JP2022157755A - ガス処理システムおよび船舶 - Google Patents

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Taichiro Shimoda
晴彦 冨永
Haruhiko Tominaga
真志 松尾
Shinji Matsuo
翔 樋渡
Sho Hiwatari
広崇 ▲高▼田
Hirotaka Takada
洋輝 中土
Hiroki Nakatsuchi
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Abstract

【課題】多重殻タンクにおける内槽の外側の空間からその外部へ排出される可燃性ガスを安全に処理する。【解決手段】一態様に係るガス処理システムは、内部に低温液体が貯蔵された内槽と、内槽を収容する１つまたは複数の外槽と、を備え、内槽と１つまたは複数の外槽との間または複数の外槽のうち互いに隣接する２つの外槽間の断熱空間に可燃性ガスが充填された多重殻タンクと、１つまたは複数の外槽の外部に設けられた燃焼装置と、可燃性ガスを断熱空間から排出し、燃焼装置へ導く排出路と、排出路に設けられた排出弁と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ガス処理システムおよびこれを備える船舶に関する。
内部に低温液体が貯蔵された内槽と当該内槽を収容する外槽とを有し、内槽と外槽との間の空間にガスを充填した多重殻タンクが知られている。例えば特許文献１には、内槽と外槽とを有する二重殻タンクが開示されている。この二重殻タンクにおける内槽と外槽との間の空間には、内槽から排出されたボイルオフガスが充填されている。内槽と外槽との間の空間の圧力が高くなりすぎたときにその空間のガスを排出できるように、外槽には排出路が接続されている。
国際公開第２０２０／２０２５７８号公報
内槽と外槽との間の空間内に可燃性ガスが充填されており、上記のように内槽と外槽との間の空間から可燃性ガスを排出する場合には、その可燃性ガスを安全に処理する必要がある。三重以上の多重殻タンクにおいても、２つの外槽間の空間から可燃性ガスを排出する場合も同様である。
そこで、本発明は、多重殻タンクにおける内槽の外側の空間からその外部へ排出される可燃性ガスを安全に処理することができるガス処理システムおよびこれを備える船舶を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るガス処理システムは、内部に低温液体が貯蔵された内槽と、前記内槽を収容する１つまたは複数の外槽と、を備え、前記内槽と前記１つまたは複数の外槽との間または前記複数の外槽のうち互いに隣接する２つの外槽間の断熱空間に可燃性ガスが充填された多重殻タンクと、前記１つまたは複数の外槽の外部に設けられた燃焼装置と、前記可燃性ガスを前記断熱空間から排出し、前記燃焼装置へ導く排出路と、前記排出路に設けられた排出弁と、を備える。
また、本発明の一態様に係る船舶は、上記のガス処理システムを備える船舶。
上記の構成によれば、多重殻タンクにおける内槽の外側の断熱空間から排出される可燃性ガスを燃焼装置により燃焼させて安全に処理できる。
本発明によれば、多重殻タンクにおける内槽の外側の空間からその外部へ排出される可燃性ガスを安全に処理することができるガス処理システムおよびこれを備える船舶を提供することができる。
図１は、本発明の第１実施形態に係るガス処理システムを含む船舶の概略側面図である。 図２は、図１に示すガス処理システムの全体的な構成を示す概略構成図である。 図３は、第１実施形態の変形例１に係るガス処理システムの全体的な構成を示す概略構成図である。 図４は、第１実施形態の変形例２に係るガス処理システムの全体的な構成を示す概略構成図である。 図５は、第１実施形態の変形例３に係るガス処理システムの全体的な構成を示す概略構成図である。 図６は、図５に示すガス処理システムの構成の別の例を示す図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係るガス処理システムの全体的な構成を示す概略構成図である。 図８は、第２実施形態の変形例１に係るガス処理システムの全体的な構成を示す概略構成図である。 図９は、第２実施形態の変形例２に係るガス処理システムの全体的な構成を示す概略構成図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本願明細書において、「内側」とは多重殻タンクの内槽内の空間の中心部分に近い側を意味し、「外側」とは多重殻タンクの内槽内の空間の中心部分から遠い側を意味する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る多重殻タンク１０を含む船舶１の概略側面図である。船舶１は、低温液体を運搬する液化ガス運搬船である。船舶１は、多重殻タンク１０を備える。多重殻タンク１０は、内槽１１と、内槽１１を収容する外槽１２を備える。内槽１１の内部の貯留空間Ｒ０に低温液体が貯蔵されている。外槽１２が内槽１１を覆うことによって、内槽１１より外側で且つ外槽１２より内側に密閉された断熱空間Ｒ１が形成されている。断熱空間Ｒ１には、断熱材が配置されている。なお、断熱材は、例えば、パーライトなどの粒状体であってもよいし、内槽１１の表面などに張り付けられた防熱パネルであってもよい。
