JP6113915B2 - 極低温タンク装置と当該装置を備える海洋船舶 - Google Patents

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Description

本発明は、クレーム１の前提部分により液体ガスを貯蔵するするための貯蔵空間を囲むタンク本体を有する極低温タンク装置に関する。
本発明は、また、ガス燃料を燃焼する動力プラントと前記燃料を液体状態で貯蔵するための極低温タンク装置を備える海洋船舶に関する。
種々の種類の海洋船舶におけるガス燃料の使用は、重油又は海洋ディーゼル油に比較してクリーンな燃焼とその適用性により増え続けている。
ガスは典型的には１つのタンク或いは複数のタンク内に低温で液相で貯蔵されている。典型的には、タンクは常に液相とガス相状が存在するように満たされており、タンク上部に空間を確保しているガス相の下に液体材料が存在する。
たとえ、タンクが熱絶縁されていても、熱損失が自然蒸発を生じ、タンク内の圧力が増加する。また、他のあり得る理由としてタンク内の圧力が増加することがある。このようなタンク内で液化ガスを安全に貯蔵するために、タンクの上部部分に流体的に結合された圧力逃し弁が設けられる。
海洋船舶にこのような極低温タンクを適用することは、特に安全性の問題に関して特別の要求を課している。
本発明の目的は、タンク装置の安全性が改良された極低温タンク装置と該装置を備える海洋船舶を提供することである。
本発明の目的は、液化ガスを貯蔵するためのスペースを囲むタンク本体と、前記タンク本体に流体接続される少なくとも１つの圧力逃し弁装置を持つ安全弁装置を有する極低温タンク装置によって実質的に達成される。本発明の特徴は、前記安全弁装置には、１端において前記少なくとも１つの圧力逃し弁に接続され、他端において分岐点が設けられ、前記タンク本体の貯蔵スペース内の２つ分離した位置に連続して流体接続される少なくとも２つの分岐管が設けられ、前記分岐点が前記タンク本体の表面から一定の距離だけ離れるように設けられる、ということにある。
前記圧力逃し弁がタンク本体に直接接続されるときは、タンク内部のガススペースと弁との間には障害物は存在しない。圧力が放出されたとき、ガスはガス状態で流出し、同時にガスが液体で安全弁を通して流出することが阻止或いは最小に抑えられる。このことは、特に、ガス貯蔵スペースと圧力逃し弁との間の接続がスペース内の液化ガスによって詰まる傾向を少なくするという安全性の改良を与えることとなる。
本発明の１つの実施態様によれば、少なくとも１つの圧力逃し弁がタンク本体の同一面上の少なくとも２つの位置で直接に接続され、前記貯蔵スペース内に開口している。
本発明の１つの実施態様によれば、前記分岐点は前記タンク本体の中心から離れる距離に延びている。
本発明の１つの実施態様によれば、前記少なくとも１つの圧力逃し弁が前記タンク本体の表面の少なくとも２つの位置で直接に接続され、前記２つの位置は、前記タンクがその支持脚上或いは水平に配置される他の手段上に水平に配置されるとき、前記タンク本体の中心軸を通る水平面から垂直方向に可能な限りの長い距離とされる。
本発明の１つの実施態様によれば、安全弁装置の少なくとも２つの分岐管は、
前記タンクがその支持脚上或いは水平に配置される他の手段上に水平に配置されるとき、前記タンク本体の中心軸を通る水平面から垂直方向に可能な限りの長い距離とされる２つの位置において前記貯蔵スペース内に開口するように設けられる。
本発明の１つの実施態様によれば、前記タンクは、円筒状の本体を有し、前記分岐点は距離を径方向としたとき、タンク本体の表面から一定の距離だけ離れて延びるように配置される。
このことは、特に、タンクを可能な限り満たすことを可能にし、液化ガスが圧力逃し弁を通して流れる可能性を最小にする効果を与える。
本発明の１つの実施態様によれば、前記安全弁装置は、前記少なくとも圧力逃し弁からタンクへの少なくとも２つの流体接続を有し、前記流体接続は、前記少なくとも２つの流体接続の少なくとも１つが、タンク本体の表面に位置し、タンクの９８％以上が液化燃料で満たされ、水平位置から２５．５°未満の傾斜位置にあるとき、空間スペースに接続された状態を維持するように配置される。
