JP6750100B2 - 船舶におけるガス燃料の使用 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段部による船舶に関する。

本発明はまた、船舶内の異なる水平レベル間で船舶の複数の並列流体ダクトを運ぶための流体通過シャフト（fluid passing shaft）に関する。

船舶における気体燃料の使用は、そのクリーンな燃焼および低い排出ガス放出のその能力のために、ますます興味深いものとなっている。他方、ガスは非常に易燃性であり、ガスを燃料として貯蔵し使用することは、安全上の危険性を増大させ、これは様々な予防策および従わなければならない安全規則で対処される。

ガス消費部（Gas consumers）とガスタンクは、典型的には、船舶の異なる区画にある。そして特に、ガスタンクが船舶のガス消費部用の燃料ガスのみを貯蔵することを意図しているとき、すなわち、それが貨物タンクではないとき、タンクは典型的には船舶のガス消費部とは異なる水平レベル（高さ）に配置される。ガス消費部は、船舶への推進力を生成するための、または補助設備、いわゆるホテルパワー（hotel power）のための、動力装置（power plant）であり得る。ガス消費部はしばしばガス燃料を使用する内燃ピストンエンジンを含む。

船舶における燃料タンク装置の例として、特許文献１が挙げられる。この文献は、燃料が液相で貯蔵される燃料タンク装置を備えた少なくとも１つのガスエンジン（gas powered engine）を有する気体燃料で作動する船舶を開示している。船舶において、エンジンは、エンジンルームから船舶の外部へ延びるエンジンルームケーシングを備えたエンジンルーム内に配置されている。燃料タンク装置は、エンジンルームケーシングの近傍に配置されている。このようにして、タンク装置は、船舶内で上方に容易に換気される空間に配置されることができる。
特許文献２は、少なくとも１つのガス貯蔵タンクを保持するためのタンク室を含む船を開示しており、タンク室は、タンク室から船外の外気まで延びる導管を含み、タンク室にある貯蔵タンクからの漏れの場合にガスの放出を可能にする。導管は、導管の上端が船上に存在する任意の上部構造の頂部と実質的に同じ高さで、船の上部で外気に通じ得る。
特許文献３は、本体構造と、液体を貯蔵するためのタンクと、タンクに接続された少なくとも１つのパイプとを有する浮遊船舶（floating vessel）を開示している。浮遊船舶は、本体構造を貫通して延びる第１の端部と第２の端部とを有するトンネルをさらに有する。トンネルは、浮遊船舶の周囲環境に開放的に接続するように配置されている。少なくとも部分的にトンネルを通って延びるタンクに接続された少なくとも１つのパイプがある。

本発明の目的は、従来技術の解決策と比較して性能がかなり改善されている船舶を提供することである。

本発明の目的は、船舶の異なる水平レベル間の流体ダクトが効率的に運ばれる（conveyed）ことができる船舶の新規な装置を提供することである。

国際公開第２００７１４７９３１号 英国特許第２ ４８１ ９８３号 米国特許出願公開第２０１５／１５８５５７号

本発明の目的は、独立請求項および本発明の異なる実施形態のより多くの詳細を説明する他の請求項に開示されているように実質的に達成することができる。

本発明の一実施形態によれば、船舶が、船舶の第１の水平レベルに配置された少なくとも１つのガス燃料消費部を備え、ガス燃料消費部用の少なくとも１つのガスタンクが、船舶の第２の水平レベルに配置される。船舶は、第１の水平レベルと第２の水平レベルとの間に延びるように配置された流体通過シャフトを備え、流体通過シャフトは、流体通過シャフトを介して少なくとも１つのガスタンクから少なくとも１つのガス燃料消費部まで延びるように配置された少なくとも１つのガス導管を備える。

これは、船舶の異なる水平レベル間で様々な流体を通過させるための非常にコンパクトなユニットを提供する。また、配管の重量および量が最小限に抑えられるとともに熱損失が最小限に抑えられるか、または熱エネルギ交換が可能になる。

