JP6609865B2 - 浮体 - Google Patents

Description

この発明は、浮体に関する。

船舶等の浮体においては、二酸化炭素や硫黄酸化物等の大気汚染物質の排出抑制が望まれている。このような大気汚染物質の排出を抑制するためには、液化天然ガス（ＬＮＧ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）を燃料とする方法がある。
特許文献１には、高圧に圧縮された状態にあるエンジンのシリンダー内に燃料を噴射するために、気化した高圧天然ガスがシリンダー内より高圧となるように、液化天然ガスを昇圧する燃料供給系統が記載されている。

特開２０１４−１０４８４７号公報

特許文献１のように、液化ガスを燃料とするエンジンの場合、昇圧されてからエンジンに供給された高圧高温の液化ガスは、その一部が、昇圧される前の低圧側の領域に還流される。しかし、一度エンジンに供給された液化ガスは、高温を維持しているため、低圧側の領域に戻されたときに、その温度差により蒸発し易い。還流された液化ガスが蒸発すると、低圧側の配管等の内圧が上昇して大気放出（ベント）に至る可能性が有り、この大気に放出される分だけ燃料が無駄になってしまう。また、内圧上昇を抑えるために、蒸発した液化ガスを再液化する場合には、再液化装置が必要になってしまう。しかし、船舶等の浮体においては、スペースに限りがあるため、再液化装置を設けることにより、カーゴスペースや居住区等の大きさに影響を及ぼす可能性が有る。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、再液化装置を用いることなく燃料が大気に放出されることを抑制できる浮体を提供するものである。

上記の課題を解決するために以下の構成を採用する。
この発明の第一態様によれば、浮体は、液化石油ガスを加圧状態で貯蔵する燃料タンクと、前記燃料タンクから前記液化石油ガスが供給されるサービスタンクと、前記燃料タンクの前記液化石油ガスを前記サービスタンクに圧送する第一昇圧ポンプと、前記サービスタンクからの前記液化石油ガスによって駆動される主機と、前記サービスタンクの前記液化石油ガスを前記主機に圧送する第二昇圧ポンプと、前記サービスタンクの前記液化石油ガスを前記主機に供給する供給ラインと、前記主機に供給された前記液化石油ガスの一部を前記サービスタンクに還流させる還流配管と、前記サービスタンク内の圧力が前記燃料タンク内の圧力よりも高くなるように調整する圧力調整部と、を備え、前記還流配管の下流側の端部は、前記サービスタンクの下部に配置され、前記還流配管は、その下流側の端部を含む部分に、前記サービスタンク内の前記液化石油ガスに浸漬されて、前記還流配管により還流される前記液化石油ガスと、前記サービスタンク内の前記液化石油ガスとを熱交換する熱交換部を備えている。
このようにポンプによって燃料タンクからサービスタンクに液化石油ガスを圧送し、圧力調整部でサービスタンク内の圧力を調整することで、燃料タンク内における液化石油ガスの沸点よりもサービスタンク内における液化石油ガスの沸点を高くすることができる。そのため、サービスタンクから供給ラインを介して主機に供給された高温の液化石油ガスの一部が還流されてサービスタンクに流入する際に、蒸発することを抑制できる。

さらに、主機から還流された高温の液化石油ガスと、サービスタンク内の液化石油ガスとを熱交換することができる。すなわち、主機から還流された液化石油ガスの温度を低下させてからサービスタンク内の液化石油ガスに合流させることができる。したがって、より一層、還流された液化石油ガスの蒸発を抑制できる。

この発明の第二態様によれば、第一態様に係る浮体において、前記サービスタンクの外面温度を低下させる冷却装置を備えていても良い。
このように構成することで、主機から還流された高温の液化石油ガスと熱交換したサービスタンク内の液化石油ガスの温度を低下させることができる。したがって、サービスタンク内の液化石油ガスが過熱状態になり気化することを抑制できる。

上記浮体によれば、再液化装置を用いることなく燃料が大気に放出されることを抑制できる。

この発明の実施形態における浮体の概略構成を示す図である。 この発明の実施形態における浮体の燃料供給システムの概略構成を示す図である。

次に、この発明の実施形態における浮体を図面に基づき説明する。
この実施形態における浮体は、液化石油ガス（ＬＰＧ；liquefied petroleum gas）を運搬するＬＰＧ運搬船を一例に説明するが、この発明はＬＰＧ運搬船以外の浮体にも適用可能である。