このことは、特に、タンクが液化ガスで満たされ、傾斜したとしても、液化ガスの表面上の空間スペースから圧力逃し弁への接続を開の状態にすることを確実にするという効果を与える。
本発明の１つの実施態様によれば、前記前記安全弁装置の前記少なくとも２つの分岐管は、実質的に前記タンク本体の２つの対向する端部において前記貯蔵スペースに開口するように設けられる。
本発明の１つの実施態様によれば、前記分岐管は、前記タンクの外側に設けられ、前記分岐点から前記接続点まで延びるとき徐々にタンクの表面に接近するように設けられる。
本発明の１つの実施態様によれば、前記分岐管は前記タンク内に設けられ、前記タンク本体の壁の近傍に壁に平行に設けられる。
本発明の１つの実施態様によれば、前記少なくとも１つの圧力逃し弁が直接に接続される前記少なくとも２つの位置は、前記タンクの表面の対向する端部において直接に接続される。
本発明の１つの実施態様によれば、前記分岐点は、前記タンク本体の表面から一定の距離だけ離れた位置に設けられる。
本発明の１つの実施態様によれば、前記分岐点は、前記タンク本体の表面から一定の距離だけ離れて設けられ、当該距離は、下記の式で定まる。
d = tan(α)・L
ここで、
d = 流体接続の位置からの距離/タンク本体の表面から分岐点までの距離
α＝タンクの最大設計傾斜角度
L=第１分岐管の連通状態の流体接続の位置から分岐点までの長手方向距離
本発明の目的は、また、ガス燃料を燃焼させる動力プラントを備え、燃料を液化した状態で貯蔵するための極低温タンク装置が設けられる海洋船舶によって達成される。本発明の特徴は、前記極低温タンク装置は液化ガスを貯蔵するための貯蔵スペースを囲むタンク本体と、前記タンク本体の前記貯蔵スペースと流体接続して設けられた少なくとも１つのガス圧力逃し弁を有する安全弁装置を有し、前記安全弁装置は、1端を前記少なくとも１つの圧力逃し弁に接続し、他端において分岐点が設けられた導管が設けられ、前記タンク本体の貯蔵スペース内の２つの分離した位置で連続して流体接続される少なくとも２つの分岐管が設けられ、前記分岐点は前記タンク本体の表面から一定の距離だけ延びて設けられることにある。
本発明の１つの実施態様によれば、タンク本体は長手方向軸を持つ細長い形状であり、前記タンク本体はその長手方向軸が船体の長手方向軸に平行になるように海洋船舶内に配置される。本発明によれば、たとえ、タンク本体をその長手方向軸を船体の長手方向軸と平行になるように海洋船舶内に配置したとしても、船体のピッチの変化或いは異なるトリム位置は本発明が解決を与える問題をもたらすものであるため、作動上の利点を得ることができる。
本発明の１つの実施形態によれば、タンク本体は長手方向軸を持つ細長い形状をなし、タンク本体はその長手方向軸を船体の長手方向軸に対して船体の垂直軸の回りに一定の角度を持つように海洋船舶に配置される。
本発明の１つの実施形態によれば、タンク本体が、その長手方向軸を船体の長手方向軸に対して横方向になるように海洋船舶内に配置される。
本発明の１つの実施形態によれば、極低温タンク装置は請求項２〜７のいずれかの極低温タンクである。
応用例に関して、海洋船舶の運動の下記の定義が適用される。ヒーヴ、は直線的の垂直（上下）運動である。スェイは、直線的の横（サイド-サイド）運動である。サージは長手方向（前/後）運動である。
垂直軸は船の重心を垂直方向に通る仮想線である。横方向軸は船の重心を水平方向に通る仮想線である。長手方向軸は、船の重心を通り水面に平行に長さ方向に水平に通る仮想線である。
それぞれの軸の回りの運動は、ロール、ピッチ及びヨーとして知られている。ピッチは横方向（サイド-サイド）軸の回りの船体の回転である。ロールは長手方向（前後）軸の回りの回転である。この軸の垂直方向のずれ或いは偏位はリスト或いはヒールと呼ばれる。ヒールは、帆への風圧、或いは他の乗組員の動作によって引き起こされる意図的或いは予期されるずれ（偏位）に当てはまる。リストは、通常は、洪水、戦闘被害、積荷の移動など、によって引き起こされる意図しない、或いは予期しないずれ（偏位）に当てはまる。ヨーは垂直軸の回りの船体の回転である。この軸の直交方向のずれ或いは偏位は偏差と呼ばれる。
