスの貯蔵量が減少する。その結果、液化ガスの総移送量が減少する。

このような問題に対処するために、ボイルオフガスを再液化する装置が提案されている。当該装置は、例えば、下記特許文献１に開示されている。下記特許文献１では、ボイルオフガスを熱交換器で冷却した後、気液分離することで得られる液化ガスを貯蔵タンクに戻している。

特開２００１−１３２８９９号公報

ボイルオフガスを熱交換器で再液化するためには、冷媒が必要になる。また、冷媒を循環させるのであれば、そのためのエネルギーも必要になる。つまり、ボイルオフガスを再液化することは、液化ガス貯蔵装置にとって結構な負担になる。

このような負担を軽減するために、例えば、ボイルオフガスの発生そのものを抑制することが考えられる。ボイルオフガスの発生を抑制する方法としては、例えば、液化ガスを強制的に冷却することが考えられる。しかしながら、液化ガスを強制的に冷却するには、多大なエネルギーが必要になる。

本発明の目的は、ボイルオフガスを再液化する液化ガス貯蔵装置において、ボイルオフガスの発生を抑制して、ボイルオフガスを液化するときの負担を軽減することである。

本願の発明者は、上記の目的を達成するために、移送ポンプの駆動源であるモータの発熱に着目した。モータの発熱を抑制することにより、ボイルオフガスの発生が著しく抑制されることに気付いた。モータの発熱を抑制するために、移送ポンプの駆動源として超電導モータを採用すればよいとの知見を得るに至った。

超電導モータを超電導状態で運転すれば、モータの発熱を大幅に抑制することができる。また、モータの発熱そのものが抑制されるので、モータの冷却に必要な冷媒の量も少なくて済む。加えて、ボイルオフガスを再液化するための冷媒を利用すれば、モータを冷却するためだけの冷媒を別途準備しなくてもよい。本発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。

本発明による液化ガス貯蔵装置は、液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクと、前記液化ガスに浸漬された状態で配置され、前記液化ガスを前記貯蔵タンク内から前記貯蔵タンクの外部へ移送する移送装置と、前記液化ガスが気化することで前記貯蔵タンク内に発生するボイルオフガスを冷却する冷媒が流れる冷媒流路と、前記ボイルオフガスと前記冷媒との間で熱交換して前記ボイルオフガスを再液化する熱交換器とを含み、前記熱交換器が前記ボイルオフガスを再液化することで得られる再液化ガスを前記液化ガスに還元する再液化装置とを備え、前記移送装置は、超電導モータと、前記超電導モータで駆動され、前記液化ガスを前記貯蔵タンク内から前記貯蔵タンクの外部へ移送する移送ポンプとを含み、前記超電導モータは、前記冷媒流路に配置され、前記冷媒で冷却されることにより、超電導状態で運転される。

上記液化ガス貯蔵装置では、移送ポンプが超電導モータによって駆動される。超電導モータは、常伝導モータと比べて、モータ損失が少ない。加えて、超電導モータは、冷媒で冷却しながら、運転する。そのため、上記液化ガス貯蔵装置では、超電導モータが液化ガスの気化を促進する熱源になり難い。したがって、上記液化ガス貯蔵装置では、ボイルオフガスの発生を抑制することができる。

ここで、上記液化ガス貯蔵装置においては、ボイルオフガスを冷却するための冷媒を利用して超電導モータを冷却するので、超電導モータの冷却に関しては冷媒の量が増えるが、超電導モータよるボイルオフガスの発生抑制効果が著しいため、冷却に必要な冷媒の量は全体として減らすことができる。したがって、上記液化ガス貯蔵装置では、ボイルオフガスを再液化するときの負担を軽減することができる。

上記液化ガス貯蔵装置において、好ましくは、前記超電導モータの前記超電導状態での運転温度は、前記ボイルオフガスの再液化温度よりも低く、前記超電導モータは、前記冷媒が流れる方向で、前記熱交換器よりも上流側に位置している。

この場合、冷却するときの目標温度が低いほう（超電導モータ）の冷却に用いた冷媒を利用して、冷却するときの目標温度が高いほう（ボイルオフガス）を冷却することができる。そのため、冷媒の冷熱を効率よく利用することができる。