本発明の一実施形態によれば、流体通過シャフトは自立構造である。

このように、流体通過シャフトは、船舶に設けられた空間への実体として予め製造されかつ運搬され得る。

本発明の一実施形態によれば、流体通過シャフトは、垂直方向延在部と横方向延在部とを有する。横方向延在部は、水平方向延在部とも呼ばれる。

流体通過シャフトの横方向延在部は、船舶のガス消費部を少なくとも部分的に支持するように配置されている。

本発明の一実施形態によれば、船舶の少なくとも１つのガスタンクは、流体通過シャフトの垂直方向延在部によって支持されている。

本発明の一実施形態によれば、流体通過シャフトは、支持フレームと、シャフトを形成する支持フレームを囲むエンクロージャとを有する。

本発明の一実施形態によれば、エンクロージャは断熱エンクロージャである。

本発明の一実施形態によれば、流体通過シャフトは、船舶の機械室から船舶の外側へ垂直に延びるように配置されている。機械室は、船舶の１つまたは複数のエンジンを囲むように配置されている。

本発明の一実施形態によれば、横方向延在部は、エンジンのそれぞれの下に延在する１つのユニットを有する。

本発明の一実施形態によれば、横方向延在部は、各々がエンジンのうちの１つの下に延びるいくつかのユニットを有する。

本発明の一実施形態によれば、支持フレームは気密壁を備え、少なくとも１つのガス導管は、少なくとも１つのガスタンクから少なくとも１つのガス燃料消費部まで支持フレームの内側に延びるように配置されている。

本発明の一実施形態によれば、流体通過シャフトは、ガス消費部に空気を供給するための空気入口ダクトを有する。オプションで、船舶のエンジンに空気を供給するとき、流体通過シャフトは、空気と冷ガスとの間で熱的に動作し、したがってエンジンのターボチャージャより前に空気を予冷する熱伝達手段を有し、圧縮機の効率を高める。

本発明の一実施形態によれば、ガス消費部の排気ガスシステムが流体通過シャフトの外側にあり、流体通過シャフトはガス導管内の熱交換器を排気ガスシステムと流体的に接続するように構成された接続インタフェースを有する。

本発明の一実施形態によれば、流体通過シャフトは、ガス消費部用の排気ガスダクトを有する。

かなりの利点が本発明によって達成される。通常、別々に配置されている二重壁パイプは、支持が加わって、重い。これは、例えば、振動、断熱、シールの問題を引き起こす。通常、これらのためのスペースを見つけるのは非常に困難である。このようなシステムを組み込むとき、重量とスペースが節約される。ディーゼル機械が改造されてガスエンジンとして作動する改造解決策のために、本発明はスペース節約解決策を提供する。

本発明によるシステムは、あらゆる安全および他の規則に効率的に従うことを可能にする。本発明の利点は、空気よりも軽くそして上方に蒸発するガスに関連して最も直接的な方法で得られる。

加えて、全システム重量は、配管が独立して取られてタンクからいくつかの個々の機器を通過するシステムと比較して低い。また、高品質の工場組み立て準備のモジュール性と可能性、工場でのテストおよび承認が、現場での組み立ておよび取り付け時間を短縮する。

本発明によれば、わずかな労力で、エンジンのガス流からガスの蒸発までの熱交換を調整することが可能である。

本特許出願に提示された本発明の例示的な実施形態は、添付の特許請求の範囲の適用可能性に制限をもたらすと解釈されるべきではない。「有する、含む」という動詞は、この特許出願では、記載されていない特徴の存在も排除しないオープンな限定として使用されている。従属請求項に記載されている特徴は、他に明示的に述べられていない限り、互いに自由に組み合わせることができる。本発明の特徴として考えられる新規な特徴は、特に添付の特許請求の範囲に記載されている。

以下において、本発明は、添付の例示的な概略図を参照して説明される。

本発明の実施形態による流体通過シャフトを備えた船舶を示す。 本発明の実施形態による流体通過シャフトを示す。 本発明の実施形態による流体通過シャフトを備えた船舶を示す。 本発明の別の実施形態による流体通過シャフトを備えた船舶を示す。 本発明のさらに別の実施形態による流体通過シャフトを備えた船舶を示す。