本実施形態において、内槽１１および外槽１２は、いずれも球形である。内槽１１および外槽１２は、必ずしも球形でなくてもよい。例えば内槽１１および外槽１２は、上半球体とした半球体との間に短い筒状体が挟まれた形状であってもよいし、横置き円筒状であってもよいし、方形状であってもよい。あるいは、例えば、内槽１１および外槽１２は、内槽１１の中心から上４５度の角度方向および／または下４５度の角度方向が膨らんだ形状であってもよい。内槽１１の形状および外槽１２の形状は、互いに相似であってもよいし非相似であってもよい。
外槽１２の上側部分は、タンクカバー１３により覆われており、外槽１２の残りの部分は、保持壁１４により覆われている。保持壁１４は、例えば船体２の一部である。すなわち、保持壁１４は、外槽１２の船幅方向両側で船長方向にそれぞれ延びる一対の縦通隔壁や、外槽１２の下方で且つ船体２の船底外板の上方で船長方向に延びるインナーボトムプレートなどを含む。
タンクカバー１３および保持壁１４は、外槽１２を収容する１つの収容構造１５として構成されている。タンクカバー１３および保持壁１４が外槽１２を覆っていることによって、タンクカバー１３および保持壁１４の内側で且つ外槽１２の外側に、密閉空間が形成されている。言い換えれば、タンクカバー１３と保持壁１４とは、外槽１２を更に覆う１つの外槽として機能している。本願明細書および特許請求の範囲において、多重殻タンクの外槽には、タンクカバーおよび保持壁により構成される収容構造１５など、内側の外槽との間に密閉空間を形成する最外槽として機能するものも含まれるものとする。
多重殻タンク１０は、必ずしも船舶１にカーゴタンクとして搭載される必要はなく、燃料タンクとして搭載されてもよい。また、図１では、１つの多重殻タンク１０を備えた船舶１を示したが、船舶１が複数の多重殻タンク１０を備えてもよい。なお、船舶１が複数の多重殻タンク１０を備える場合、隣接する２つの多重殻タンク１０の間に設けられた隔壁も、外槽１２を覆う収容構造１５に含まれる。
本実施形態において、断熱空間Ｒ１内の可燃性ガスの圧力が所定の上限圧を超えた場合には、断熱空間Ｒ１から可燃性ガスを排出して断熱空間Ｒ１内のガス圧を下げる必要がある。船舶１は、このような場合に断熱空間Ｒ１から排出した可燃性ガスを処理することを可能にするガス処理システム３Ａを備えている。
図２は、図１に示すガス処理システム３Ａの全体的な構成を示す概略構成図である。ガス処理システム３Ａは、上述した多重殻タンク１０を備える。図２には、内槽１１および外槽１２の断面図を含む。ただし、図２において、タンクカバー１３および保持壁１４は省略している。図２に示すように、内槽１１は、低温液体が収容された内槽１１より内側の貯留空間Ｒ０と、内槽１１より外側で且つ外槽１２より内側の断熱空間Ｒ１とを仕切っている。
貯留空間Ｒ０の上部の気層は、貯留空間Ｒ０内の低温流体が気化したボイルオフガスで満たされている。貯留空間Ｒ０内のボイルオフガスは、可燃性ガスであり、また、断熱空間Ｒ１内には、内槽１１内のボイルオフガスと同じ種類の可燃性ガスが充填されている。例えば、貯留空間Ｒ０の低温液体は、液化水素であり、断熱空間Ｒ１のガスは、水素ガスである。
多重殻タンク１０は、内槽１１内のボイルオフガス、すなわち貯留空間Ｒ０におけるボイルオフガスを、断熱空間Ｒ１内へ導入する導入路２１を備えている。導入路２１には、導入弁２２が設けられている。例えば導入弁２２は、断熱空間Ｒ１内の圧力が予め定めた設定下限圧より低くなったときに開けられる弁である。本実施形態では、導入弁２２は、作業者によって操作される手動弁または遠隔操作弁である。
ただし、ガス処理システム３Ａは、別途、導入路２１および導入弁２２の代わりにまたは加えて、多重殻タンク１０の外部から断熱空間Ｒ１内へ可燃性ガスを導入するガス供給装置を備えてもよい。
ガス処理システム３Ａは、燃焼装置３１、排出路３２、排出弁３３およびフィルタ３４を備える。燃焼装置３１は、外槽１２の外部に設けられている。排出路３２の一端部は、断熱空間Ｒ１内に配置され、排出路３２の他端部は、燃焼装置３１に接続されている。排出路３２は、可燃性ガスを断熱空間Ｒ１から排出し、燃焼装置３１へ導く。燃焼装置３１は、排出路３２により導かれた可燃性ガスを燃焼する。
排出弁３３は、排出路３２に設けられている。本実施形態では、排出弁３３は、断熱空間Ｒ１の圧力が設定上限圧以上になったときに断熱空間Ｒ１の圧力を放出させる弁である。本実施形態では、排出弁３３は、作業者によって操作される手動弁または遠隔操作弁、あるいは、断熱空間Ｒ１の圧力が設定上限圧以上になったときに自動的に開かれる自力式の自動弁（例えば安全弁）である。
本実施形態では、排出路３２における燃焼装置３１側の圧力が、断熱空間Ｒ１内の圧力よりも低い状態に保たれている。このため、排出弁３３が開かれると、断熱空間Ｒ１内のガス圧によって、排出路３２を通じて断熱空間Ｒ１から燃焼装置３１に可燃性ガスが送られる。ただし、排出路３２に排気装置を設けて、強制的に断熱空間Ｒ１から燃焼装置３１に可燃性ガスが送られてもよい。排気装置としては、圧縮機や排気ポンプが例示される。この場合、排出路３２における燃焼装置３１側の圧力は、断熱空間Ｒ１内の圧力よりも低い状態に保たれていなくてもよい。