上記液化ガス貯蔵装置において、好ましくは、前記冷媒流路は、前記冷媒が循環する閉流路であり、前記再液化装置は、さらに、前記閉流路に配置され、前記冷媒を前記閉流路内で循環させる循環ポンプと、前記閉流路に配置され、前記冷媒が流れる方向において、前記超電導モータよりも上流側であって、かつ、前記熱交換器よりも下流側に位置し、前記超電導モータの冷却と前記熱交換器による前記ボイルオフガスの冷却とに用いられた前記冷媒の温度を、前記超電導モータを冷却して前記超電導状態で運転するための温度まで下げる冷凍機とを含む。

この場合、超電導モータ及びボイルオフガスの冷却に用いられることで温度が上昇した冷媒を、再び、超電導モータ及びボイルオフガスの冷却に用いることができる。つまり、冷媒を再利用することができる。そのため、冷媒の量をさらに少なくすることができる。

また、冷媒の量が少なくなるので、循環ポンプの駆動エネルギーも少なくて済む。したがって、ボイルオフガスを液化するときの負担を軽減することができる。

上記液化ガス貯蔵装置において、好ましくは、前記移送装置は、さらに、前記移送ポンプに接続されて、前記液化ガスが流れる液化ガス流路を含み、前記再液化装置は、さらに、前記再液化ガスが流れる還元流路を含み、前記還元流路は、前記熱交換器が前記ボイルオフガスを再液化する位置よりも下流側において、前記液化ガス流路に接続されている。

この場合、ボイルオフガスを再液化することで得られる再液化ガスを貯蔵タンクに戻さなくても、液化ガスに還元することができる。そのため、再液化ガスが再び気化されるのを防ぐことができる。

上記液化ガス貯蔵装置において、好ましくは、前記還元流路は、前記貯蔵タンクに接続されて、前記熱交換器が前記ボイルオフガスを再液化する位置よりも上流側では、前記ボイルオフガスが流れる流路であり、前記再液化装置は、さらに、前記還元流路のうち、前記熱交換器が前記ボイルオフガスを再液化する位置よりも上流側に位置する部分に配置され、前記ボイルオフガスを圧縮して送り出す圧縮機を含み、前記熱交換器は、前記圧縮機で圧縮された前記ボイルオフガスを再液化する。

この場合、予め圧縮機で圧縮しない場合と比べて、熱交換器がボイルオフガスを再液化しやすくなる。

本発明による液化ガス貯蔵装置によれば、ボイルオフガスの発生を抑制して、ボイルオフガスを液化するときの負担を軽減することができる。

本発明の実施の形態による液化ガス貯蔵装置の概略構成を示す模式図である。 移送ポンプの概略構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態の応用例に係る液化ガス貯蔵装置の概略構成を示す模式図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳述する。

図１を参照しながら、本発明の実施の形態による液化ガス貯蔵装置１０について説明する。液化ガス貯蔵装置１０は、貯蔵タンク１２と、移送装置１３と、再液化装置１５とを備える。

貯蔵タンク１２は、液化ガス１２１を貯蔵する。液化ガス１２１は、例えば、液化天然ガスである。

移送装置１３は、移送ポンプ１４と、液化ガス流路１６とを備える。以下、これらについて説明する。

移送ポンプ１４は、貯蔵タンク１２内に収容されている。移送ポンプ１４は、液化ガス１８に浸漬されている。移送ポンプ１４は、液化ガス１８を貯蔵タンク１２内から貯蔵タンク１２の外部へ移送する。

図２を参照しながら、移送ポンプ１４について説明する。図２は、移送ポンプ１４の概略構成を示す模式図である。

移送ポンプ１４は、ポンプケーシング１４１と、インペラ１４２と、駆動源としての超電導モータ１４３と、モータケーシング１４４とを備える。ポンプケーシング１４１は、インペラ１４２、超電導モータ１４３及びモータケーシング１４４を収容する。モータケーシング１４４は、超電導モータ１４３を収容する。超電導モータ１４３の出力軸に対して、インペラ１４２が固定されている。超電導モータ１４３が有する回転子及び固定子の少なくとも一方は、超電導材料で形成された部材（例えば、コイル巻線）を有する。