図１は、本発明の例示的な用途を実証する船舶１０、より詳細には作業船を概略的に示す。船舶は、推進システム１２に電力を供給するための別個の発電プラント１４を有する電気推進システム１２を備える。発電プラントは、ＬＮＧ、ＬＰＧまたは水素のようなガス燃料を燃焼するように構成される１つまたは複数の内燃エンジン１６を有する。船舶は、発電プラント１４のエンジン、したがって推進システム１２を運転するのに必要な液化形態の燃料を貯蔵するための少なくとも１つのガスタンク１８を備える。発電プラントは、船舶の他の設備にも電力を供給するように構成されることができ、したがって、それは、この文脈ではガス燃料消費部とも呼ばれる。したがって、ガス消費部という用語は、発電プラントに属する１つまたは複数のエンジン、ならびに船舶に配置されたボイラーまたは燃料電池を指すことがある。特に、タンクはＬＮＧまたはＬＰＧなどの液化ガスを貯蔵するように構成されている。

船舶１０は、デッキとも呼ばれることがあるいくつかの水平レベル２０．１、２０．２などを有する。本発明の意味において、水平レベルは船舶１０の２つの実際のデッキの間に割り当てられることも考えられる。水平および垂直という用語は、必ずしも絶対的な水平方向または垂直方向を意味するのではなく、船舶の境界に関連すると理解されるべきである。ここで、ガス燃料消費部１６は、ここでは船舶１０の機械室１３内の、第１の水平レベル２０．１に配置されている。船舶のガス消費部１６用の少なくとも１つのガスタンク１８は、第２の水平レベルと呼ばれる別の異なる水平レベル２０．３に配置されている。船舶１０は、燃料をガス状の形態でエンジン１６に供給するように構成された燃料供給システム２４を備える。燃料供給システム２４はタンク１８をガス消費部１６に接続する。燃料供給システム２４はまた、一般に熱をガスに伝達するための熱交換器２２と呼ばれることがあるガス蒸発ユニット２２を備える。ガス蒸発ユニット２２は、ここでは第３の水平レベル２０．２に配置されている。図からわかるように、ここで言及されている水平レベルの順序の番号は、船舶のユニットの実際の順序とは必ずしも関係しない。水平および垂直という用語は、ここでは、船舶が平静に浮いているときの船舶の船体に関して使用される。

図１はまた、船舶１０の本発明の実施形態による流体通過シャフト１００を示す。流体通過シャフト１００は、船舶の第１の水平レベル２０．１と第２の水平レベル２０．３との間で実質的に垂直に延びるように配置されている。流体通過シャフト１００は、流体通過シャフトおよびエンクロージャ１０４を支持するための、図１において概略符号１０２を用いる、支持フレームを備える。流体通過シャフト１００は、独立して製造され且つ１つのまとまりとして船舶１０の中に運ばれることができる自立構造である。流体通過シャフトは、第１の水平レベル２０．１から第２の水平レベル２０．３に、さらに船舶１０の外側に通じる船舶１０の内部の閉じ込められた空間を形成する。このようにしてガス導管がある水平レベルから他の水平レベルに導かれるシャフト内の空間は、周囲に換気され得る。流体通過シャフト１００は、強固にまたは船舶１００の実際のデッキ構造に対する移動を可能にする熱膨張ジョイントを用いて柔軟に固定され得る。

エンジン１６は、ここでは同様に流体通過シャフト１００に組み込まれている排気ガスシステム２６を備える。

図２には、本発明の概念の原理を説明する自立流体通過シャフト１００の断面が示されている。流体通過シャフト１００は、長手方向梁１０８及び例えば横桁１１０によって形成された支持フレーム１０２を有する。桁１１０は、桁を梁の間に溶接することによって梁１０８を互いにしっかりと固定するために使用される。梁１０８は互いに距離Ｄ１、Ｄ２で配置されている。図２では、梁は、流体通過シャフトの長手方向において互いの間に一定の距離を有し、すなわちそれらは互いに平行である。これはオプションの特徴にすぎず、場合によっては、梁は互いに一定でない距離を置いて並べて配置されてもよい。

流体通過シャフト１００はまた、梁１０８の方向に延在するシャフトの内側の閉じ込められた空間を形成するエンクロージャ１０４を備える。エンクロージャは断熱壁またはパネルから形成される。一般的に言えば、梁１０８は、幅または直径のような、その横の寸法よりも大きい長さを有する。断熱材によって、例えば、液化相におけるガスの起こり得る漏出が船舶の構造に損傷を引き起こすことができることが確実にされる。