フィルタ３４は、排出路３２における排出弁３３と燃焼装置３１との間に設けられている。フィルタ３４は、断熱空間Ｒ１から導かれた可燃性ガス中の異物を除去する。ガス中の異物としては、断熱空間Ｒ１に配置された断熱材のくず、工事などで断熱空間Ｒ１に入り込んだガス中のチリなどが想定される。
以上に説明したように、本実施形態のガス処理システム３Ａによれば、多重殻タンク１０における内槽１１の外側の断熱空間Ｒ１から排出される可燃性ガスを燃焼装置３１により燃焼させて安全に処理できる。
また、本実施形態では、導入弁２２が開かれることで、導入路２１を通じて内槽１１内のボイルオフガスを断熱空間Ｒ１内へ導入することができる。このため、断熱空間Ｒ１にガスを導入するための装置を、多重殻タンク１０の外部に別途用意しなくて済む。
（第１実施形態の変形例１）
導入弁２２および排出弁３３は、電気的に制御される他力式の自動弁であってもよい。図３は、第１実施形態の変形例１に係るガス処理システム３Ｂの全体的な構成を示す概略構成図である。
ガス処理システム３Ｂは、上記したガス処理システム３Ａの構成要素に加えて、圧力計４１および制御装置４２を備える。圧力計４１は、断熱空間Ｒ１内の圧力を計測する。圧力計４１は、制御装置４２に通信可能に接続されている。圧力計４１により計測された圧力の情報は、制御装置４２に送られる。
本変形例１において、導入弁２２および排出弁３３は、制御装置４２により制御される制御弁である。制御装置４２は、いわゆるコンピュータであって、ＣＰＵ等の演算処理部、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部を有している（いずれも図示せず）。記憶部には、演算処理部が実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。演算処理部は、外部装置とのデータ送受信を行う。制御装置４２では、記憶部に記憶された所定のガス圧調整プログラムを演算処理部が読み出して実行することにより、断熱空間Ｒ１のガス圧を調整するためのガス圧調整処理が行われる。なお、制御装置４２は複数のコンピュータにより構成されてもよい。この場合、制御装置４２は、複数のコンピュータの協働による分散制御により導入弁２２および排出弁３３を制御してもよいし、導入弁２２および排出弁３３を個別に制御してもよい。
制御装置４２の記憶部には、予め設定された設定上限圧と、設定上限圧より低い設定下限圧が記憶されている。例えば制御装置４２は、内槽１１内の気層の圧力および／または内槽１１内の温度に応じて、設定上限圧および設定下限圧の一方または双方を決定してもよい。制御装置４２は、断熱空間Ｒ１のガス圧が設定上限圧以下で且つ設定下限圧以上の範囲内に維持されるよう、排出弁３３および導入弁２２を制御する。
具体的には、制御装置４２は、圧力計４１により計測される圧力が設定上限圧を超えたときに開くよう排出弁３３を制御する。そして、排出弁３３を開いた後は、例えば制御装置４２は、圧力計４１により計測される圧力が、設定上限圧より低くなったとき、または、設定上限圧と設定下限圧との間の所定の第１設定値より低くなったときに閉じるよう排出弁３３を制御する。
また、制御装置４２は、圧力計４１により計測される圧力が設定下限圧を下回ったときに開くよう導入弁２２を制御する。そして、導入弁２２を開いた後は、例えば制御装置４２は、圧力計４１により計測される圧力が、設定下限圧より高くなったとき、または、設定上限圧と設定下限圧との間の所定の第２設定値より高くなったときに閉じるよう導入弁２２を制御する。
本変形例１に係る構成によれば、制御装置４２の記憶部に記憶されたガス圧調整プログラムにより断熱空間Ｒ１のガス圧を調整するため、断熱空間Ｒ１のガス圧を維持する範囲を変更しやすい。なお、本変形例１において、導入弁２２および排出弁３３の双方が制御装置３０により制御される必要はなく、導入弁２２および排出弁３３の一方のみが制御装置３０により制御されてもよい。すなわち、制御装置４２は、導入弁２２および排出弁３３のいずれか一方のみを制御するものであってもよい。
（第１実施形態の変形例２）
図４は、第１実施形態の変形例２に係るガス処理システム３Ｃの全体的な構成を示す概略構成図である。ガス処理システム３Ｃでは、上記したガス処理システム３Ａの構成要素に加えて、断熱空間Ｒ１を大気開放する大気開放路４３と、大気開放路４３に設けられた大気開放弁４４を更に有する。大気開放路４３の一端部は、断熱空間Ｒ１内に配置され、大気開放路４３の他端部は、大気開放されている。
本変形例２では、排出弁３３は、断熱空間Ｒ１の圧力を放出させるべく、作業者によって操作される手動弁または遠隔操作弁である。
また、大気開放弁４４は、断熱空間Ｒ１の圧力が設定上限圧以上になったときに自動的に断熱空間Ｒ１の圧力を放出させる自動弁である。断熱空間Ｒ１の圧力が設定上限圧に達する前に、排出弁３３が開くよう作業者により操作されるため、基本的に、大気開放弁４４が開かれることはない。しかし、断熱空間Ｒ１から可燃性ガスを燃焼装置３１に供給しても断熱空間Ｒ１の減圧が間に合わない場合（例えば許容処理容量を超えるガスが燃焼装置３１供給されている場合）や、燃焼装置３１が故障している場合のような場合がある。このような緊急時に断熱空間Ｒ１の圧力が設定上限圧に達して、大気開放弁４４は開かれる。このため、変形例２によれば、燃焼装置３１に可燃性ガスを導いているときでも断熱空間Ｒ１内に余剰の可燃性ガスが存在するような緊急時において、大気開放弁４４が開かれることで、大気開放路４３を通じて余剰の可燃ガスを断熱空間Ｒ１から排出できる。従って、断熱空間Ｒ１内のガスの圧力を、内槽１１および外槽１２の構造強度上許容される圧力範囲内に抑えることができる。