以下に概略図面と共に実施例を述べる。
本発明の実施例による海洋船舶の極低温タンク装置を示す。 本発明の実施例により極低温タンク装置を備える海洋船舶を示す。 本発明の他の実施例による極低温タンク装置を備える海洋船舶を示す。
図１には本発明の実施例による極低温タンク装置１０、すなわちタンクが概略的に示されている。図１の上部の図は、タンク装置の側面図を示し、下部の図は、タンク装置の断面図を示している。タンク装置はタンク本体１２を有している。タンク本体１２にはタンク本体の全体を囲む断熱材１４が設けられおり、ここでは、説明のために一部のみが示されている。タンクは内部スペース、即ち燃料を液化状態で貯蔵するための貯蔵スペース１６を有している。ガス、例えば、液化ナチュラルガスがかなりの低温、典型的には極低温状態と説明される約-162℃の温度でタンク内に貯蔵される。典型的には、ガスは、ガスの一部はタンクの底部において、液化ガスとしていわゆる液化ガススペースを占め、またタンクの上部、即ちタンク内のスペースの液化ガス表面上の残存スペースにおいて、ガス状態のガスとしてタンクを満たしている。
図１の実施例のタンクは円筒状の基部１２．１とドーム状の端部１２．２を有しており、通常の圧力ベッセルのような構造となっている。ここでは極低温タンク装置の実際の全ての詳細な部分は示されてなく、本発明を理解する上で重要な部分のみが示されている。
タンク本体は細長い形状をしており、その長手方向軸１８はドーム状端部１２，２を通る。図１においては、その長手方向軸は、また、長手方向の中心軸となっている。タンク本体１２は長手方向に２つの分割体、タンク本体の支持脚２０を持つ第１分割体１２’とこの第１分割体１２’に対向する第２分割体１２" を持つものと理解することができる。ここで分割体とは、タンクが支持脚上の水平面上に配置されたとき、２つの分割体がタンク本体１２の中心軸を通る水平面によって分割される１８０°の断面区分を意味する。分割体の外側面はタンク本体１２の２つの対向する面２２’、２２"を持つ。タンク本体１２の上部部分は第２分割体上に存在する。
タンク装置１０にはタンクの残存スペースに流体接続する安全弁装置２５が設けられている。この安全弁装置２５は、順次少なくとも１つの圧力逃し弁２６を有している。図１の実施例においては特に、２つの並列に配置された圧力逃し弁２６が設けられている。例えば１つだけの圧力逃し弁を設けることも想定できるところであるが、冗長性を改良するために２つの並列した弁が設けられている。圧力逃し弁は、一方が使用されているとき、他方を保守或いは交換することを容易にするため、２つのバルブ２７の間に設けることができる。
圧力逃し弁２６は、タンク本体１２の貯蔵スペース１６に直接に接続してガス圧が直接に圧力逃し弁２６に作用することができるようにすることができる。
このことは、圧力逃し弁２６は、圧力が所定のレベルを超えたとき、タンクスペースの残存スペースから外気のようなより低い圧力の場所に流体的連通を開いて、タンクスペース内の圧力を逃すように設けられることを意味する。図１から明かなように、圧力逃し弁２６はタンク本体１２の円筒状の基部部分１２．１の端部における２箇所の位置２４’、２４"で直接に接続されている。正確な流体接続点２４’、２４"、すなわち、流体的連通がタンクの貯蔵スペース１６に開通する位置は、タンク本体が意図される水平の作動位置に配置されたとき、タンク本体１２の上部の内面２２の近傍に設けられる。更に、流体的連通がタンクの貯蔵スペース１６に開通する位置は、互いに一定の間隔を置いて設けられることが好ましい。
