JP5841680B2 - Ｌｎｇタンク - Google Patents

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Description

本発明はステンレススチール製の内側シェルと前記内側シェルから一定の距離の間隔を置いて配置された外側シェルを持つＬＮＧタンクに関し、前記内側シェルと外側シェルはその間に隔離したスペースを画成し、前記ＬＮＧタンクには前記ＬＮＧタンクに接続された少なくとも１つのステンレス製二重壁パイプが設けられ、前記少なくとも１つの二重壁パイプは、共通の１つの外側壁と少なくとも１つの内側パイプを有し、前記パイプの外側壁は、前記タンクの内側シェルに、前記パイプの外側壁及び前記タンクの内側シェルに溶接された耐寒性のベローズ状パイプ接続具により連結され、前記少なくとも１つの二重壁パイプは前記タンクに接続されるタンクルーム内に延びている。
ＬＮＧ（液化天然ガス）の船舶に適用する燃料としての使用は、排ガスを減少するための効果的手段であるため増加しつつある。今後の数１０年間以内には、天然ガス（ＮＧ）は世界における最も早く成長する主たるエネルギー源となることが見込まれている。この発展の背後にある推進力は、既存のオイル資源の枯渇、増加する環境問題及び絶え間ない排出ガス規制の強化がある。全ての主たる排気物は環境的に健全な解決手段を形成することにより劇的に減少されるが、ＣＯ２の減少は特に通常のオイルベースの燃料によっては達成することが困難である。ＮＧは、エタンやプロパンのような重い炭化水素の成分が少ないメタン（ＣＨ４）から成る。通常の環境状態では、ＮＧはガスであるが、−１６２℃にまで冷却することにより液化することができる。液体状態では体積は劇的に少なくなり、このことはエネルギー含有量に比して貯蔵タンクを合理的なサイズにすることを可能としている。ＮＧの燃焼プロセスはクリーンである。その高い水素／炭素比（化石燃料の中では最も高い）はオイルベースの燃料に比べてＣＯ２の排出が少ないことを意味する。ＮＧが液化されると、硫黄分が全て除去され、このことは、ＳＯＸの排出がゼロであることを意味する。ＮＧのクリーンな燃焼特性は、また、ＮＯＸと排気粒子をオイルベースの燃料に比べて劇的に少なくする。ＬＮＧは環境的に健全な解決を与えるだけでなく、今日のオイルの価格を考えると経済的にも関心をひくものである。
船内にＮＧを貯蔵する最も実現可能な方法は、液体の形態である。現在存在する船の設備においては、ＬＮＧは円筒状で二重壁の断熱されたステンレススチールのタンクに貯蔵される。タンクの圧力はガスを燃焼させるエンジンの要請により定まり、通常は５バール未満である。より高いタンクの設計圧力（代表的には９バール）が自然沸騰現象に起因して選択される。
図１は船２０のための既知のＬＮＧ設備の概略を示す。ＬＮＧは円筒形状の加圧貯蔵タンク１を示す。タンクは、内部圧力に対して設計されたステンレススチール製内側シェルと、二次的バリアーとして作用する外側シェルから構成される。外側シェルはステンレススチール又はカーボンスチールのいずれかで造ることができる。タンクはパーライト又は真空により断熱される。参照符号２４は燃料積み込みステーションを示し、ここからＬＮＧが断熱パイプを経てタンク１に導入される。タンクルーム４はタンク１の外側容器にに溶接されたステンレススチールバリアである。このタンクルームは外部の区画室に対して損傷を防ぐバリアとして作用し、また、蒸発したガスを迅速に逃がすことを容易にする。タンクからのＬＮＧは蒸発されてガスバルブユニット２１を経てエンジンに導かれる。図１の符号２２で示された主エンジンジェネレータと符号２３で示された切り換えスイッチギアはＬＮＧ設備の例示的な概略装置を示すものであり、したがって、制御システム、スラスター、推進ユニット又は他の船に必要な設備についての詳細な説明はしていない。
ＮＧは適切な予防措置が講じられていれば安全な燃料である。
液体状態のＬＮＧは爆発性ではなく、また、腐食性も毒性もない。したがって、流失することがあっても、液体がガスとなって蒸発するため、汚染が長引くなるようなことはない。しかしながら、通常の船のスチールを考える時、低温は問題となることがあるが、この問題はＬＮＧシステムにおいて適切な材料を用いることにより避けることができる。
ガス状のＮＧは空気より軽く、このことは漏洩があった場合に、ガスは上方に拡散し、船底に蓄積されることはない。ＮＧの着火温度はディーゼルオイル（２５℃）に比して比較的高く（６００℃）、また、ＮＧは、５％〜１５％の少ない空気の濃度内においてのみ可燃性である。
船のガス燃料システムは、液体貯蔵タンク、蒸発器、ガスバルブユニット、及び燃料積み込みシステムを含む。
貯蔵タンクと関連するバルブ及び配管は、液体又は圧縮ガスが漏洩した場合に二次的バリアとして働くように設計された空間内に配置されるべきである。