なお、例えば大気開放弁４４は、自力式の自動弁（例えば安全弁）であってもよい。あるいは、例えば大気開放弁４４は、上記変形例１で説明された制御装置４２により制御されてもよい。
また、大気開放路４３は、排出路３２の途中から分岐するように延びていてもよい。この場合、ガス処理システム３Ｃは、排出路３２を通じて燃焼装置３１にガスを供給するか、大気開放路４３を通じて大気に放出するかを選択可能に構成されていてもよい。
（第１実施形態の変形例３）
図５は、第１実施形態の変形例３に係るガス処理システム３Ｄの全体的な構成を示す概略構成図である。本変形例３では、ガス処理システム３Ｄが、断熱空間Ｒ１から排出した可燃性ガスと貯留空間Ｒ０の気層のボイルオフガスとを共通の１つの燃焼装置３１に導くように構成されている。
ガス処理システム３Ｄは、上述した多重殻タンク１０、導入路２１、導入弁２２、燃焼装置３１、排出路３２、排出弁３３およびフィルタ３４を備える。さらに、ガス処理システム３Ｄは、ＢＯＧ排出路４５およびＢＯＧ排出弁４６を備える。
ＢＯＧ排出路４５の一端部４５ａは、貯留空間Ｒ０内の気層に配置され、ＢＯＧ排出路４５の他端部は、排出路３２におけるフィルタ３４と燃焼装置３１との間の部分に接続されている。ＢＯＧ排出路４５は、ボイルオフガスを内槽１１内から排出し、排出路３２におけるフィルタ３４と燃焼装置３１との間の部分に導く。なお、ＢＯＧ排出路４５の他端部は、排出路３２における排出弁３３とフィルタ３４との間の部分に接続されていてもよい。以下、排出路３２におけるＢＯＧ排出路４５の接続箇所を、合流箇所３２ｂと称する。
ＢＯＧ排出弁４６は、ＢＯＧ排出路４５に設けられている。例えばＢＯＧ排出弁４６は、貯留空間Ｒ０の気層の圧力が設定上限圧以上になったときに貯留空間Ｒ０の気層の圧力を放出させる弁である。例えばＢＯＧ排出弁４６は、作業者によって操作される手動弁または遠隔操作弁、あるいは、貯留空間Ｒ０の気層の圧力が設定上限圧以上になったときに自動的に開かれる自力式の自動弁（例えば安全弁）である。
逆止弁３５は、排出路３２における排出弁３３と合流箇所３２ｂとの間の部分に設けられている。逆止弁３５は、断熱空間Ｒ１にガスが逆流するのを防止する。また、逆止弁４７は、ＢＯＧ排出路４５における他端部（すなわち合流箇所３２ｂ）とＢＯＧ排出弁４６との間の部分に設けられている。逆止弁４７は、貯留空間Ｒ０の気層にガスが逆流するのを防止する。
本変形例３では、排出路３２における燃焼装置３１側の圧力が、断熱空間Ｒ１の圧力および貯留空間Ｒ０の気層の圧力よりも低い状態に保たれている。このため、排出弁３３が開かれると、断熱空間Ｒ１内のガス圧によって、排出路３２を通じて断熱空間Ｒ１から燃焼装置３１に可燃性ガスが送られる。また、ＢＯＧ排出弁４６が開かれると、貯留空間Ｒ０の気層内のガス圧によって、ＢＯＧ排出路４５を通じて貯留空間Ｒ０の気層から燃焼装置３１に可燃性ガスが送られる。
ただし、図６に示すように、排出路３２における合流箇所３２ｂと燃焼装置３１との間の部分に、排気装置４８を設けて、強制的に断熱空間Ｒ１および貯留空間Ｒ０の気層から燃焼装置３１にガスが送られてもよい。あるいは、排出路３２における合流箇所３２ｂとフィルタ３４との間の部分、および、ＢＯＧ排出路４５にそれぞれ排気装置４８を設けてもよい。この場合、排出路３２における燃焼装置３１側の圧力は、断熱空間Ｒ１の圧力および貯留空間Ｒ０の気層の圧力よりも低い状態に保たれていなくてもよい。なお、排気装置４８としては、圧縮機や排気ポンプが例示される。
なお、フィルタ３４および排気装置４８の双方が、排出路３２における合流箇所３２ｂと燃焼装置３１との間の部分に設けられてもよい。この場合、排出路３２における合流箇所３２ｂと排気装置４８との間にフィルタ３４が配置される。断熱空間Ｒ１から導かれた可燃性ガス中の異物が排気装置４８に入り込むのを防止するためである。
以上に説明したように、本変形例３に係る構成によれば、多重殻タンク１０における内槽１１の外側の断熱空間Ｒ１から排出される可燃性ガスと、内槽１１内で発生したボイルオフガスを、１つの燃焼装置３１により燃焼させて安全に処理できる。
また、排出路３２およびＢＯＧ排出路４５に、それぞれ、逆止弁３５および逆止弁４７を設けるため、排出弁３３とＢＯＧ排出弁４６の双方が開かれているときに、断熱空間Ｒ１と貯留空間Ｒ０の気層の一方から他方へ可燃性ガスが流れるのを阻止できる。
なお、本変形例３において、排出路３２およびＢＯＧ排出路４５に、それぞれ、逆止弁３５および逆止弁４７が必ずしも設けられている必要はない。例えば、排出弁３３とＢＯＧ排出弁４６を、それらのうちのいずれか一方のみを開くように運用または制御してもよい。あるいは、図６に示すように、排出路３２における合流箇所３２ｂと燃焼装置３１との間の部分に排気装置４８を設けて、強制的にガスを燃焼装置３１に送ってもよい。
なお、第１実施形態の変形例１および変形例２は、後述する第２実施形態とその変形例にも適用可能である。
＜第２実施形態＞
図７は、本発明の第２実施形態に係るガス処理システム４Ａの全体的な構成を示す概略構成図である。図７は、ガス処理システム４Ａが備える多重殻タンク５０の断面図を含む。本実施形態において、多重殻タンク５０は、船舶に搭載されたメンブレン方式のタンクである。