流体通過シャフト１００には、中空で気密壁１０８’を備えた少なくとも１つの梁１０８がある。そのような梁１０８は、その内側に少なくとも１つの別個の導管１１２を備える。図２の断面図Ｂ−Ｂの左側の導管１１２は、図１の第１の水平レベル２０．１に対応するシャフト１００の長手方向位置から、第２の水平レベル２０．３に対応する別の長手方向位置まで延びている。図２の断面図Ｂ−Ｂの右側の導管１１２は、長手方向位置から図２に示されている別の中間位置まで延びている。導管１１２は、導管がガスの通常の流路として機能し、梁の壁が導管１１２からの起こり得る漏れを集めるための防護壁として機能するように、梁の空間から分離している。梁の内側の空間は、漏れを適切に処理するため漏出ガスを受けるためのシステム（図示せず）に接続されている。導管１１２は、梁１０８の内部空間から気密に分離するその内部空間を有している。

導管１１２は、その第１の端部に第１のコネクタ１１４とその第２の端部に第２のコネクタ１１６とを備えている。両方のコネクタ１１４、１１６は、梁の内部空間がリードスルーの位置で気密に保たれ、導管１１２から分離するように、梁１０８の壁１０８'を通って延びるように配置されている。コネクタはここでは非常に簡略化された方法で示されており、本発明の範囲内で考えられる所望の気密性および接続性を提供するための様々な可能性があることを理解すべきである。

図２の実施形態では、流体通過シャフト１００は、シャフト１００の角に配置された少なくとも４つの梁１０８を含み、したがってシャフトは長方形の断面Ａ−Ａを有する。

図１および２の実施形態による流体通過シャフトは、エンジン１６の一体型排気ガスダクト２６を備えている。この実施形態では、シャフトは中間壁２８によって２つの部分シャフトに分割されている。

図３の実施形態の船舶は、シャフト１００を介して船舶の外側から第１の水平レベル２０．１まで延び、さらに直接または間接的にエンジン１６まで機械室１３スペースを経由して延びるように配置された燃焼用空気取り入れダクト３０を示す。これは、流体間の熱交換を調整することによって燃焼用空気を冷却し、同時に液化ガスを蒸発させる可能性を提供することを可能にする。

流体通過シャフトは、図３に示されるように、モジュール１００’、１００”から有利に組み立てられる。モジュールは、例えば輸送に適したサイズで構成される。また、モジュール１００”のうちの１つは、船内への設置に適合されることができ、他方のモジュールは、耐候性外側材料を有する要素に対応する船外への設置に適合されることができる。

他の点では図１に示したものと同様の船舶１０が示されているが、燃料供給システム２４の圧力増大ユニット３１および／またはガス蒸発器ユニット２２が第２の水平レベル２０．３で流体通過シャフト１００に隣接してまたはその中に配置されているガス通過シャフト１００の汎用性が図４に示されている。加えて、船舶の少なくとも１つのガスタンク１８、圧力増大システム３１およびガス蒸発器ユニット２２は、流体通過シャフト１００の支持フレーム１０２によって支持されている。圧力増大システム３１は、タンク１８内の液化ガスを制御可能に蒸発させ、蒸発したガスをタンク１８に戻すことによって、ガスタンク１８内の所望の圧力を維持するように構成される。

ガス通過シャフト１００は、工場内で効率的に予め製造されてもよく、船舶への設置は、船舶内にシャフトのための空間を提供し、シャフト１００をその場所に運搬し、シャフトを船舶の船体に固定し、シャフト内の導管を船舶のそれぞれの導管に接続するステップを含む。そのため、設置と試運転にかかる時間が作業場（yard）において大幅に短縮されます。

本発明の一実施形態によれば、流体通過シャフトは、垂直方向延在部１０２と横方向延在部１０１とからなる。このようにして、シャフトは、閉じ込められた空間内でエンジンの近くまで、燃料ガスおよび／または燃焼用空気のような流体を通過させるために使用され得る。垂直方向延在部１０２および横方向延在部１０１は、シャフト１００の内部に共通の連続空間を形成する。横方向に延びる流体通過シャフト部１０１は、少なくとも部分的にエンジンを支持するように配置され得る。横方向に延びる流体通過シャフト１０１は、ガス消費部、すなわち発電プラントの下に配置されている。それは、発電プラントのエンジン１６を支持し且つ垂直方向流体通過シャフトからエンジンへ横方向に流体チャネルを通過させるための空間及びチャネルを提供する自立構造であるように構成されている。