逃し弁は、パイプのような配管手段によりタンク本体１２の貯蔵スペース１６に連結される。したがって、この装置は、一端において圧力逃し弁２６に接続され、分岐点３０と、タンク内の２つの分離した位置２４’、２４"に接続される、即ち、連続して流体接続を持つ２つの分岐管３２’、３２" が設けられた配管を有している。ここで、分岐管３２’、３２" はタンクスペースの外側に設けられ、その配管の端部は、タンク本体の端部の近傍における２つの分離した位置いおいて連通されている。通常は、その２つの位置はタンクの表面２２’の対向する位置である。分岐管は、分岐点３０から接続点２４’、２４"に延びるとき、タンクの面に徐々に近づくように設けられる。換言すると、この配管はタンク面に対して所定の角度をつけて設けられる。
上記の位置は面２２’の頂部に設けることが有利である。このようにすることにより、タンクを殆ど満タンに満たすことができ、しかも、液化ガス表面の上部から圧力逃し弁に開通する連通状態を保つことができる。面２２’或いはタンク本体１２の頂部は、タンクが支持脚２０上の水平な面に配置されるとき、タンク本体１２の中心軸を通る水平面から最も長い垂直距離を持つことになる。分岐点３０は、タンク本体の表面から所定の間隔だけ離れている。このように、たとえタンクの位置が、タンクの一端が他端より低くなるように水平位置からずれたとしても、圧力逃し弁は依然として接続点２４’、２４"を経て少なくともその一方において直接に接続状態を維持することができる。
このように、ガスで満たされたタンクの残存スペースは、圧力逃し弁に連続的に、また、直接に連通し、一方の接続点が液化ガスの表面の下になったとしても、他の接続点が依然としてガスの圧力逃し弁への流れに対して障害のない連通した状態を保つ。残存スペースへの接続点２４’、２４"は、タンクが傾斜したときに、その接続点と液化ガスの表面との間で最大の可能なガス相の余裕度を与えるように設けられる。
図２は、本発明による極低温タンク装置を備える海洋船舶１００を示す。極低温タンク装置１０は、図１に示されたものと同様のものである。前述のように、タンク本体１２は、長手方向軸１８を持つ細長い形状のものである。細長い形状とは、タンクが第１の方向に、下記の式で示される第２の寸法の値より大きい第１の寸法を持つことを意味する。
Ｓ＝４Ａ/Ｐ
ここで、 Ａは第１の寸法の方向に対して直交する断面積、Ｐは前記断面積の周囲の長さであって、断面積のハイドロリック・ダイアメター（水力学的直径）に相当する。
図２の実施例において、タンク装置は、タンク本体が船体内に、その長手方向軸が、船体の垂直軸の回りに船体の長手方向軸に対して一定の角度を持つように船体１００に配置される。好ましくは、ここでは、タンク本体は船体内において、その長手方向軸が船体の長手方向軸に対して横断する方向で、船体の垂直軸の回りに直交する角度（約９０°）で配置される。これは、安全バルブ装置の作動に対して、ロール角の効果が最大となる特別な実施例である。しかしながら、たとえ、タンク装置が船体１００に対し、タンク本体が海洋船舶内にその長手方向軸１８が船体の長手方向軸に対して平行となるように配置しても、船体のピッチ或いはトリム角に関して上記に対応する現象が現れる。
図２において、海洋船舶１００は角度αで傾いている。図２からわかるように、安全弁装置２４は、圧力逃し弁２６からタンクへの２つの流体接続部２４’、２４”を有している。流体接続部２４’、２４”は２つの流体接続部のうちの少なくとも１つは、液体ガス表面１５の上のスペースに留まるタンク本体の面２２’に位置し、そのスペースは残存スペースと称される。ここに示される実施例においては、残存スペース１６’に流体続部が開口する接続部２４’、２４”とタンクに対する分岐点３０は、特に、タンクが、液体燃料が９８％以下で充満され、且つ、水平位置から２２．５°より大きく傾かないという状態で適用されるように設計されている。最大の充満レベルは、距離ｄと貯蔵スペースに対する接続部の位置と許容できる傾斜角度によって決定される。
分岐点３０は、タンク本体の頂部の面から距離ｄだけ離れて配置される。距離ｄは下記の式により決定される。
ｄ＝tan(α)・Ｌ
ここで、
ｄ＝タンク本体の表面から分岐点までの距離
α＝タンク本体の設計最大傾斜角で、ここでは船体１００の傾斜角に相当する。
Ｌ＝第１の分岐管の連通状態の流体接続部の位置から分岐点までの長さ方向の距離