多重殻タンク５０は、低温液体を収容する一次メンブレン５１と、それを覆う二次メンブレン５２と、二次メンブレン５２を更に覆っている船体内殻５３とを備える。船体内殻５３は、船体の一部である。
一次メンブレン５１の内部の貯留空間Ｍ０に低温液体が貯蔵されている。一次メンブレン５１と二次メンブレン５２との間には、密閉された第１断熱空間Ｍ１（いわゆる、防壁間空間（ＩＢＳ：Inter Barrier Space））が形成されている。当該第１断熱空間Ｍ１に断熱材が配置されている。また、二次メンブレン５２と船体内殻５３との間には、密閉された第２断熱空間Ｍ２が形成されている。当該第２断熱空間Ｍ２（いわゆる防熱空間（ＩＳ：Insulation Space））に断熱材が配置されている。
一次メンブレン５１および二次メンブレン５２は、それら自体に一次メンブレン５１内の低温液体の圧力や重量を支持する強度を備えていない。一次メンブレン５１内の低温液体の圧力や重量は、第１断熱空間Ｍ１内の断熱材や第２断熱空間Ｍ２内の断熱材を介して船体に支持されている。ただし、一次メンブレン５１は、貯留空間Ｍ０と第１断熱空間Ｍ１とを仕切る密閉機能を備え、二次メンブレン５２は、第１断熱空間Ｍ１と第２断熱空間Ｍ２とを仕切る密閉機能を備える。
本実施形態において、一次メンブレン５１は、内部に低温液体が貯蔵された内槽として機能し、二次メンブレン５２は、内槽としての一次メンブレン５１を収容する外槽として機能し、船体内殻５３は、外槽としての二次メンブレン５２を更に覆う外槽として機能する。以下、説明の便宜上、一次メンブレン５１を内槽５１と呼び、二次メンブレン５２を第１外槽５２と呼び、船体内殻５３を第２外槽５３と呼ぶこととする。
貯留空間Ｍ０の上部の気層は、貯留空間Ｍ０内の低温流体が気化したボイルオフガスで満たされている。貯留空間Ｍ０内のボイルオフガスは、可燃性ガスであり、また、第１断熱空間Ｍ１および第２断熱空間内にも、可燃性ガスが充填されている。本実施形態では、例えば貯留空間Ｍ０に液化水素が貯留されており、第１断熱空間Ｍ１に水素ガスが充填されており、第２断熱空間Ｍ２に窒素ガスまたは水素ガスが充填されている。
本実施形態では、ガス処理システム４Ａが、第１断熱空間Ｍ１から排出した可燃性ガスを処理するように構成されている。ガス処理システム４Ａは、燃焼装置６１、排出路６２、排出弁６３およびフィルタ６４を備える。燃焼装置６１は、第１外槽５２および第２外槽５３の外部に設けられている。排出路６２の一端部は、第１断熱空間Ｍ１内に配置され、排出路６２の他端部は、燃焼装置６１に接続されている。排出路６２は、可燃性ガスを第１断熱空間Ｍ１から排出し、燃焼装置６１へ導く。
排出弁６３は、排出路６２に設けられている。例えば排出弁６３は、第１断熱空間Ｍ１の圧力が設定上限圧以上になったときに第１断熱空間Ｍ１の圧力を放出させる弁である。本実施形態では、排出弁３３は、作業者によって操作される手動弁または遠隔操作弁、あるいは、第１断熱空間Ｍ１の圧力が設定上限圧以上になったときに自動的に開かれる自力式の自動弁（例えば安全弁）である。
本実施形態では、排出路６２における燃焼装置６１側の圧力が、第１断熱空間Ｍ１内の圧力よりも低い状態に保たれている。このため、排出弁６３が開かれると、第１断熱空間Ｍ１内のガス圧によって、排出路６２を通じて第１断熱空間Ｍ１から燃焼装置６１に可燃性ガスが送られる。ただし、排出路６２に排気装置を設けて、強制的に第１断熱空間Ｍ１から燃焼装置６１に可燃性ガスが送られてもよい。排気装置としては、例えば圧縮機や排気ポンプが例示される。
フィルタ６４は、排出路６２における排出弁６３と燃焼装置６１との間に設けられている。フィルタ６４は、第１断熱空間Ｍ１から導かれた可燃性ガス中の異物を除去する。ガス中の異物としては、第１断熱空間Ｍ１に配置された断熱材のくずなどが想定される。
以上に説明したように、本実施形態のガス処理システム４Ａによれば、多重殻タンク５０における内槽５１の外側の第１断熱空間Ｍ１から排出される可燃性ガスを燃焼装置６１により燃焼させて安全に処理できる。
（第２実施形態の変形例１）
図８は、第２実施形態の変形例１に係るガス処理システム４Ｂの全体的な構成を示す概略構成図である。本変形例１では、ガス処理システム４Ｂが、第２断熱空間Ｍ２から排出した可燃性ガスを処理するように構成されている。本変形例１において、第２断熱空間Ｍ２には水素ガスが充填されている。
ガス処理システム４Ｂは、燃焼装置６１、排出路６２、排出弁６３およびフィルタ６４に代えて、燃焼装置７１、排出路７２、排出弁７３およびフィルタ７４を備える。本変形例１では、排出路６２と異なり、排出路７２の端部が第１断熱空間Ｍ１内ではなく第２断熱空間Ｍ２内に配置されている。この点以外は、燃焼装置７１、排出路７２、排出弁７３およびフィルタ７４は、ガス処理システム４Ａにおける燃焼装置６１、排出路６２、排出弁６３およびフィルタ６４とそれぞれ同様の構成であるため、説明を省略する。
本変形例１では、多重殻タンク５０における内槽５１の外側の第２断熱空間Ｍ２から排出される可燃性ガスを燃焼装置７１により燃焼させて安全に処理できる。
（第２実施形態の変形例２）
図９は、第２実施形態の変形例２に係るガス処理システム４Ｃの全体的な構成を示す概略構成図である。本変形例２では、ガス処理システム４Ｃが、第１断熱空間Ｍ１だけでなく、第２断熱空間Ｍ２から排出した可燃性ガスを処理するように構成されている。本変形例２において、第２断熱空間Ｍ２には水素ガスが充填されている。