再び、図１を参照しながら説明する。液化ガス流路１６は、移送ポンプ１４（具体的には、ポンプケーシング１４１）に接続されている。液化ガス流路１６は、移送ポンプ１４から送られてくる液化ガス１８を流通させる。液化ガス流路１６は、貯蔵タンク１２を貫通して配置されている。つまり、液化ガス流路１６の上流端は貯蔵タンク１２内に位置し、液化ガス流路１６の下流端は貯蔵タンク１２の外部に位置する。

再液化装置１５は、還元流路１８と、圧縮機２０と、冷媒流路２２と、循環ポンプ２４と、冷凍機２６と、熱交換器２８とを備える。以下、これらについて説明する。

還元流路１８は、貯蔵タンク１２に接続されている。還元流路１８は、ボイルオフガス１２２を貯蔵タンク１２内から貯蔵タンク１２の外部へ流通させる。

ボイルオフガス１２２は、液化ガス１２１が気化することで発生する。液化ガス１２１の気化は、例えば、移送ポンプ１４が液化ガス１２２を移送するときの発熱によって促進される。ボイルオフガス１２２は、貯蔵タンク１２内で液化ガス１２１よりも上方に存在する。

圧縮機２０は、還元流路１８に配置されている。圧縮機２０は、貯蔵タンク１２の外側に位置する。圧縮機２０は、ボイルオフガス１２２を圧縮して送り出す。

冷媒流路２２は、冷媒を流通させる。冷媒流路２２は、冷媒が循環する閉流路である。

冷媒流路２２のうち、一部は貯蔵タンク１２内に位置し、その他の部分は貯蔵タンク１２の外部に位置する。つまり、冷媒流路２２は、貯蔵タンク１２を貫通して配置されている。

超電導モータ１４３は、冷媒流路２２のうち、貯蔵タンク１２内に位置する部分に配置されている。超電導モータ１４３は、冷媒流路２２が流通させる冷媒によって冷却される。具体的には、超電導モータ１４３を収容するモータケーシング１４４が冷媒流路２２の一部を構成している。そのため、冷媒流路２２が流通させる冷媒は、モータケーシング１４４内に供給される。これにより、超電導モータ１４３が冷却される。

超電導モータ１４３は、超電導状態で運転するときの温度（運転温度）に冷却される。運転温度は、超電導モータ１４３が有する超電導材料の臨界温度によって決定される。運転温度は、ボイルオフガス１２２が再液化可能な温度よりも低い。運転温度は、例えば、ボイルオフガス１２２を再液化することで得られる再液化ガスの温度よりも低い。

冷媒流路２２のうち、貯蔵タンク１２の外部に位置する部分には、循環ポンプ２４と、冷凍機２６とが配置されている。

循環ポンプ２４は、圧力の作用により、冷媒流路２２内に冷媒を送り出す。これにより、冷媒が冷媒流路２２を循環する。循環ポンプ２４は、冷媒流路２２において冷媒が流れる方向で、超電導モータ１４３よりも下流側に位置している。

冷凍機２６は、気化熱の作用により、冷媒流路２２が流通させる冷媒の温度を下げる。これにより、冷媒流路２２内を循環する冷媒の冷却効率が低下するのを防いでいる。

本実施の形態では、冷凍機２６は、超電導モータ１４３の冷却と熱交換器２８によるボイルオフガス１２２の再液化とに用いられた冷媒の温度を、超電導モータ１４３を冷却して超電導状態で運転するための温度まで下げる。

冷凍機２６は、冷媒流路２２において冷媒が流れる方向で、循環ポンプ２４よりも下流側に位置している。冷凍機２６は、冷媒流路２２において冷媒が流れる方向で、超電導モータ１４３よりも上流側に位置している。

熱交換器２８は、冷媒流路２２が流通させる冷媒を利用して、還元流路１８が流通させるボイルオフガス１２２を冷却する。これにより、ボイルオフガス１２２が再液化される。

ここで、還元流路１８の下流端は、液化ガス流路１６に接続されている。そのため、ボイルオフガス１２２を再液化することで生成される再液化ガスは、液化ガス流路１６が流通させる液化ガス１２１と合流し、液化ガス流路１６が流通させる液化ガス１２１と一緒に、液化ガス流路１６を流通する。つまり、再液化ガスは、液化ガス１２１に還元される。