図５には、他の点では図１に示したものと同様であるが、ガス消費部１６の排気ガスシステム２６が流体通過シャフト１００の外側にある船舶１０が示されている。ガス導管１１２に接続されたガスに熱を伝達するための熱交換器２２は、ガス燃料消費部１６の排気ガスを冷却するように構成されている。流体通過シャフト１００は、熱交換器２２を排気ガスシステム２６と流体接続するように構成された結合インタフェース１１１を備えている。代替的に又は追加的に、流体通過シャフトは、ガス通過シャフトの外側のガス消費部１４に導かれるときに熱交換器２２を燃焼用空気取入れダクト３０と流体接続するように構成されたそれぞれの結合インタフェースを備え得る。

本発明は、現時点で最も好ましい実施形態であると考えられるものに関連して例として本明細書に記載されているが、本発明は開示された実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲に定義されるように、本発明の範囲内に含まれるその特徴、および他のいくつかの応用の様々な組み合わせまたは修正を網羅することが意図されることが理解されるべきである。そのような組み合わせが技術的に実現可能である場合、上記の任意の実施形態に関連して述べられた詳細は、他の実施形態と関連して使用されてもよい。

Claims (11)

1. 船舶であって、少なくとも１つのガス燃料消費部が前記船舶の第１の水平レベルに配置され、前記ガス燃料消費部用の少なくとも１つのガスタンクが前記船舶の第２の水平レベルに配置され、前記船舶は、前記第１の水平レベルと前記第２の水平レベルとの間に延びるように配置された流体通過シャフトを備え、前記流体通過シャフトは、前記流体通過シャフトを介して前記少なくとも１つのガスタンクから前記少なくとも１つのガス燃料消費部まで延びるように配置された少なくとも１つのガス導管を有し、前記流体通過シャフトは、前記船舶の前記ガス燃料消費部を少なくとも部分的に支持するように配置された横方向延在部を有し、
   前記ガス燃料消費部の排気ガスシステムが前記流体通過シャフトの外側にあり、前記流体通過シャフトは前記ガス導管内の熱交換器を前記排気ガスシステムと流体接続するように構成された接続インタフェースを有する、
   船舶。
2. 前記流体通過シャフトは自立構造である、
   請求項１に記載の船舶。
3. 前記船舶の前記少なくとも１つのガスタンクは、前記流体通過シャフトの垂直方向延在部によって支持される、
   請求項１に記載の船舶。
4. 前記流体通過シャフトは、支持フレームと、シャフトを形成する前記支持フレームを囲むエンクロージャとを有する、
   請求項２に記載の船舶。
5. 前記エンクロージャは断熱エンクロージャである、
   請求項４に記載の船舶。
6. 前記流体通過シャフトは、前記船舶の機械室から前記船舶の外側へ垂直に延びるように配置されている、
   請求項１に記載の船舶。
7. 前記少なくとも１つのガス燃料消費部は複数のエンジンを有し、前記横方向延在部は、エンジンのそれぞれの下に延在する１つのユニットである、
   請求項４に記載の船舶。
8. 前記少なくとも１つのガス燃料消費部は複数のエンジンを有し、前記横方向延在部は、各々がエンジンのうちの１つの下に延びるいくつかのユニットである、
   請求項１に記載の船舶。
9. 前記支持フレームは気密壁を備え、前記少なくとも１つのガス導管は、前記少なくとも１つのガスタンクから前記少なくとも１つのガス燃料消費部まで前記支持フレームの内側に延びるように配置されている、
   請求項４に記載の船舶。
10. 前記流体通過シャフトは、前記ガス燃料消費部に空気を供給するための空気入口ダクトを有する、
    請求項１に記載の船舶。
11. 前記流体通過シャフトは、前記ガス燃料消費部用の排気ガスダクトを有する、
    請求項１に記載の船舶。

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