ガス処理システム４Ｃは、多重殻タンク５０、燃焼装置８１、第１排出路８２、第２排出路８３、第１排出弁８４、第１逆止弁８５、第２排出弁８６、第２逆止弁８７、およびフィルタ８８を備える。
燃焼装置８１は、第１外槽５２および第２外槽５３の外部に設けられている。第１排出路８２の一端部８２ａは、第１断熱空間Ｍ１内に配置され、第１排出路８２の他端部は、燃焼装置８１に接続されている。第１排出路８２は、可燃性ガスを第１断熱空間Ｍ１から排出し、燃焼装置８１へ導く。
第２排出路８３の一端部８３ａは、第２断熱空間Ｍ２内に配置され、第２排出路８３の他端部は、第１排出路８２の途中に接続されている。第２排出路８３は、可燃性ガスを第２断熱空間Ｍ２から排出し、第１排出路８２に導く。以下、第１排出路８２における第２排出路８３の接続箇所を、合流箇所８２ｂと称する。
第１排出弁８４は、第１排出路８２における一端部８２ａと合流箇所８２ｂとの間の部分に設けられている。例えば第１排出弁８４は、第１断熱空間Ｍ１の圧力が設定上限圧以上になったときに第１断熱空間Ｍ１の圧力を放出させる弁である。例えば第１排出弁８４は、作業者によって操作される手動弁または遠隔操作弁、あるいは、第１断熱空間Ｍ１の圧力が設定上限圧以上になったときに自動的に開かれる自力式の自動弁（例えば安全弁）である。また、第１逆止弁８５は、第１排出路８２における第１排出弁８４と合流箇所８２ｂとの間の部分に設けられている。第１逆止弁８５は、第１断熱空間Ｍ１にガスが逆流するのを防止する。
第２排出弁８６は、第２排出路８３に設けられている。例えば第２排出弁８６は、第２断熱空間Ｍ２の圧力が設定上限圧以上になったときに第２断熱空間Ｍ２の圧力を放出させる弁である。例えば第２排出弁８６は、作業者によって操作される手動弁または遠隔操作弁、あるいは、第２断熱空間Ｍ２の圧力が設定上限圧以上になったときに自動的に開かれる自力式の自動弁（例えば安全弁）である。また、第２逆止弁８７は、第２排出路８３における他端部（すなわち合流箇所８２ｂ）と第２排出弁８６との間の部分に設けられている。第２逆止弁８７は、第２断熱空間Ｍ２にガスが逆流するのを防止する。
本変形例２では、第１排出路８２における燃焼装置８１側の圧力が、第１断熱空間Ｍ１内の圧力および第２断熱空間Ｍ２内の圧力よりも低い状態に保たれている。このため、第１排出弁８４が開かれると、第１断熱空間Ｍ１内のガス圧によって、第１排出路８２を通じて第１断熱空間Ｍ１から燃焼装置８１に可燃性ガスが送られる。また、第２排出弁８６が開かれると、第２断熱空間Ｍ２内のガス圧によって、第２排出路８３を通じて第２断熱空間Ｍ２から燃焼装置８１に可燃性ガスが送られる。
ただし、第１排出路８２における合流箇所８２ｂと燃焼装置８１との間の部分に、排気装置を設けて、強制的に第１断熱空間Ｍ１および第２断熱空間Ｍ２から燃焼装置８１に可燃性ガスが送られてもよい。２つの排気装置を、第１排出路８２における一端部８２ａと合流箇所８２ｂとの間の部分、および、第２排出路８３にそれぞれ設けてもよい。
フィルタ８８は、第１排出路８２における合流箇所８２ｂと燃焼装置８１との間の部分に設けられている。フィルタ８８は、第１断熱空間Ｍ１および第２断熱空間Ｍ２から導かれた可燃性ガス中の異物を除去する。ガス中の異物としては、第１断熱空間Ｍ１および第２断熱空間Ｍ２にそれぞれ配置された断熱材のくずなどが想定される。
以上に説明したように、本変形例２に係る構成によれば、多重殻タンク５０における内槽５１の外側の第１断熱空間Ｍ１および第２断熱空間Ｍ２から排出される可燃性ガスを燃焼装置８１により燃焼させて安全に処理できる。
また、第１断熱空間Ｍ１内の可燃性ガスと第２断熱空間Ｍ２内の可燃性ガスの双方を１つの燃焼装置８１により燃焼させて安全に処理できる。
また、第１排出路８２および第２排出路８３に、それぞれ、第１逆止弁８５および第２逆止弁８７を設けるため、第１排出弁８４と第２排出弁８６の双方が開かれているときに、第１断熱空間Ｍ１と第２断熱空間Ｍ２の一方から他方へ可燃性ガスが流れるのを阻止できる。
なお、本変形例２において、第１排出路８２および第２排出路８３に、それぞれ、第１逆止弁８５および第２逆止弁８７が必ずしも設けられている必要はない。例えば、第１排出弁８４および第２排出弁８６を、それらのうちのいずれか一方のみを開くように運用または制御してもよい。あるいは、例えば、第１排出路８２における合流箇所８２ｂと燃焼装置８１との間の部分に排気装置を設けて、強制的にガスを燃焼装置３１に送ってもよい。
＜その他の実施形態＞
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
例えば第１実施形態とその変形例１，２，３および第２実施形態とその変形例１，２の構成は、適宜組み合わせ可能である。
例えば燃焼装置へ導かれる対象となる可燃性ガスは、水素ガスに限定されない。例えば、可燃性ガスは、天然ガスなどであってもよい。内槽内のボイルオフガスと内槽とそれに隣接する外槽との間のガスとは、互いに異なる種類のガスであってもよい。また、内槽とそれに隣接する外槽との間のガスと、２つの隣接する外槽間のガスとは、互いに同じ種類のガスでもよいし、異なる種類のガスでもよい。
