JP6535928B2 - 液化ガスによる急冷可否判定装置、液化ガス貯留タンク、液化ガス運搬船及び液化ガスによる急冷可否判定方法 - Google Patents
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Description
このようなタンクは、船体底部に、スカートと称される円筒状の支持部材を介して支持されている場合が多い。
このような構成においては、タンクを例えば−100℃程度まで予冷した後に、タンク内への液化ガスの積み込みを開始することで、タンクの温度が急激に低下して大きな熱応力が発生するのを抑えることが可能となっている。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、液化ガスによるタンクと支持部材との接合部の急冷可否判定を適切に行うことができる液化ガスによる急冷可否判定装置、液化ガス貯留タンク、液化ガス運搬船及び液化ガスによる急冷可否判定方法を提供することを目的とする。
この発明の第一態様によれば、液化ガスによる急冷可否判定装置は、液化ガスが収容されるタンクの隔壁の温度を検出する第一温度検出部と、前記タンクを支持する支持部材の温度を検出する第二温度検出部と、前記第一温度検出部が検出する前記隔壁の温度と前記第二温度検出部が検出する前記支持部材の温度との温度差を取得する温度差取得部と、前記隔壁の温度、前記支持部材の温度、及び前記温度差のうちの少なくとも二つに基づいて、前記液化ガスによる前記タンクと前記支持部材との接合部の急冷可否判定を行う判定部と、を備える。
さらに、液化ガスによる急冷が可能と判定できる隔壁と支持部材との温度差は、隔壁の温度に応じて異なる。そのため、判定部では、隔壁の温度、支持部材の温度、及び隔壁と支持部材との温度差のうちの少なくとも二つに基づいて、液化ガスによるタンクの急冷可否判定を行っている。これにより、例えば、液化ガスの積み込みに際して行う予冷に要する時間を短縮することが可能となり、早期に液化ガスの積み込みを開始することができる。
このように第一温度検出部でタンクの隔壁の一部を形成し、支持部材が接合される接合部材の温度を検出することで、支持部材との接合部に近い位置で隔壁の温度を検出することができる。これにより、タンクの予冷を行ったときのタンクの温度変化を高い感度で検出することができる。したがって、液化ガスの積み込みに際して行う予冷に要する時間を短縮することが可能となり、早期に液化ガスの積み込みを開始することができる。
このように第二温度検出部で支持部材の上部の温度を検出することで、予冷時にタンクの隔壁と支持部材との間で熱伝播したときの温度変化を、隔壁との接合部に近い位置で高い感度で検出することができる。したがって、液化ガスによるタンクの急冷可否判定を適切に行い、例えば、液化ガスの積み込みに際して行う予冷に要する時間を短縮することが可能となり、早期に液化ガスの積み込みを開始することができる。
このように支持部材において隔壁に接合される側の端部を熱伝導率が高い材料で形成し、この端部の温度を第二温度検出部で検出することで、予冷時にタンクの隔壁と支持部材との間で熱伝播したときの温度変化を、より高い感度で検出することができる。したがって、液化ガスによるタンクの急冷可否判定を適切に行い、例えば、液化ガスの積み込みに際して行う予冷に要する時間を短縮することが可能となり、早期に液化ガスの積み込みを開始することができる。
このような構成によれば、隔壁又は支持部材の温度と、温度差とが、隔壁と前記支持部材との接合部分に生じる応力が予め定めた基準値以下となるように設定された範囲内にあれば、接合部が極低温の液化ガスにより急冷されても、接合部分に生じる応力を抑えることができる。したがって、液化ガスによるタンクの急冷可否判定を適切に行い、例えば、液化ガスの積み込みに際して行う予冷に要する時間を短縮することが可能となり、早期に液化ガスの積み込みを開始することができる。
このように構成することで、タンクの隔壁の温度と支持部材の温度との温度差が大きい状態であっても、例えば、隔壁の温度が予め定めた基準値以下であれば、タンク内への液化ガスの積み込みを開始しても、接合部分に生じる応力を抑えることができる。
このように構成することで、タンク本体の隔壁の温度と支持部材の温度との温度差が小さければ、隔壁と支持部材との間で発生する応力を小さく抑えることができる。そのため、判定部において、隔壁の温度が下がっていない状態であっても、隔壁の温度と支持部材の温度との温度差が小さければ、液化ガスによる急冷が可能であると判定することができる。このようにして、液化ガスによるタンクの急冷可否判定を適切に行い、液化ガスの積み込みに際して行う予冷に要する時間を短縮することが可能となり、早期に液化ガスの積み込みを開始することができる。