熱交換器２８は、冷媒流路２２において冷媒が流れる方向で、超電導モータ１４３よりも下流側に位置し、且つ、循環ポンプ２４よりも上流側に位置している。熱交換器２８は、冷媒流路２２において冷媒が流れる方向で、冷凍機２６よりも上流側に位置している。

上記のように、冷媒流路２２が流通させる冷媒は、ボイルオフガス１２２だけでなく、超電導モータ１４３も冷却する。そのため、ボイルオフガス１２２を液化するという点だけでなく、超電導モータ１４３の超電導状態を維持するという点も考慮して、冷媒の種類が選択される。超電導モータ１４３が高温超電導材料で形成された部材を有する場合、冷媒は、例えば、液体窒素である。

液化ガス貯蔵装置１０においては、ボイルオフガス１２２の発生を抑制して、ボイルオフガス１２２を再液化するときの負担を軽減することができる。その理由は、以下のとおりである。

液化ガス貯蔵装置１０は、移送ポンプ１４の駆動源として、超電導モータ１４３を備える。超電導モータ１４３は、常伝導モータと比べて、モータの損失が少ない。加えて、超電導モータ１４３は、冷媒で冷却しながら、運転する。そのため、超電導モータ１４３は、液化ガス１２１の気化を促進する熱源にはなり難い。したがって、液化ガス貯蔵装置１０では、ボイルオフガス１２２の発生を抑制することができる。

ここで、液化ガス貯蔵装置１０においては、ボイルオフガス１２２を液化するときに用いる冷媒を利用して、超電導モータ１４３を冷却している。そのため、超電導モータ１４３の冷却に関しては、冷媒の量が増えることになる。しかしながら、移送ポンプ１４の駆動源として超電導モータ１４３を採用したことによるボイルオフガス１２２の発生抑制効果が著しいので、冷却に必要な冷媒の量は全体として減らすことができる。したがって、液化ガス貯蔵装置１０においては、ボイルオフガス１２２を再液化するときの負担を軽減することができる。

また、液化ガス貯蔵装置１０においては、上記のように、ボイルオフガス１２２を再液化するための冷媒の量を少なくすることができるので、循環ポンプ２４の消費電力を小さくすることができる。

また、液化ガス貯蔵装置１０においては、上記のように、ボイルオフガス１２２の発生量を減らすことができるので、圧縮機２０の消費電力を小さくすることができる。

また、液化ガス貯蔵装置１０においては、超電導モータ１４３を冷却した後の冷媒を利用して、ボイルオフガス１２２を再液化している。つまり、超電導モータ１４３を冷却する冷媒のほうが液化ガスよりも温度が低い。そのため、超電導モータ１４３を冷却する冷媒は、液化ガスの気化を促進する熱源にはなり難い。

液化ガス貯蔵装置１０において、超電導モータ１４３は、冷媒流路２２において冷媒が流れる方向で、熱交換器２８よりも上流側に位置している。ここで、超電導モータ１４３を超電導状態で運転するときの温度は、熱交換器２８がボイルオフガス１２２を再液化するときの温度よりも低い。そのため、液化ガス貯蔵装置１０では、超電導モータ１４３を先に冷却した後、超電導モータ１４３よりも冷却するときの目標温度が高いボイルオフガス１２２を冷却する。つまり、冷却するときの目標温度が低い超電導モータ１４３の冷却に用いた冷媒を利用して、冷却するときの目標温度が高いボイルオフガス１２２を冷却することができる。そのため、冷媒の冷熱を効率よく利用することができる。

液化ガス貯蔵装置１０において、冷凍機２６は、冷媒流路２２において冷媒が流れる方向で、超電導モータ１４３よりも上流側であって、かつ、熱交換器２８よりも下流側に位置している。そのため、超電導モータ１４３の冷却及びボイルオフガス１２２の再液化に用いられることで温度が上昇した冷媒を、再利用することができる。その結果、冷媒の量をさらに少なくすることができる。