燃焼装置は、第１実施形態の変形例３で説明されたようにガス燃焼ユニット（ＧＣＵ：Gas Combustion Unit）であってもよいし、推進用エンジン、発電用エンジン、ボイラ、燃料電池などであってもよい。また、燃焼装置には、可燃性ガスと不活性ガスとが混合したガスが導かれてもよい。
また、第１実施形態およびその変形例１，２，３では、断熱空間Ｒ１内には、内槽１１内のボイルオフガスと同じ種類の可燃性ガスが充填されていたが、断熱空間Ｒ１には、内槽１１内のボイルオフガスと異なる種類のガスであってもよい。この場合、多重殻タンク１０は、導入路２１および導入弁２２の代わりに、多重殻タンク１０の外部から断熱空間Ｒ１内へ可燃性ガスを導入するガス供給装置を備えてもよい。
また、第２実施形態およびその変形例１，２では、例えば排出弁６３，７３，８４，８６は、第１実施形態の変形例１のように制御装置により制御される制御弁であってもよい。第２実施形態およびその変形例１，２におけるガス処理システムも、導入路および導入弁を備えてもよいし、第１実施形態の変形例２のように大気開放路などを備えてもよいし、第１実施形態の変形例３のようにＢＯＧ排出路を備えてもよい。また、第１実施形態およびその変形例１，２，３における多重殻タンク１０も、第２実施形態のように複数の外槽を備えてもよい。この場合、第１実施形態およびその変形例１，２，３におけるガス処理システムは、第２実施形態の変形例１のように内槽と第１外槽との間の第１断熱空間の代わりに第１外槽と第２外槽との間の第２断熱空間からガスを燃焼装置に導くように構成されていてもよいし、第２実施形態の変形例２のように内槽と第１外槽との間の第１断熱空間と第１外槽と第２外槽との間の第２断熱空間との双方からガスを燃焼装置に導くように構成されていてもよい。
多重殻タンクが備える外槽の数は、上記実施形態で説明されたものに限定されない。例えば３つ以上の外槽を備える多重殻タンクにおいて、排出路を通じて燃焼装置に導かれるのは、複数の外槽のうち互いに隣接する２つの外槽間の可燃性ガスであればよい。すなわち、内槽に最も近い外槽とその１つ外側の外槽との間の可燃性ガスが燃焼装置に導かれてもよいし、内側から２番目以降の外槽とその１つ外側の外槽との間の可燃性ガスが燃焼装置に導かれてもよい。
上記実施形態では、多重殻タンクが船舶に備えられていたが、多重殻タンクは、地上に設置されてもよい。
本発明の一態様のガス処理システムは、内部に低温液体が貯蔵された内槽と、前記内槽を収容する１つまたは複数の外槽と、を備え、前記内槽と前記１つまたは複数の外槽との間または前記複数の外槽のうち互いに隣接する２つの外槽間の断熱空間に可燃性ガスが充填された多重殻タンクと、前記１つまたは複数の外槽の外部に設けられた燃焼装置と、前記可燃性ガスを前記断熱空間から排出し、前記燃焼装置へ導く排出路と、前記排出路に設けられた排出弁と、を備える。
上記態様のガス処理システムにおいて、前記排出弁は、前記断熱空間の圧力が設定上限圧以上になったときに自動的に開く自動弁であってもよい。なお、前記排出弁が前記断熱空間の圧力が設定上限圧以上になったときに自動的に開く安全弁である場合、電力供給が遮断された場合でも確実に排出弁を作動させることができる。また、上記態様のガス処理システムが、前記断熱空間内の圧力を計測する圧力計と、制御装置とを備え、前記排出弁が、前記圧力計により計測される圧力が設定上限圧を超えたときに開くよう前記制御装置により制御される制御弁である場合、断熱空間のガス圧を維持する範囲を変更しやすい。
また、上記態様のガス処理システムは、前記断熱空間を大気開放する大気開放路と、前記大気開放路に設けられた大気開放弁とを更に有し、前記大気開放弁は、前記断熱空間内の圧力が設定上限圧を超えたときに開く自動弁（例えば安全弁）であってもよい。この構成によれば、燃焼装置に可燃性ガスを導いているときでも断熱空間内に余剰の可燃性ガスが存在するような緊急時において、開装置が開かれることで、大気開放路を通じて余剰の可燃ガスを断熱空間から排出できる。このため、断熱空間内のガスの圧力を、多重殻タンクに構造強度上許容される圧力範囲内に抑えることができる。
また、上記態様のガス処理システムは、前記排出路における前記排出弁と前記燃焼装置との間に設けられ、前記可燃性ガス中の異物を除去するフィルタを更に備えてもよい。この構成によれば、断熱空間内の可燃性ガス中に、燃焼装置での燃焼に適さない異物が混ざっていた場合でも、異物が除去された可燃性ガスを燃焼装置へ送り込むことができる。
また、上記態様のガス処理システムにおいて、前記断熱空間内には、前記内槽内のボイルオフガスと同じ種類の可燃性ガスが充填されており、前記多重殻タンクは、前記内槽内のボイルオフガスを前記断熱空間内へ導入する導入路と、前記導入路に設けられた導入弁とを更に有してもよい。この構成によれば、多重殻タンクの外部に、断熱空間に可燃性ガスを導入するための装置を別途用意しなくて済む。
また、上記態様のガス処理システムにおいて、前記複数の外槽は、第１外槽と、前記第１外槽を収容する第２外槽とを含み、前記断熱空間は、前記内槽と前記第１外槽との間の第１断熱空間であり、前記排出路は第１排出路であり、前記排出弁は第１排出弁であり、前記第１外槽は、前記第１断熱空間と、前記第１外槽と前記第２外槽との間の第２断熱空間とを仕切っており、前記第２断熱空間には、前記第１断熱空間に充填された可燃性ガスと同じまたは異なる種類の可燃性ガスが充填されており、前記ガス処理システムは、前記可燃性ガスを前記第２断熱空間から排出し、前記第１排出路における前記第１排出弁と前記燃焼装置の間の部分または前記燃焼装置へ導く第２排出路と、前記第２排出路に設けられた第２排出弁と、を備えてもよい。この構成によれば、第１断熱空間内の可燃性ガスと第２断熱空間内の可燃性ガスの双方を１つの燃焼装置により燃焼させて安全に処理できる。