図１は、この発明の実施形態における浮体の概略構成を示す図である。なお、図１において、船体２の船首尾方向を矢印で示しており、それぞれ船首側を「Ｆ」、船尾側を「Ａ」としている。
図１に示すように、この実施形態における浮体である船舶１は、船体２と、カーゴタンク３と、エンジン４と、上部構造５と、ガス燃料タンク６と、を備えている。
船体２は、一対の舷側７（図１中、右舷側のみを示す）と、船底８と、上甲板９と、を有している。上甲板９は、最も上方に位置する全通甲板であって、この実施形態における船体２では、暴露甲板である。船体２の内部には、カーゴホールド１０と、主機室１１とが区画されている。さらに、船体２は、船尾２Ａの下方にスクリュー１２と舵１３とを備えている。

カーゴホールド１０は、カーゴタンク３を収容する空間である。この実施形態で例示する船舶１は、船首２Ｆから船尾２Ａに向かって複数（より具体的には、３つ）のカーゴホールド１０が並んで配置されている。これらカーゴホールド１０は、仕切壁１０ａによって、それぞれ船首尾方向に区画されている。

主機室１１は、エンジン４を収容する区画であり、カーゴホールド１０よりも船尾２Ａ側に配置されている。また、主機室１１は、上部構造５の下方に配置されている。この実施形態における主機室１１は、二重底を形成する内側の底板１４と、その一つ上に形成された甲板１５との間に形成されている。

カーゴタンク３は、液化石油ガスを貯蔵可能な積荷用のタンクである。カーゴタンク３は、上述した複数のカーゴホールド１０にそれぞれ一つずつ収容されている。すなわち、カーゴタンク３も、カーゴホールド１０と同様に船首尾方向に並んで複数配置されている。カーゴタンク３は、より多くの液化石油ガスを運搬するために、液化石油ガスを冷却液化させて体積を小さくした状態で貯蔵することが可能となっている。これらカーゴタンク３に貯蔵された液化石油ガスは、一般に、船舶１が航行するための燃料とは区別して船舶１が航行するための燃料として使用されないようにすることもできる。

エンジン４は、液化石油ガスを燃料として駆動可能とされている。エンジン４は、スクリュー１２を回転させて推力を発生させる。エンジン４は、上述した主機室１１に収容されている。ここで、エンジン４の燃料は、液化石油ガスのみに限られず、液化石油ガスと他の燃料との併用（バイフューエル）や、混合（デュアルフューエル）等であってもよい。さらに、エンジン４は、スクリュー１２を駆動するものに限られない。例えば、エンジン４によって発電機を駆動するようにしても良い。このエンジン４は、ガス燃料タンク６に貯蔵された液化石油ガスを用いて駆動可能とされている。

上部構造５は、上甲板９の上に形成されており、船橋や居住区等を備えている。この上部構造５は、船首尾方向でカーゴホールド１０よりも船尾２Ａ側となる位置で、且つ主機室１１の上方となる位置に配置されている。

ガス燃料タンク６は、上述したエンジン４の燃料である液化石油ガスを貯蔵する。この実施形態で例示するガス燃料タンク６は、上甲板９の上に設置されている。より具体的には、ガス燃料タンク６は、カーゴホールド１０の上方の上甲板９の上に設置されている。ガス燃料タンク６は、液化石油ガスを常温で液体の状態を維持できるように、液化石油ガスを加圧状態で貯蔵可能な加圧式の容器（圧力タンク）となっている。なお、この実施形態の船舶１においては、ガス燃料タンク６が円柱状の圧力タンクである、いわゆるＴｙｐｅ−Ｃタンクの場合を例示するとともに、２つ設けられている場合を例示しているが、これらの構成に限られるものでは無い。また、ガス燃料タンク６は、その長手方向が船首尾方向と一致する姿勢で配置されているが、この姿勢に限られない。

図２は、この発明の実施形態における浮体の燃料供給システムの概略構成を示す図である。この実施形態における燃料供給システムは、ガス燃料タンク６からエンジン４へ液化石油ガスを供給するとともにエンジン４に供給した液化石油ガスの一部を還流させる。
図２に示すように、燃料供給システム２００は、燃料移送配管２０と、第一昇圧ポンプ２１と、サービスタンク２２と、圧力調整部２３と、燃料供給配管２４と、第二昇圧ポンプ２５と、ヒータ２６と、還流配管２７と、制御弁２８と、冷却装置２９と、を備えている。

燃料移送配管２０は、燃料タンク６内の液化石油ガスをサービスタンク２２に送り込むための配管である。この燃料移送配管２０によってガス燃料タンク６とサービスタンク２２とが接続されている。