この空間の障壁の材料はガスタンクと同じ設計温度を持つようにされ、その空間は、蓄積される最大圧力に耐えるように設計されるべきであるが、替わりに、安全位置（マスト）への圧力逃し口を設けることができる。この空間は、漏洩を封じ込めることができ、また、液体又は圧縮ガスが漏洩したとき、周囲の船体が許容できないような冷却に曝されないように熱的に遮断される必要がある。
天然ガスはガスとしてエンジンに送られるが、液体で貯蔵される。タンクルームが貯蔵タンクに接続されており、エンジンに安全に供給するための液体をガスに変換するための装置を収容している。液体パイプは内部にあるため、タンクルームは、また、‘二次的バリア’としてみなされる。
ＬＮＧタンクとタンクルームの間の配管は二重壁とされ、通常のパイプは、内側シェルに好ましくは溶接により連結する前に、ＬＮＧタンクの外側シェルを通り、ＬＮＧタンクの内側及び外側シェルの間のスペースを通過するように設けられる。この通常の装置はこのように機能的であるが、内側シェルへの全ての接続がステンレススチールのカバー内になければならないため、ＬＮＧタンクの外側シェルをステンレススチールで造ることが必要である。
本発明の目的は、ＬＮＧタンクからタンクルームへ延びるパイプのための改良された二次的バリアを持つＬＮＧタンクを提供することにある。
上記目的は、ステンレススチール製の内側シェルと前記内側シェルから一定の距離の間隔を置いて配置された外側シェルを持つＬＮＧタンクであって、前記内側シェルと外側シェルはその間に隔離したスペースを画成し、前記ＬＮＧタンクには前記ＬＮＧタンクに接続された少なくとも１つのステンレス製二重壁パイプが設けられ、前記少なくとも１つの二重壁パイプは、共通の１つの外側壁と少なくとも１つの内側パイプを有し、前記パイプの外側壁は、前記タンクの内側シェルに、前記パイプの外側壁及び前記タンクの内側シェルに溶接された耐寒性のベローズ状パイプ接続具により連結され、前記少なくとも１つの二重壁パイプは前記タンクに接続されるタンクルーム内に延びており、
前記タンクルーム内に延びている少なくとも１つの内側パイプの端部は、バルブブロックのバルブ手段に接続され、前記タンクルーム内に延びている前記パイプの外側壁の端部は前記バルブに接続され、前記タンクの内側シェルと前記バルブブロックの間で、前記少なくとも１つの内側パイプのための連続する二次的バリアを与えていることを特徴とする、ＬＮＧタンクによって達成される。
前記バルブブロックは、第１のバルブブロックのバルブ手段に故障が生じたとき、前記タンクルーム内に液体又はガスが漏洩することを阻止するため、好ましくは、組み込み型二次的バリア手段が設けられるか、或いは、二次的バルブ手段として機能する第２バルブブロックに接続される。好ましくは溶接により、タンクルーム内に延びるパイプの外側壁の端部を前記バルブブロックに接続することにより、前記少なくとも１つの内側パイプは、前記ＬＮＧタンクの内側シェルから前記バルブブロックに連続する二次的バリアの内部に位置し、前記内側パイプ内からのいかなる漏洩も前記二次的バリア内に封じ込まれる。もし内側パイプが１つのみであれば、組み込み型二次的バルブバリア手段を備える１つのバルブ又は連続する２つのバルブで十分である。したがって、本出願においては、「バルブブロック」なる用語は、単一のバルブ及び共通のブロック内の複数のバルブを網羅する意味である。
このバルブ手段の構造は、二次的バリア機能が組み込まれることを保証するものである。一次的及び二次的バリアーの状態をモニターして二重ブロック及びブリードバルブ構造を使用することにより、バルブより前の内側パイプから又はバルブの第１バリア内におけるいかなる漏洩もＬＮＧ内容物の全部が空となってタンクルームに入り、タンクルーム内の器具に損傷を与えることにならないことが保証される。液体ＬＮＧで満杯となるタンクルームの積載量を運ぶように設計される必要がないから、タンクルームは堅牢度のより小さい材料で造ることができるため、このシステムの安全性は増し、タンクルームの製造のためのコストは減少する。
ベローズに使用される材料はステンレススチール、好ましくは、オーステナイト鋼である。ＬＮＧタンクの内側シェルとパイプの外側壁との間のパイプ連結具としてステンレススチールのベローズを使用することにより、パイプの外側壁とタンクの内側シェルとの間での温度差に起因する配管システム内での相対的移動を吸収することが可能である。
本発明は、以下に添付図面を参照してより詳細に述べられる。
ＬＮＧを燃料として使用する船舶の垂直断面の概略図である。 本発明の実施例によるＬＮＧタンクの一部とそれと接続されるタンクロームの垂直断面の概略図である。 本発明の他の実施例によるＬＮＧタンクの一部とそれと接続されるタンクロームの垂直断面の概略図である。 本発明の更なる他の実施例によるＬＮＧタンクの一部とそれと接続されるタンクロームの垂直断面の概略図である。