このように構成することで、液化ガスによるタンクの急冷可否判定を適切に行い、液化ガスの積み込みに際して行う予冷に要する時間を短縮することが可能となり、早期に液化ガスの積み込みを開始することができる。
次に、この発明の第一実施形態に係る運搬船を図面に基づき説明する。
図1は、この発明の第一実施形態における運搬船に設けられたタンクの断面図である。
この実施形態の運搬船(液化ガス運搬船)10は、液化天然ガス(LNG)等の液化ガスを運搬する。
図1に示すように、この運搬船10は、船体11と、タンク(液化ガス貯留タンク)12と、を少なくとも備えている。
収容凹部15は、上甲板11aに対して下方の船底部11bに向けて凹み、上方に向かって開口している。収容凹部15内には、複数のタンク12が、船体11の船首側から船尾側に向けて並べて配置されている。
タンク本体20は、例えばアルミニウム合金製で、球形をなしている。タンク本体20は、球形に限らない。タンク本体20は、例えば、上下方向の中間部を、一定の径を有した筒状又は円錐筒状とし、その上下をそれぞれ半球状とし、鉛直断面形状が上下方向に長い形状としてもよい。
また、タンク本体20内には、運搬対象の液化ガスが、ガス送給管(図示無し)を通してタンク本体20の底部20bから送り込まれることで貯留される。
このようなタンク本体20の外表面は、断熱材(図示無し)によって被覆されている。
図2に示すように、スカート22は、タンク本体20に設けられた接合部材23に接合されている。接合部材23は、タンク本体20において、スカート22が接合される部分、例えば図2の例では球状のタンク本体20の上下方向において最大径部分(いわゆる赤道部分)に設けられている。接合部材23は、タンク本体20の隔壁の一部を形成する本体部23aと、本体部23aから分岐して下方に向かって延び、スカート22が接合されるスカート接合部23bと、を一体に備えている。この接合部材23は、タンク本体20と同材料により形成されている。
各タンク12は、タンク本体20内への運搬対象の液化ガスの積み込みを制御する制御装置(液化ガスによる急冷可否判定装置)30(図3参照)を備えている。
図3に示すように、制御装置30は、第一温度検出部31と、第二温度検出部32と、温度差取得部33と、判定部34と、ノズルコントローラ35と、ポンプコントローラ36と、を備える。
図4に示すように、タンク本体20に液化ガスを積み込むに際しては、まず、タンク12の予冷を開始する(ステップS101)。これには、制御装置30で、ノズルコントローラ35により、タンク本体20内のスプレーノズル21nから冷却材として運搬対象の液化ガスと同種の液化ガスを噴霧する。これにより、タンク本体20が冷却され、さらに、タンク本体20から接合部材23を介してスカート22が冷却されていく。
ここで、判定部34は、隔壁温度T1と温度差ΔTとの相関マップに基づき、所定の予冷完了条件を満足しているか否かを判定する。
図5において、閾値ラインL1は、例えば、下式(1)で表される。
Y=a×X+b ・・・(1)
ここで、a、bは、予め設定される係数である。
このとき、スプレーノズル21nによる予冷用の冷却材の噴霧動作を停止し、タンク本体20の予冷処理を停止するようにしてもよい。
このように、隔壁温度T1と温度差ΔTとに基づいた判定処理を行うことで、より早期に液化ガスの積み込みを開始することが可能となる。
次に、この発明にかかる液化ガスによる急冷可否判定装置、液化ガス貯留タンク、液化ガス運搬船及び液化ガスによる急冷可否判定方法の第二実施形態について説明する。以下に説明する第二実施形態においては、第一実施形態と、積み込み開始の可否判断の基準となるマップの構成のみが異なるので、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
この図6に示すように、タンク本体20に液化ガスを積み込むに際して、まず初めに、タンク12の予冷を開始する(ステップS201)。この際、制御装置30は、ノズルコントローラ35により、タンク本体20内のスプレーノズル21nから、冷却材として、運搬対象の液化ガスと同種の液化ガスを噴霧させる。これにより、タンク本体20が冷却され、さらに、接合部材23を介してスカート22が冷却されていく。
この判定の結果、隔壁温度T1が閾値Z以下(T1≧Z)であれば、判定部34は、液化ガスによるタンク本体20の急冷が可能であり、タンク本体20内への液化ガスの積み込みが可能であるとの判定を行う。
Y=a×X+b 、ただしX<Z・・・(2)