図３は本発明の他の実施例を示す。図３はタンク装置の概略側面図を示している。タンク装置はタンク本体１２を備える。タンク本体１２には、タンク本体全体を囲む熱絶縁体１４が設けられるているが、ここでは説明のため部分的にのみ示されている。タンクは内部スペース、即ち、ガスを液化状態で貯蔵するための貯蔵スペース１６を持つ。ガス、例えば、液化ナチュラルガスはかなりの低温、典型的には極低温として説明される約-162℃でタンク内に貯蔵される。典型的には、ガスは、ガスの一部がいわゆる液化ガススペースを占めるタンクの底部における液化ガスと、スペース内の液化ガスの表面１５の上のタンクの上部、即ち、残存スペースにおけるガス状のガス部分となるようにしてタンクを満たす。
図１の実施例におけるタンクは、円筒状基部部分１２．１とドーム状の端部１２，２を有しており、通常の圧力容器の構造をなしている。極低温タンク装置の詳細な部分については示されてなく、本発明を理解するために重要な部分のみが示されていることが理解されるべきである。
タンク装置１０にはタンクの残存スペース１６’に流体接続されて設けられる安全弁装置２５が設けられる。安全弁装置２５は、順次、少なくとも１つの圧力逃し弁２６を有している。特に、図３の実施例においては、並列して設けられる２つの圧力逃し弁２６が存在する。
圧力逃し弁２６は、ガス圧が直接に圧力逃し弁２６に作用するようにタンク本体１２の貯蔵スペース１６に直接に接続されている。図３に示されるように、圧力逃し弁２６はタンク本体１２内における２箇所の位置２４’、２４”に直接に接続される。流体接続の正確な点、即ち、流体接続がタンクの貯蔵スペース１６に開口する位置を意味するこれらの位置は、タンク本体１２の同じ面２２の近傍に設けられている。
圧力逃し弁はパイプのような配管手段２８によりタンク本体１２の貯蔵スペース１６に接続されている。ここでは、この装置は、一端において圧力逃し弁２６に接続され、分岐点３０と２つの分岐管３２’、３２”が設けられる管路を有し、これらの分岐管３２’、３２”は直接に接続されている、即ち、タンク内において２箇所の分離した位置２４’、２４”に連続する流体接続がなされている。ここで、分岐管３２’、３２”はタンクの長手方向軸１８の方向に延びるタンク内のスペース内に設けられる。好ましくは、分岐管３２’、３２”はタンクの長手方向の端部の近くで、タンクの上面の近くのタンク内に開口する。分岐管には一箇所で、タンク本体の長手方向の中央、即ちタンクの中央で共通の導出部が設けられている。通常は、上記２箇所の位置はタンク面２２’の対向する端部にある。分岐管３２’、３２”は、図３に示されるように、タンクの面から図においては上部に分岐点３０まで距離ｄだけ延びる。
更に、分岐管を貯蔵スペースの頂部に設けることが有利である。このようにすることにより、タンクを殆ど満タンにし、且つ液化ガス表面の上部のスペースから逃し弁への連通を開とすることが可能となる。
分岐点３０はタンク本体の面から距離ｄの位置に設けられる。これにより、タンクの位置が、タンクの一方の端部が他の端部より低くなるように水平位置からずれたときでも、圧力逃し弁は、接続部２４’２４”を経て、前記２つの位置の少なくとも１つと直接に接続することができる。このように、タンクのガスで満たされる残存スペース１６’は連続して圧力逃し弁と連通した上体となり、また、一方の接続部が液化ガス表面の下になるように傾斜した状態においても、他方の接続部が、ガスが圧力逃し弁流れるように連通した状態を保つ。残存スペースへの接続部２４’２４”は、タンクが傾斜したときに、接続部と液化ガスの表面との間の最大の可能なガス相余裕度を与えることができるように設けられる。
他の点に関しては、図３に示される装置は図１のものに対応している。
これまで、本発明は、現時点において最も好ましい実施例と考えられる例により説明してきたが、本発明は記載した実施例に限定されるものでなく、それらの特徴の種々の組み合わせや改変をカバーするものであり、添付クレームで特定される本発明の範囲内における他の応用例をもカバーすることを意図するものであることが理解されるべきである。

Claims (12)