また、上記態様のガス処理システムにおいて、前記内槽内のボイルオフガスは可燃性であり、前記ガス処理システムは、前記ボイルオフガスを前記内槽内から排出し、前記排出路における前記排出弁と前記燃焼装置との間の部分または前記燃焼装置へ導くＢＯＧ排出路と、前記ＢＯＧ排出路に設けられたＢＯＧ排出弁と、を備えてもよい。この構成によれば、断熱空間から排出される可燃性ガスと、内槽内で発生したボイルオフガスを、１つの燃焼装置により燃焼させて安全に処理できる。
また、上記態様のガス処理システムを備える船舶において、前記多重殻タンクは、メンブレン方式のタンクであり、前記内槽は、一次メンブレンであり、前記複数の外槽は、第１外槽としての二次メンブレンと、前記第１外槽を収容する第２外槽としての前記船舶の船体内殻とを含んでもよい。
１ ：船舶
２ ：船体
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ ：ガス処理システム
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ ：ガス処理システム
１０ ：多重殻タンク
１１ ：内槽
１２ ：外槽
２１ ：導入路
２２ ：導入弁
２３ ：排出路
３１ ：燃焼装置
３２ ：排出路
３３ ：排出弁
３４ ：フィルタ
４１ ：圧力計
４２ ：制御装置
４３ ：大気開放路
４４ ：大気開放弁
４５ ：ＢＯＧ排出路
４６ ：ＢＯＧ排出弁
５０ ：多重殻タンク
５１ ：一次メンブレン（内槽）
５２ ：二次メンブレン（外槽）
５３ ：船体内殻（外槽）
６１ ：燃焼装置
６２ ：排出路
６３ ：排出弁
６４ ：フィルタ
７１ ：燃焼装置
７２ ：排出路
７３ ：排出弁
７４ ：フィルタ
８１ ：燃焼装置
８２ ：第１排出路
８３ ：第２排出路
８４ ：第１排出弁
８５ ：第１逆止弁
８６ ：第２排出弁
８７ ：第２逆止弁
８８ ：フィルタ

Claims (9)

  1. 内部に低温液体が貯蔵された内槽と、前記内槽を収容する１つまたは複数の外槽と、を備え、前記内槽と前記１つまたは複数の外槽との間または前記複数の外槽のうち互いに隣接する２つの外槽間の断熱空間に可燃性ガスが充填された多重殻タンクと、
    前記１つまたは複数の外槽の外部に設けられた燃焼装置と、
    前記可燃性ガスを前記断熱空間から排出し、前記燃焼装置へ導く排出路と、
    前記排出路に設けられた排出弁と、を備える、ガス処理システム。
  2. 前記排出弁は、前記断熱空間の圧力が設定上限圧以上になったときに自動的に開く自動弁である、請求項１に記載のガス処理システム。
  3. 前記断熱空間を大気開放する大気開放路と、前記大気開放路に設けられた大気開放弁とを更に有し、
    前記大気開放弁は、前記断熱空間内の圧力が設定上限圧以上になったときに開く自動弁である、請求項１に記載のガス処理システム。
  4. 前記排出路における前記排出弁と前記燃焼装置との間に設けられ、前記可燃性ガス中の異物を除去するフィルタを更に備える、請求項１～３のいずれか１項に記載のガス処理システム。
  5. 前記断熱空間内には、前記内槽内のボイルオフガスと同じ種類の可燃性ガスが充填されており、
    前記多重殻タンクは、前記内槽内のボイルオフガスを前記断熱空間内へ導入する導入路と、前記導入路に設けられた導入弁とを更に有する、請求項１～４のいずれか１項に記載のガス処理システム。
  6. 前記複数の外槽は、第１外槽と、前記第１外槽を収容する第２外槽とを含み、
    前記断熱空間は、前記内槽と前記第１外槽との間の第１断熱空間であり、前記排出路は第１排出路であり、前記排出弁は第１排出弁であり、
    前記第１外槽は、前記第１断熱空間と、前記第１外槽と前記第２外槽との間の第２断熱空間とを仕切っており、前記第２断熱空間には、前記第１断熱空間に充填された可燃性ガスと同じまたは異なる種類の可燃性ガスが充填されており、
    前記ガス処理システムは、前記可燃性ガスを前記第２断熱空間から排出し、前記第１排出路における前記第１排出弁と前記燃焼装置の間の部分または前記燃焼装置へ導く第２排出路と、前記第２排出路に設けられた第２排出弁と、を備える、請求項１～５のいずれか１項に記載のガス処理システム。
  7. 前記内槽内のボイルオフガスは可燃性であり、
    前記ガス処理システムは、前記ボイルオフガスを前記内槽内から排出し、前記排出路における前記排出弁と前記燃焼装置との間の部分または前記燃焼装置へ導くＢＯＧ排出路と、前記ＢＯＧ排出路に設けられたＢＯＧ排出弁と、を備える、請求項１～６のいずれか１項に記載のガス処理システム。
  8. 請求項１～７のいずれか１項に記載のガス処理システムを備える船舶。
  9. 前記多重殻タンクは、メンブレン方式のタンクであり、
    前記内槽は、一次メンブレンであり、
    前記複数の外槽は、第１外槽としての二次メンブレンと、前記第１外槽を収容する第２外槽としての前記船舶の船体内殻とを含む、請求項８に記載の船舶。
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