ここで、a、bは、予め設定される係数である。
ここで、ノズルコントローラ35は、スプレーノズル21nによる予冷用の冷却材の噴霧動作を停止してタンク本体20の予冷処理を停止するようにしてもよい。
図8は、タンクへの液化ガスの積み込み可否判定を行うための閾値ラインの設定方法のフローチャートである。
図8に示すように、まず、タンク12について、予冷を行っている状態や、運搬船10が航行を行っている状態における、タンク本体20、接合部材23、スカート22の温度分布を、例えばFEM(Finite Element Method)解析(有限要素法)によりシミュレートする(ステップS301)。
この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、図5や図7において、閾値ラインL1,L2を例示したが、隔壁温度T1と、温度差ΔTに基づいて液化ガスの積み込み可否判定を行うのであれば、例示した以外の閾値ラインを用いてもよい。
さらに、スカート温度T2についても、スカート22の上部22a以外の部位で検出するようにしてもよい。
11 船体
11a 上甲板
11b 船底部
11c 船首
11d 船尾
12 タンク(液化ガス貯留タンク)
13 タンクカバー
14 タンク収容部
15 収容凹部
16 ファウンデーションデッキ部
20 タンク本体
20a 上部
20b 底部
20t 頂部
21 パイプタワー
21n スプレーノズル(予冷部)
22 スカート(支持部材)
22a 上部
22b 中間部
22c 下部
23 接合部材
23a 本体部
23b スカート接合部
30 制御装置(液化ガスによる急冷可否判定装置)
31 第一温度検出部
32 第二温度検出部
33 温度差取得部
34 判定部
35 ノズルコントローラ
36 ポンプコントローラ
A1、A2 領域
L1、L2 閾値ライン
P1 変化曲線
T1 隔壁温度(隔壁の温度)
T2 スカート温度(支持部材の温度)
Z 閾値
ΔT 温度差
Claims (8)
- 液化ガスが収容されるタンクの隔壁の一部を形成するとともに、前記タンクを支持する支持部材が接合される接合部材の温度を検出する第一温度検出部と、
前記支持部材の温度を検出する第二温度検出部と、
前記第一温度検出部が検出する前記接合部材の温度と前記第二温度検出部が検出する前記支持部材の温度との温度差を取得する温度差取得部と、
前記隔壁の温度、前記支持部材の温度、及び前記温度差のうちの少なくとも二つに基づいて、前記液化ガスによる前記タンクと前記支持部材との接合部の急冷可否判定を行う判定部と、
を備える液化ガスによる急冷可否判定装置。 - 前記第二温度検出部は、前記支持部材において、前記支持部材の上部の温度を検出する請求項1に記載の液化ガスによる急冷可否判定装置。
- 前記支持部材は、前記隔壁に接合される側の端部が、前記隔壁から離間した側の部分よりも、熱伝導率が高い請求項2に記載の液化ガスによる急冷可否判定装置。
- 前記判定部は、前記隔壁又は前記支持部材の温度と前記温度差とが、前記タンクが前記液化ガスによって冷却されたときに前記隔壁と前記支持部材との接合部分に生じる応力が予め定めた基準値以下となるように設定された範囲内に有るか否かの判定に基づいて、前記液化ガスによる前記タンクと前記支持部材との接合部の急冷可否判定を行う請求項1に記載の液化ガスによる急冷可否判定装置。
- 前記判定部は、前記隔壁の温度が、予め定めた基準値以下であるときに、前記タンク内への前記液化ガスによるタンクの急冷が可能であると判定する、請求項4に記載の液化ガスによる急冷可否判定装置。
- 液化ガスを貯留するタンク本体と、
前記タンク本体を支持する支持部材と、
前記タンク本体を予冷する予冷部と、
前記タンク本体に前記液化ガスを送り込むガス送給部と、
請求項1に記載の液化ガスによる急冷可否判定装置と、
を備える液化ガス貯留タンク。 - 請求項6に記載の液化ガス貯留タンクと、
前記液化ガス貯留タンクが搭載された船体と、
を備える液化ガス運搬船。 - 液化ガスが収容されるタンクの隔壁の一部を形成するとともに、前記タンクを支持する支持部材が接合される接合部材の温度を検出する工程と、
前記支持部材の温度を検出する工程と、
前記接合部材の温度と前記支持部材の温度との温度差を取得する工程と、
前記接合部材の温度、前記支持部材の温度、及び前記温度差のうちの少なくとも二つに基づいて、前記液化ガスによる前記タンクと前記支持部材との接合部の急冷可否判定を行う工程と、
を含む液化ガスによる急冷可否判定方法。
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