また、冷媒の量が少なくなるので、循環ポンプ２４の消費電力も少なくて済む。したがって、ボイルオフガス１２２を液化するときの負担をさらに軽減することができる。

液化ガス貯蔵装置１０では、還元流路１８の下流端が液化ガス流路１６に接続されている。そのため、再液化ガスが貯蔵タンク１２内で再び気化されるのを防ぐことができる。

液化ガス貯蔵装置１０では、還元流路１８に圧縮機２０が配置されている。そのため、予め圧縮機２０で圧縮しない場合と比べて、熱交換器２８がボイルオフガス１２２を再液化しやすくなる。

［実施の形態の応用例］
図３を参照しながら、本発明の実施の形態の応用例に係る液化ガス貯蔵装置１０Ａについて説明する。液化ガス貯蔵装置１０Ａは、液化ガス貯蔵装置１０と比べて、冷媒流路２２が閉流路ではない点で異なる。なお、図示はしていないが、冷媒流路２２の上流端は、例えば、冷媒を貯蔵するタンクに接続される。

このような液化ガス貯蔵装置１０Ａにおいても、液化ガス貯蔵装置１０と同様に、ボイルオフガス１２２の発生を抑制して、ボイルオフガス１２２を再液化するときの負担を軽減することができる。

表１を参照しながら、本発明の実施の形態による液化ガス貯蔵装置１０（実施例）について説明する。

表１は、実施例に係る液化ガス貯蔵装置の消費電力及び冷媒循環量を示している。ここで、Ｐ１は、移送ポンプの消費電力（単位：ｋＷ）を示す。Ｐ２は、圧縮機の軸動力（単位：ｋＷ）を示す。Ｐ３は、循環ポンプの軸動力（単位：ｋＷ）を示す。Ｐ４は、冷凍機の消費電力（単位：ｋＷ）を示す。

なお、表１には、比較のために、比較例に係る液化ガス貯蔵装置の消費電力及び冷媒循環量も示している。ここで、比較例に係る液化ガス貯蔵装置は、実施例に係る液化ガス貯蔵装置と比べて、移送ポンプの駆動源として常伝導モータを用いる点で異なる。

表１に示すように、実施例に係る液化ガス貯蔵装置は、比較例に係る液化ガス貯蔵装置と比べて、消費電力が低く、冷媒循環量が少ない。その理由は、以下のとおりである。

先ず、移送ポンプの消費電力を算出する方法について説明する。移送ポンプの出力（単位：ｋＷ）をＰ０とし、当該出力に必要なモータの電力（単位：ｋＷ）をＰ１とし、モータ損失をη１とすると、これらは、以下の式（１）に示す関係を満たす。

続いて、モータ損失による発熱に起因するボイルオフガスの発生量と、当該ボイルオフガスを圧縮するのに必要な動力を算出する方法について説明する。モータ損失による発熱量Ｑｍ（単位：ｋＷ）は、以下の式（２）で算出される。

ボイルオフガスの発生量Ｍｂ（単位：ｋｇ／ｓ）は、液化ガスの潜熱（単位：ｋＪ／ｋｇ）をｎ１とすると、以下の式（３）で算出される。

発生量Ｍｂ（単位：ｋｇ／ｓ）のボイルオフガスを圧縮するのに必要な軸動力Ｐ２（単位：ｋＷ）は、貯蔵タンク内の圧力（単位：ＭＰａ）をｐ（１）とし、ボイルオフガスの圧縮後の圧力（単位：ＭＰａ）をｐ（２）とすると、以下の式（４）で算出される。

ここで、Ｔ１はボイルオフガスの温度（単位：Ｋ）を示し、γは断熱指数を示し、Ｒは気体定数（単位：ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））を示し、η２は圧縮機の効率を示す。

また、ボイルオフガスは、圧縮により、温度が上昇する。圧縮後の温度Ｔ２（単位：Ｋ）は、以下の式（５）で算出される。

圧縮されたボイルオフガスを液化するのに必要な冷凍能力Ｑｃ（単位：ｋＷ）は、液化ガスの比熱をＣｐ（単位：ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ））とし、液化ガスの潜熱（単位：ｋＪ／ｋｇ）をｎとすると、以下の式（６）で算出される。