第一昇圧ポンプ２１は、ガス燃料タンク６の液化石油ガスをサービスタンク２２に圧送する。この第一昇圧ポンプ２１により液化石油ガスをサービスタンク２２に流入させることができる。なお、燃料移送配管２０の途中には、液化石油ガスの流量を調整するための流量調整弁（図示せず）を設け、サービスタンク２２の液面が所定のレベルを維持するように流量調整弁を調整してもよい。

サービスタンク２２は、燃料移送配管２０を介して流入した液化石油ガスを一時的に貯留する。このサービスタンク２２は、上述したガス燃料タンク６と同様に、液化石油ガスが液体の状態を維持できるように加圧状態で液化石油ガスを貯留する。このサービスタンク２２は、第一昇圧ポンプ２１により昇圧された液化石油ガスの圧力に耐えられるように、ガス燃料タンク６よりも耐圧性能の高い圧力容器を用いてもよい。

圧力調整部２３は、サービスタンク２２内の圧力を調整して、サービスタンク２２内の圧力がガス燃料タンク６内の圧力よりも高くなるようにする。この圧力調整部２３は、例えば、サービスタンク２２内の圧力が設定圧力よりも高くなった場合に、サービスタンク２２内の気相を大気ベントするベント弁を用いることができる。

燃料供給配管２４は、サービスタンク２２に一時貯留された液化石油ガスを、エンジン４に供給する配管である。この実施形態における燃料供給配管２４は、サービスタンク２２から液化石油ガスを吐出させる燃料ポンプ３０に接続されている。なお、サービスタンク２２の液面がエンジン４や第二昇圧ポンプ２５よりも上方にある場合には、燃料ポンプ３０を省略できる場合もある。

第二昇圧ポンプ２５は、燃料供給配管２４の途中に設けられている。この第二昇圧ポンプ２５は、サービスタンク２２の液化石油ガスを昇圧（例えば、２０ｂａｒ程度から５０ｂａｒ程度へ昇圧）する。
ヒータ２６は、第二昇圧ポンプ２５によって昇圧された液化石油ガスを所定温度（例えば、摂氏５０度程度）まで加熱する。

還流配管２７は、エンジン４に供給した液化石油ガスの一部を、サービスタンク２２に還流させる配管である。この還流配管２７の下流側の端部３１は、サービスタンク２２の液相内に開口している。より具体的には、端部３１は、サービスタンク２２の底面２２ａの近傍に配置され、底面２２ａの近傍から還流された液化石油ガスの一部を吐出している。ここで、液化石油ガスの一部とは、エンジン４のシリンダーで燃焼されなかった液体状態の液化石油ガスを意味する。

還流配管２７は、その下流側の端部３１を含む部分に、熱交換部３２を備えている。
熱交換部３２は、還流配管２７により還流される液化石油ガスと、サービスタンク２２内の液化石油ガスとを熱交換させる。この実施形態における熱交換部３２は、熱伝導性に優れた金属等の配管により形成され、その内部を還流された液化石油ガスが流れる。熱交換部３２は、サービスタンク２２内の液化石油ガスの液相に浸漬されている。この熱交換部３２は、サービスタンク２２の液相と接触する面積を確保するべく蛇行や湾曲したような形状とされている。この実施形態においては、熱交換部３２が、上方から下方に向かうらせん状に形成されている場合を例示している。

この熱交換部３２の配管長は、エンジン４から還流された液化石油ガスの一部が、端部３１から吐出されるまでにサービスタンク２２内の液化石油ガスと十分に熱交換可能な長さとされている。より具体的には、エンジン４から還流された液化石油ガスが摂氏７０度程度である場合、熱交換部３２は、この液化石油ガスが端部３１から吐出されるまでに摂氏５０度程度にまで低下可能な長さで形成されている。なお、熱交換部３２の外周面には、フィン等を形成して表面積を増加させても良い。また、熱交換部３２よりも端部３１が下方に配置されている。これにより、還流された液化石油ガスが気液混合状態の場合に、その液相がその自重により端部３１側に移動するため気相を端部３１の開口から吐出し難くすることができる。

制御弁２８は、還流配管２７を介してサービスタンク２２に還流させる液化石油ガスの流量を調整する。言い換えれば、制御弁２８は、エンジン４から還流される液化石油ガスの圧力を調整する。制御弁２８は、例えば、サービスタンク２２内の圧力等に応じて調整するようにしても良い。この実施形態における制御弁２８は、還流させる液化石油ガスの圧力（例えば、５０ｂａｒ程度）を、サービスタンク２２内の液化石油ガスの許容圧力程度まで低下させている。