図２及び図３を参照すると、ＬＮＧタンク１は内側シェル２と外側シェル３を有し、それらの間に隔離空間１４が画成される。隔離空間１４は真空とされ、及び／又はパーライト又はバーミキュライトのような断熱材料が充填される。エンジンに安全に供給するための液体をガスに変換する設備（図示せず）を収容するタンクルーム４がタンク１に接続され、前記設備は前記タンクとタンクに連なる二重壁パイプを経てタンクと流体連結されている。概略図２、３には、２つの内側パイプ８とそれらの共通の外側パイプ９が示されている。２つの内側パイプ８は互いに離れていると同時に隔離空間１５を画成する外側壁９からも離れている。隔離空間１５はタンク１の隔離空間１４と同様に、真空とされ、及び／又はパーライト又はバーミキュライトのような断熱材料が充填される。一端において、２つのパイプ８と外側壁９はタンクルームを貫通し、その内部に所定の長さで延びている。パイプ８はバルブブロック２０のバルブ手段に連結され、外側壁９の端部９ａはバルブブロック２０に溶接されてパイプ８を外側壁の内部に囲んでいる。バルブブロック２０には、好ましくは組み込み型二次バルブバリア手段（図示せず）が設けられるか、又は、その替わりに、図３に示されるように、２つのバルブブロック２０ａ、２０ｂが連続して設けられ、二次バリア手段を与えるようにされている。通気のためのダクトマストが符号６によって概略的に示されている。
他端においては、共通のパイプの外側壁９には、溶接によりベローズが接合される第１連結フランジ１１が設けられている。ベローズ１０は他端においてタンク１の内側シェル２に溶接されている。内側パイプ８はタンク１の内側シェル２に直接溶接されている。タンクの外側シェル３には、パイプのためのフィードスルー開口が設けられ、その開口の周囲に沿って、外側シェル３から外方に延びる第２連結フランジ１２が設けられる。第１及び第２連結フランジは整列され、連結されるとき、例えば、ボルト（図示せず）により、それらの間に隔離部材及び／又はシーリング部材１３が設けられる。ベローズ１０，内側パイプ８及び外側壁９は耐寒材料、好ましくはステンレススチール製とされるが、タンク１の外側シェル３の材料は、タンク内部へ貫通接続されるパイプの周囲のステンレススチール製の保護ベローズの使用により、カーボンスチールとすることができる。外側シェルにカーボンスチールを使用することは実質的に製造コストを低減する。
タンクルーム４は、また、パイプの外側壁９のバルブブロック２０への溶接接合及び二次的バリア手段を含むバルブブロックの構造により、カーボンスチール製とすることができる。
図４には、外側壁９内に単一の内側パイプ８のみを持つ実施例が示される。内側パイプは第１バルブ２０ｃのバルブシートに接続され、外側壁９は、好ましくは溶接により、第１バルブ２０ｃの本体に連結されて、タンク１の内側シェル２と第１バルブ２０ｃとの間で内側パイプ８のための連続二次的バリアを与えている。第２バルブ２０ｄは第１バルブに連結され、バルブ手段の二次的バリアを与えている。第１バルブ２０ｃに組み入れ型二次的バリア手段を設けて第２バルブ２０ｄを省くことも可能である。

Claims (3)

  1. ステンレススチール製の内側シェルと前記内側シェルから一定の距離の間隔を置いて配置された外側シェルを持つＬＮＧタンクであって、前記内側シェルと外側シェルはその間に隔離したスペースを画成し、前記ＬＮＧタンクには前記ＬＮＧタンクに接続された少なくとも1つのステンレス製の二重壁パイプが設けられ、前記少なくとも１つの二重壁パイプは、1つの外側壁と少なくとも1つの内側パイプを有し、前記少なくとも１つの二重壁パイプは前記ＬＮＧタンクに接続されるタンクルーム内に延びており、 前記少なくとも１つの内側パイプの端部は、前記タンクルーム内に延びて前記タンクルーム内に設けられるバルブブロック内のバルブ手段に接続され、前記タンクルーム内に延びる前記二重パイプの外側壁の端部は、前記バルブブロックに接続されて、前記ＬＮＧタンクの内側シェルと前記バルブブロックの間で、前記少なくとも１つの内側パイプのための連続する二次的バリアを与えることを特徴とする、ＬＮＧタンク。
  2. 前記バルブブロックに組み込み型二次的バルブバリア手段が設けられている、請求項１に記載のＬＮＧタンク。
  3. 前記バルブブロックは第１のバルブブロックと第２のバルブブロックを備え、前記第１のバルブブロックのバルブ手段に故障が生じた際、液体又は圧縮ガスが前記タンク内に漏洩することを阻止するため、前記第１のバルブブロックは二次的バルブバリアとして機能する第２のバルブブロックに接続されることを特徴とする、請求項１に記載のＬＮＧタンク。
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