続いて、圧縮されたボイルオフガスを冷却して液化するのに必要な電力の算出方法について説明する。

先ず、冷媒の循環量を算出する。ここで、冷媒の循環量を算出する方法は、実施例に係る液化ガス貯蔵装置と比較例に係る液化ガス貯蔵装置とで異なる。その理由は、実施例に係る液化ガス貯蔵装置では、冷媒を利用して、超電導モータを冷却しているためである。

比較例に係る液化ガス貯蔵装置では、上記の式（６）で算出される冷凍能力Ｑｃに相当する冷媒の循環量Ｍｃが必要になる。ここで、ボイルオフガスと熱交換する前の冷媒の温度、圧力及びエンタルピーをＴ３、ｐ（３）及びｈ３とし、ボイルオフガスと熱交換した後の冷媒の温度、圧力及びエンタルピーをＴ４、ｐ（４）、ｈ４とすると、比較例での冷媒の循環量Ｍｃは、以下の式（７）で算出される。

一方、実施例に係る液化ガス貯蔵装置では、冷媒は、超電導モータの冷却に利用された後、ボイルオフガスとの熱交換に利用される。そこで、超電導モータを冷却した後の冷媒の温度、圧力及びエンタルピーをＴ４´、ｐ（３）´、ｈ４´とする。

ここで、実施例での冷媒の循環量は、超電導モータの冷却に必要な量から決定されるものとする。超電導モータの熱負荷をＱｓとすると、実施例での冷媒の循環量は、以下の式（７´）から算出される。

ボイルオフガスを液化するのに必要な熱負荷をＱｃとすると、エンタルピーｈ４は、以下の式（８）で算出される。

なお、エンタルピーｈ４を算出する際には、熱交換器による熱交換の前後の圧力差（圧力損失）を考慮する必要があるが、計算を簡単にするために、ここでは、圧力損失がないものとしている。

冷媒の循環に必要な循環ポンプの軸動力Ｐ３（単位：ｋＷ）は、以下の式（９）で算出される。

ここで、Δｐ＝ｐ（４）−ｐ（３）であり、η３は循環ポンプの効率である。Ｍｃは、実施例に係る液化ガス貯蔵装置のＰ３を算出する場合は式（７´）で算出されるものを代入し、比較例に係る液化ガス貯蔵装置のＰ３を算出する場合は式（７）で算出されるものを代入する。

冷媒は、超電導モータの冷却やボイルオフガスの冷却に用いられることで、温度が上昇している。冷媒を初期の温度Ｔ３まで冷却するのに必要な電力Ｐ４は、以下の式（１０）で算出される。

ここで、ＣＯＰは、冷凍機の成績係数である。

上記の式（１）、（４）、（９）、（１０）を用いることにより、液化ガス貯蔵装置での消費電力を算出することができる。

表１に示す消費電力は、以下の条件で算出した。

移送ポンプの動力は、１ＭＷとした。液化ガスは、液化天然ガス（ＬＮＧ）とした。

実施例での移送ポンプの駆動源である超電導モータの効率は、９８．３％とした。超電導モータの損失の内訳は、機械損を１．４％とし、漂遊負荷損を０．３％とし、交流損を０．２％とし、冷凍損を１．７％とした。なお、冷凍損は、超電導モータを超電導状態に維持する際の損失である。

比較例での移送ポンプの駆動源である常伝導モータの効率は、９６．７％とした。常伝導モータの損失の内訳は、機械損を１．２％とし、漂遊負荷損を０．３％とし、鉄損を１．４％とし、銅損を０．４％とした。

ここで、モータ損失が液化ガスの入熱に相当し、その分だけボイルオフガスが発生する。ただし、超電導モータにおける交流損失は、冷媒で冷却するため、液化ガスの入熱にはならない。