冷却装置２９は、サービスタンク２２の外面温度を低下させる。この実施形態における冷却装置２９は、水をサービスタンク２２の外面に噴霧して、その気化熱によりサービスタンク２２の外面を冷却する場合を例示している。このようにサービスタンク２２の外面を冷却することで、サービスタンク２２内の液化石油ガスの熱を奪い温度低下させることができる。なお、冷却装置２９の構成は、サービスタンク２２内の液化石油ガスを冷却できれば良く上述した構成に限られるものではない。

したがって、上述した実施形態によれば、第一昇圧ポンプ２１によってガス燃料タンク６からサービスタンク２２に液化石油ガスが圧送され、圧力調整部２３でサービスタンク２２内の圧力が調整される。これにより、サービスタンク２２内における液化石油ガスの沸点を、ガス燃料タンク６内における液化石油ガスの沸点よりも高くすることができる。そのため、サービスタンク２２から燃料供給配管２４を介してエンジン４に供給された高温の液化石油ガスの一部が還流されてサービスタンク２２に流入する際に、液化石油ガスが蒸発することを抑制できる。
その結果、再液化装置を用いることなく燃料が大気に放出されることを抑制できる。

さらに、還流配管２７が熱交換部３２を備えていることで、エンジン４から還流された高温の液化石油ガスと、サービスタンク２２内の液化石油ガスとを熱交換することができる。そのため、エンジン４から還流された液化石油ガスの温度を低下させてからサービスタンク２２内の液化石油ガスに合流させることができる。その結果、より一層、還流された液化石油ガスの蒸発を抑制できる。

また、エンジン４から還流された高温の液化石油ガスと熱交換したサービスタンク２２内の液化石油ガスの温度を低下させることができる。そのため、サービスタンク２２内の液化石油ガスが過熱状態になり気化することを抑制できる。

この発明は上述した実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
例えば、上述した実施形態では、ガス燃料タンク６を上甲板９の上に配置する場合について説明したが、ガス燃料タンク６は、この配置に限られず、上甲板９よりも下方に配置してもよい。
さらに、上述した実施形態においては、浮体として船舶１を一例に説明したが、浮体は船舶に限られない。例えば、浮体は、発電用浮体や、ＦＳＲＵ（Floating Storage and Re-gasification Unit）等であっても良い。

また、上述した実施形態では、還流配管２７に熱交換部３２を設ける場合について説明したがこの構成に限られない。熱交換部３２は、例えば、サービスタンク２２がエンジン４から離れて配置され、サービスタンク２２に至る前に自然放熱によって還流される液化石油ガスの温度が、上述した熱交換部３２と同程度低下可能な場合は省略するようにしても良い。

さらに、サービスタンク２２の外表面からの自然放熱が十分な場合、冷却装置２９を省略するようにしても良い。また、サービスタンク２２の表面に、放熱用のフィン等を設けても良い。

１ 船舶（浮体）
２ 船体
３ カーゴタンク
４ エンジン（主機）
５ 上部構造
６ ガス燃料タンク
７ 舷側
８ 船底
９ 上甲板
１０ カーゴホールド
１１ 主機室
１２ スクリュー
１３ 舵
１４ 底板
１５ 甲板
２０ 燃料移送配管
２１ 第一昇圧ポンプ（ポンプ）
２２ サービスタンク
２３ 圧力調整部
２４ 燃料供給配管（供給ライン）
２５ 第二昇圧ポンプ
２６ ヒータ
２７ 還流配管
２８ 制御弁
２９ 冷却装置
３０ 燃料ポンプ
３１ 端部
３２ 熱交換部
２００ 燃料供給システム

Claims (2)

1. 液化石油ガスを加圧状態で貯蔵する燃料タンクと、
   前記燃料タンクから前記液化石油ガスが供給されるサービスタンクと、
   前記燃料タンクの前記液化石油ガスを前記サービスタンクに圧送する第一昇圧ポンプと、
   前記サービスタンクからの前記液化石油ガスによって駆動される主機と、
   前記サービスタンクの前記液化石油ガスを前記主機に圧送する第二昇圧ポンプと、
   前記サービスタンクの前記液化石油ガスを前記主機に供給する供給ラインと、
   前記主機に供給された前記液化石油ガスの一部を前記サービスタンクに還流させる還流配管と、
   前記サービスタンク内の圧力が前記燃料タンク内の圧力よりも高くなるように調整する圧力調整部と、
   を備え、
   前記還流配管の下流側の端部は、前記サービスタンクの下部に配置され、
   前記還流配管は、その下流側の端部を含む部分に、前記サービスタンク内の前記液化石油ガスに浸漬されて、前記還流配管により還流される前記液化石油ガスと、前記サービスタンク内の前記液化石油ガスとを熱交換する熱交換部を備えている浮体。
2. 前記サービスタンクの外面温度を低下させる冷却装置を備える請求項１に記載の浮体。

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