  1. 液化ガスを貯蔵するための貯蔵スペース囲をむタンク本体と、前記タンク本体の貯蔵スペースに流体接続して設けられる少なくとも１つの圧力逃し弁を持つ安全弁装置を有する極低温タンク装置であって、
    前記安全弁装置には、一端において前記少なくとも１つの圧力逃し弁に接続され、他端において分岐点が設けられる１つの配管と、前記タンク本体の貯蔵スペース内における２箇所の分離した位置と連続して流体接続する少なくとも２つの分岐管が設けられ、
    前記分岐点は、前記タンク本体の表面から所定の距離だけ、離れて設けられる、ことを特徴とする極低温タンク装置。
  2. 前記安全弁装置の前記少なくとも２つの分岐管は、前記タンク本体の同一表面上の少なくとも２つの位置において接続され、前記貯蔵スペース内に開口していることを特徴とする、請求項１に記載の極低温タンク装置。
  3. 前記安全弁装置の前記少なくとも２つの分岐管は、前記タンク本体が水平位置にあるとき、前記タンク本体の中心軸を通る水平面から可能な最も長い垂直距離を持つ少なくとも２箇所の位置において、前記貯蔵スペース内に開口するように設けられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の極低温タンク装置。
  4. 前記安全弁装置の前記少なくとも２つの分岐管は、前記タンク本体の２つの対向する端部において前記貯蔵スペースに開口するように設けられることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の極低温タンク装置。
  5. 前記分岐管は、前記タンク本体の外部に設けられ、前記分岐点から前記タンク本体への接続位置へ延びるとき、前記タンク本体の表面に徐々に近づくように設けられることを特徴とする、請求項４に記載の極低温タンク装置。
  6. 前記分岐管は、前記タンク本体内に設けられ、前記タンク本体の壁の近傍で、且つ壁に平行に設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の極低温タンク装置。
  7. 前記分岐管は、前記タンク本体の表面から下記式により定まる所定の距離だけ離れて延びるように設けられることを特徴とする、請求項１に記載の極低温タンク装置。
    d = tan(α)・L
    ここで、
    d = 流体接続の位置からの距離/タンク本体の表面から分岐点までの距離
    α＝タンクの最大設計傾斜角度
    L=第１分岐管の連通状態の流体接続の位置から分岐点までの長手方向距離
  8. 燃料を液体で貯蔵するための極低温タンク装置が設けられた海洋船舶であって、前記極低温タンク装置は、液化ガスを貯蔵するための貯蔵スペースを囲むタンク本体と、前記タンク本体の貯蔵スペースに流体接続して設けられる少なくとも１つの圧力逃し弁を持つ安全弁装置を有し、
    前記安全弁装置には、一端において前記少なくとも１つの圧力逃し弁に接続され、他端において分岐点が設けられる１つの配管と、前記タンク本体の貯蔵スペース内における２箇所の分離した位置と連続して流体接続する少なくとも２つの分岐管が設けられ、
    前記分岐点は、前記タンク本体の表面から所定の距離だけ、離れて設けられる、ことを特徴とする海洋船舶。
  9. 前記タンク本体は、長手方向軸を有する細長形状を有し、前記タンク本体が、その長手方向軸が船体の長手方向軸に平行となるように海洋船舶内に配置されることを特徴とする、請求項８に記載の海洋船舶。
  10. 前記タンク本体は、長手方向軸を有する細長形状を有し、前記タンク本体は、その長手方向軸が船体の長手方向軸に関して船体の垂直軸の回りに回転して所定の角度を持つように海洋船舶内に配置されることを特徴とする、請求項８に記載の海洋船舶。
  11. 前記タンク本体は、その長手方向軸が前記船体の長手方向軸に対して横切るように海洋船舶内に設けられることを特徴とする、請求項１０に記載の海洋船舶。
  12. 前記極低温タンク装置は、請求項２乃至７のいずれかに記載の極低温タンク装置であることを特徴とする、請求項８に記載の海洋船舶。
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