超電導モータの運転温度は、６５Ｋとした。線材は、ＲＥＢＣＯ線材とした。

ボイルオフガスは圧縮機で１．０ＭＰａまで圧縮した後、冷媒で冷却して再液化することとした。

冷媒の温度は、冷凍機で冷凍した後の温度（Ｔ３）を６５Ｋとし、循環ポンプの入口での温度（Ｔ４）を７２Ｋとした。

冷凍機の成績係数ＣＯＰは、０．１とした。移送ポンプ、循環ポンプ及び圧縮機の効率は、何れも、７０％とした。

これらの条件に基づいて算出することにより、表１に示す消費電力及び冷媒循環量が得られた。

表１に示すように、実施例に係る液化ガス貯蔵装置は、比較例に係る液化ガス貯蔵装置よりも、消費電力が低く、冷媒循環量が少ない。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、上述した実施の形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変形して実施することができる。

上記実施の形態では、超電導モータ１４３が、冷媒流路２２において冷媒が流れる方向で、熱交換器２８よりも上流側に位置していたが、超電導モータ１４３は、熱交換器２８よりも下流側に位置していてもよい。

上記実施の形態において、還元流路１８の下流端は、貯蔵タンク１２に接続されていてもよい。

以上、本発明の実施の形態及びその応用例について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施の形態及びその応用例によって、何等、限定されない。

本発明において、液化ガス貯蔵装置が設置される場所は、特に限定されない。液化ガス貯蔵装置は、例えば、液化ガスを輸送するタンカーに設置されてもよいし、地面に設置されてもよい。

本発明において、液化ガスは室温以下の沸点を有するものであれば、特に限定されない。液化ガスは、例えば、液化天然ガスであってもよいし、液化エチレンであってもよいし、液化石油ガスであってもよい。

本発明において、移送装置は、貯蔵タンクの外側に配置されていてもよいし、貯蔵タンクの内側に配置されていてもよい。

本発明において、移送ポンプは、液化ガスに浸漬された状態で使用されるものであれば、特に限定されない。移送ポンプは、例えば、サブマージドポンプである。

本発明において、再液化装置は、貯蔵タンクの外側に配置されていてもよいし、貯蔵タンクの内側に配置されていてもよい。

本発明において、冷媒は、超電導モータにおける超電導状態を実現しつつ、ボイルオフガスを再液化することができるものであれば、特に限定されない。冷媒の種類は、例えば、超電導モータに用いられる超電導材料や、ボイルオフガスの再液化温度等に応じて、適宜、選択される。冷媒は、液体であってもよいし、気体であってもよい。

本発明において、冷媒流路は、貯蔵タンクの外側に配置されていてもよいし、貯蔵タンクの内側に配置されていてもよい。

本発明において、超電導モータの冷却は、熱交換器によるボイルオフガスの冷却よりも先であってもよいし、後であってもよい。

本発明において、超電導モータは、回転子及び固定子の少なくとも一方において、超電導材料で形成された部材を有しているものであれば、特に限定されない。超電導材料で形成された部材は、例えば、コイル巻線である。

本発明において、還元流路は、液化ガス流路に接続されていてもよいし、液化ガス流路に接続されていなくてもよい。還元流路の下流端は、例えば、貯蔵タンクに接続されていてもよい。つまり、再液化ガスは、液化ガス流路が流通させる液化ガスと一緒に流通させてもよいし、貯蔵タンク内に戻してもよい。還元流路は、貯蔵タンクの外側に配置されていてもよいし、貯蔵タンクの内側に配置されていてもよい。

本発明において、圧縮機は、ボイルオフガスを圧縮して送り出すものであれば、特に限定されない。圧縮機がボイルオフガスを圧縮して送り出す態様は、特に限定されない。例えば、羽根車やロータの回転運動を利用するものであってもよいし、ピストンの往復運動を利用するものであってもよい。圧縮機は、例えば、ターボ圧縮機であってもよいし、容積圧縮機であってもよい。圧縮機は、貯蔵タンクの外側に配置されていてもよいし、貯蔵タンクの内側に配置されていてもよい。

本発明において、循環ポンプは、冷媒を流動させることができるものであれば、特に限定されない。循環ポンプは、例えば、非容積（ターボ型）ポンプであってもよいし、容積型ポンプであってもよい。循環ポンプは、貯蔵タンクの外側に配置されていてもよいし、貯蔵タンクの内側に配置されていてもよい。

本発明において、冷凍機は、冷媒の温度を下げることができるものであれば、特に限定されない。冷媒の温度を下げる方法としては、例えば、ヒートポンプの原理を用いたものが考えられる。冷凍機は、例えば、蒸気圧縮冷凍機である。冷凍機は、貯蔵タンクの外側に配置されていてもよいし、貯蔵タンクの内側に配置されていてもよい。

本発明において、熱交換器は、還元流路が流通させるボイルオフガスと冷媒流路が流通させる冷媒との間で熱を移動させることにより、ボイルオフガスを冷却して液化するものであれば、特に限定されない。熱交換器は、例えば、二重管式熱交換器であってもよいし、多管式熱交換器であってもよい。熱交換器は、貯蔵タンクの外側に配置されていてもよいし、貯蔵タンクの内側に配置されていてもよい。

１０ 液化ガス貯蔵装置
１２ 貯蔵タンク
１２１ 液化ガス
１２２ ボイルオフガス
１３ 移送装置
１４ 移送ポンプ
１４３ 超電導モータ
１６ 液化ガス流路
１８ 還元流路
２０ 圧縮機
２２ 冷媒流路
２４ 循環ポンプ
２６ 冷凍機
２８ 熱交換器

Claims (5)

1. 液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクと、
   前記液化ガスに浸漬された状態で配置され、前記液化ガスを前記貯蔵タンク内から前記貯蔵タンクの外部へ移送する移送装置と、
   前記液化ガスが気化することで前記貯蔵タンク内に発生するボイルオフガスを冷却する冷媒が流れる冷媒流路と、前記ボイルオフガスと前記冷媒との間で熱交換して前記ボイルオフガスを再液化する熱交換器とを含み、前記熱交換器が前記ボイルオフガスを再液化することで得られる再液化ガスを前記液化ガスに還元する再液化装置とを備え、
   前記移送装置は、
   超電導モータと、
   前記超電導モータで駆動され、前記液化ガスを前記貯蔵タンク内から前記貯蔵タンクの外部へ移送する移送ポンプとを含み、
   前記超電導モータは、前記冷媒流路に配置され、前記冷媒で冷却されることにより、超電導状態で運転される、液化ガス貯蔵装置。
2. 請求項１に記載の液化ガス貯蔵装置であって、
   前記超電導モータの前記超電導状態での運転温度は、前記ボイルオフガスの再液化温度よりも低く、
   前記超電導モータは、前記冷媒が流れる方向で、前記熱交換器よりも上流側に位置している、液化ガス貯蔵装置。
3. 請求項１又は２に記載の液化ガス貯蔵装置であって、
   前記冷媒流路は、前記冷媒が循環する閉流路であり、
   前記再液化装置は、さらに、
   前記閉流路に配置され、前記冷媒を前記閉流路内で循環させる循環ポンプと、
   前記閉流路に配置され、前記冷媒が流れる方向において、前記超電導モータよりも上流側であって、かつ、前記熱交換器よりも下流側に位置し、前記超電導モータの冷却と前記熱交換器による前記ボイルオフガスの冷却とに用いられた前記冷媒の温度を、前記超電導モータを冷却して前記超電導状態で運転するための温度まで下げる冷凍機とを含む、液化ガス貯蔵装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の液化ガス貯蔵装置であって、
   前記移送装置は、さらに、
   前記移送ポンプに接続されて、前記液化ガスが流れる液化ガス流路を含み、
   前記再液化装置は、さらに、
   前記再液化ガスが流れる還元流路を含み、
   前記還元流路は、前記熱交換器が前記ボイルオフガスを再液化する位置よりも下流側において、前記液化ガス流路に接続されている、液化ガス貯蔵装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の液化ガス貯蔵装置であって、
   前記還元流路は、
   前記貯蔵タンクに接続されて、前記熱交換器が前記ボイルオフガスを再液化する位置よりも上流側では、前記ボイルオフガスが流れる流路であり、
   前記再液化装置は、さらに、
   前記還元流路のうち、前記熱交換器が前記ボイルオフガスを再液化する位置よりも上流側に位置する部分に配置され、前記ボイルオフガスを圧縮して送り出す圧縮機を含み、
   前記熱交換器は、前記圧縮機で圧縮された前記ボイルオフガスを再液化する、液化ガス貯蔵装置。

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